計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在高職院校機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

張 濤

（武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430064）

機(jī)械設(shè)計(jì)課程在高職機(jī)械類專業(yè)中占有重要地位，目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)大多仍采用傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，以理論設(shè)計(jì)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計(jì)為主。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用，高職院校機(jī)械設(shè)計(jì)課程有必要引入計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，讓學(xué)生更好地掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)粗略的計(jì)算進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)，在這樣的設(shè)計(jì)模式之下，設(shè)計(jì)效果將會(huì)直接受到設(shè)計(jì)人員自身經(jīng)驗(yàn)及主觀意識(shí)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(jì)算機(jī)應(yīng)用為核心的機(jī)械設(shè)計(jì)模式在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的支持之下，原有的粗放式、精簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)化、精確化設(shè)計(jì)模式。同時(shí)，在電子技術(shù)、數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)計(jì)算等的輔助之下，機(jī)械設(shè)計(jì)的最終效果也得到一定提升。因此，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中是非常有必要的。

1 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1）有利于產(chǎn)品的多樣化、個(gè)性化。在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的支持之下，針對(duì)用戶所提出的各種各樣的要求，設(shè)計(jì)人員只需要通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件的應(yīng)用就能完成對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化和多樣化設(shè)計(jì)，進(jìn)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(jì)辦法，個(gè)性化定制則需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力物力。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的在線維護(hù)和更改。在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，各個(gè)零部件不可避免的會(huì)出現(xiàn)損耗，對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法來(lái)說(shuō)，工作人員無(wú)法對(duì)這種損耗進(jìn)行有效預(yù)估和預(yù)防，只能在具體故障出現(xiàn)之后進(jìn)行處理，而對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，在這一技術(shù)的輔助之下，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)零部件的運(yùn)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(guò)程中很好的被展現(xiàn)出來(lái)，在這樣的背景之下，設(shè)計(jì)人員只需要結(jié)合模擬結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化即可，很大程度降低了機(jī)械實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)故障的可能性。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程應(yīng)用實(shí)踐策略

高職機(jī)械設(shè)計(jì)課程的主要內(nèi)容包括機(jī)械設(shè)計(jì)總論（機(jī)械設(shè)計(jì)基本原則、機(jī)械零件的強(qiáng)度、磨損、潤(rùn)滑等基本知識(shí)）、平面機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)分析與靜力學(xué)分析、常用機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、常用機(jī)械傳動(dòng)及其設(shè)計(jì)以及其他通用零部件的設(shè)計(jì)等。課程中涉及較多的概念、公式、機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程、機(jī)器工作原理、零部件的機(jī)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(guò)程生動(dòng)、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(jìn)行簡(jiǎn)單的靜動(dòng)態(tài)分析，讓學(xué)生參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中來(lái)，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果會(huì)有明顯改善，因此，建議機(jī)械設(shè)計(jì)課程安排在學(xué)生有了一定計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用基礎(chǔ)之后。下面主要闡述在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中以剪切機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為例進(jìn)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(jī)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(guò)三維CAD軟件來(lái)對(duì)構(gòu)成剪切機(jī)的各零部件進(jìn)行建模，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上完成虛擬裝配。最后，將裝配完成的剪切機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并進(jìn)行可行性分析，完成設(shè)計(jì)定稿輸出結(jié)果。

在這一教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：首先，由于高職學(xué)生大部分存在基礎(chǔ)比較薄弱的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師可借助實(shí)物模型來(lái)幫助學(xué)生完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)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(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)辦法之后，教師應(yīng)進(jìn)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(guò)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(jìn)而輔助學(xué)生更好地了解和掌握各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)變化時(shí)連桿裝置結(jié)構(gòu)的變化情況。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，在高職機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，通過(guò)典型機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程，可以有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)的效率和效果。