計算機輔助設計在機械設計教學中應用的探究

張超

【摘要】機械結構設計作為傳統機械設計教學中最基礎的一部分，作為教師一方面考慮如何在現有機械設計理論與方法的基礎上與現代的機械設計方法和理論，應用現代的計算機將兩方面有效的結合起來，更加拓寬了機械設計教學的思路和方法。本文將從以下幾個方面來探討計算機輔助設計如何來貫穿于機械設計的教學中去。

【關鍵詞】機械設計 教學方法 探究

Abstract： Mechanical structure design as part of the foundation of the traditional mechanical design teaching， as a teacher， on the one hand to consider how existing mechanical design theory and methods based on the methods and theories of modern mechanical design， application of modern computer effective combination of the twobroadened the mechanical design ideas and methods of teaching. From several aspects of how to investigate computer-aided design throughout the teaching of mechanical design.

Key words： machinery design；teaching method；rearch

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2013）05-0250-01

引言

隨著計算機技術的飛速發展， 利用計算機輔助設計來改善機械類專業基礎課程機械設計教學學模式已成為必然趨勢。機械結構設計作為傳統機械設計教學中最基礎的一部分，作為教師一方面考慮如何在現有機械設計理論與方法的基礎上與現代的機械設計方法和理論，應用現代的計算機將兩方面有效的結合起來，更加拓寬了機械設計教學的思路和方法。本文將從以下幾個方面來探討計算機輔助設計如何來貫穿于機械設計的教學中去。

1.傳統機械設計教學中面臨的挑戰

《機械設計》是一門古老的學科，隨著時代的發展本課程的教學也出現一系列的問題，主要體現在以下四個方面：（1）傳統的課堂教學形式仍占主要地位課堂教學是傳授知識的主陣地和主渠道，《機械設計》課程內容的廣泛性與授課方式及學時的有限性之間有矛盾，影響了學生掌握更多有關機械設計的知識，限制了學生分析、構思和設計能力的培養，阻礙了教學改革進程。 （2）實踐知識的匱乏。現在的大學生尤其是近機專業類的，他們在平時的實踐和實驗課程中接觸機械方面的機會比較少，就是觀察到一些機械機構與原理方面的現象，也不會刻意去留意。這樣的話，學習本課程，就更缺乏實踐方面的知識，甚至連感性認識都沒有。（3）現代設計理論及方法的出現。近些年來，現代機械設計方法取得了飛速的發展，目前常用的有：計算機輔助設計、優化設計、可靠性設計、摩擦學設計、設計方法學設計、并行設計、人機工程學設計、虛擬現實、相似系列產品的設計、質量驅動設計、工程反求設計和分型設計等。一個新的機械設計體系正在發展和形成，現代設計方法將不斷得到推廣和應用。這方面也是我們機械設計教學遇到的新的挑戰。（4）缺乏實踐手段，教學目標難以實現《機械設計基礎》是一門實踐性較強的課程，邊學習邊實踐才能實現提高設計能力、培養創造性素質的要求。但實際上由于學時所限，加之一般院校缺乏相關實驗、實習操作手段，很難達到上述要求。由于學生缺乏對實際機械系統的感性認識，所以教學效果不太理想。（5）社會需求和要求的不斷提高。

2.計算機輔助設計融入機械設計教學模式的研究

就《機械設計》教學在新的時代面前提出了這些迫切的要求，本文對該課程的教學模式進行了初探。主要從以下四個方面進行探究。（1）機械設計教學中推廣三維設計的方法。（2）注重培養學生的創新能力。（3）優化教學手段。（4）CAD的虛擬技術是一種新興的多學科交叉技術，它涉及多方面的學科研究成果與專業技術。以虛擬現實技術為基礎，以機械產品為對象，能使設計人員與多維的信息環境進行交互。同時，利用虛擬技術可以大大地減少實物模型和樣件的制造。虛擬技術以CAD為基礎，是一種新的制造系統，這種系統按應用情況又可分為增強的可視化系統和基于現實的CAD系統。①增強的可視化系統。利用現行的CAD系統進行建模，通過對數據格式進行適當的轉換輸出虛擬環境系統。利用三維的交互設備（如頭盔式顯示器、數據手套等），在一個虛擬真實的環境中，設計人員對虛擬模型進行各個角度的觀察。目前投入使用的虛擬設計多采用增強的可視化系統，這主要是因為基于建模系統還不夠完善，相比之下，目前CAD建模技術比較成熟，可以利用。②基于虛擬現實的CAD系統。利用這樣的技術用戶可以在虛擬環境中進行設計活動。與純粹的可視化系統相反，這種系統不再使用傳統的二維交互手段進行建模，而直接進行三維設計。此外，它也支持如語言識別、手勢及眼神跟蹤等。這種虛擬設計系統在機械設計的教學中融會貫通，更加深入的了解現代機械設計的理念和思維。

3.總結

《機械設計》是一門非常重要的技術基礎課程，內容多，課時少。研究如何解決當前機械設計教學中面臨的問題，我們一方面要從教學內容，教學方法不斷提高和改進，另外還要培養在機械設計中融入現代計算機的設計思想，增強他們學習的主動性，為今后進行相關機械設計工作打好良好的基礎。

參考文獻：

[1]楊可楨，程光蘊。機械設計基礎[M]。北京：高等教育出版社，1999

[2]濮良貴，紀名剛。機械設計[M]。北京：高等教育出版社，2001