計算機輔助技術(shù)在高職院校機械設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用實踐

張 濤

（武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430064）

機械設(shè)計課程在高職機械類專業(yè)中占有重要地位，目前機械設(shè)計課程教學(xué)大多仍采用傳統(tǒng)機械設(shè)計方法，以理論設(shè)計計算和經(jīng)驗類比設(shè)計為主。隨著計算機輔助設(shè)計的廣泛應(yīng)用，高職院校機械設(shè)計課程有必要引入計算機輔助技術(shù)，讓學(xué)生更好地掌握現(xiàn)代設(shè)計方法。在傳統(tǒng)機械設(shè)計過程中，由于設(shè)備條件及技術(shù)發(fā)展水平等限制，相關(guān)工作人員只能將靜止或靜止化假設(shè)的形體通過粗略的計算進而實現(xiàn)機械設(shè)計，在這樣的設(shè)計模式之下，設(shè)計效果將會直接受到設(shè)計人員自身經(jīng)驗及主觀意識等影響，極易出現(xiàn)不合理部分，且整體工作效率較低、精度較差。目前，以計算機應(yīng)用為核心的機械設(shè)計模式在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中得到廣泛的應(yīng)用。在計算機輔助技術(shù)的支持之下，原有的粗放式、精簡化設(shè)計模式轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)化、精確化設(shè)計模式。同時，在電子技術(shù)、數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)計算等的輔助之下，機械設(shè)計的最終效果也得到一定提升。因此，將計算機輔助技術(shù)應(yīng)用于機械設(shè)計教學(xué)中是非常有必要的。

1 計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

（1）有利于產(chǎn)品的多樣化、個性化。在計算機輔助技術(shù)的支持之下，針對用戶所提出的各種各樣的要求，設(shè)計人員只需要通過對計算機及相關(guān)軟件的應(yīng)用就能完成對產(chǎn)品的個性化和多樣化設(shè)計，進而為產(chǎn)品后續(xù)的銷售和推廣奠定基礎(chǔ)。相反的，若仍使用傳統(tǒng)的設(shè)計辦法，個性化定制則需要耗費大量的時間和人力物力。

（2）實現(xiàn)對零部件的在線維護和更改。在機械運轉(zhuǎn)過程中，各個零部件不可避免的會出現(xiàn)損耗，對于傳統(tǒng)的設(shè)計辦法來說，工作人員無法對這種損耗進行有效預(yù)估和預(yù)防，只能在具體故障出現(xiàn)之后進行處理，而對于計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用來說，在這一技術(shù)的輔助之下，系統(tǒng)內(nèi)各個零部件的運轉(zhuǎn)和應(yīng)用都能得到有效的模擬，其應(yīng)用狀況也能在這一過程中很好的被展現(xiàn)出來，在這樣的背景之下，設(shè)計人員只需要結(jié)合模擬結(jié)果對設(shè)計方案進行優(yōu)化即可，很大程度降低了機械實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)故障的可能性。

2 機械設(shè)計課程應(yīng)用實踐策略

高職機械設(shè)計課程的主要內(nèi)容包括機械設(shè)計總論（機械設(shè)計基本原則、機械零件的強度、磨損、潤滑等基本知識）、平面機構(gòu)及其運動分析與靜力學(xué)分析、常用機械零部件設(shè)計、常用機械傳動及其設(shè)計以及其他通用零部件的設(shè)計等。課程中涉及較多的概念、公式、機械傳動過程、機器工作原理、零部件的機構(gòu)分析等，目前以PPT演示，理論教學(xué)為主的方法，很難將這些復(fù)雜、枯燥的分析過程生動、形象地闡述清楚。若讓學(xué)生繪制相關(guān)三維模型，借助分析軟件進行簡單的靜動態(tài)分析，讓學(xué)生參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中來，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果會有明顯改善，因此，建議機械設(shè)計課程安排在學(xué)生有了一定計算機輔助設(shè)計軟件應(yīng)用基礎(chǔ)之后。下面主要闡述在機械設(shè)計課程中以剪切機的計算機輔助設(shè)計為例進行教學(xué)：

具體教學(xué)步驟：首先，教師輔助學(xué)生了解剪切機的主要結(jié)構(gòu)以及各部件之間的連接關(guān)系。其次，教師引導(dǎo)學(xué)生通過三維CAD軟件來對構(gòu)成剪切機的各零部件進行建模，進而在此基礎(chǔ)上完成虛擬裝配。最后，將裝配完成的剪切機進行運動仿真，并進行可行性分析，完成設(shè)計定稿輸出結(jié)果。

在這一教學(xué)過程中，教師應(yīng)注意以下幾點問題：首先，由于高職學(xué)生大部分存在基礎(chǔ)比較薄弱的問題，在設(shè)計過程中，教師可借助實物模型來幫助學(xué)生完成整個設(shè)計過程。在這樣的教學(xué)模式之下，學(xué)生的畏難心理才能得到更好的克服，培養(yǎng)學(xué)生對于計算機輔助設(shè)計的興趣。其次，在學(xué)生熟練掌握連桿結(jié)構(gòu)的虛擬仿真設(shè)計辦法之后，教師應(yīng)進一步在此基礎(chǔ)上完成工程分析部分的內(nèi)容。由于連桿結(jié)構(gòu)屬于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過工程分析，學(xué)生將能有效掌握連桿各部位的應(yīng)力變化情況，進而輔助學(xué)生更好地了解和掌握各個設(shè)計參數(shù)變化時連桿裝置結(jié)構(gòu)的變化情況。

3 結(jié)語

實踐表明，在高職機械設(shè)計課程教學(xué)中，通過典型機械結(jié)構(gòu)實例引導(dǎo)學(xué)生掌握計算機輔助設(shè)計過程，可以有效提升機械設(shè)計課程教學(xué)的效率和效果。