机械设计教学中计算机辅助设计应用探讨
摘 要：计算机辅助设计在机械设计中的应用，改变了传统机械设计的绘图方式、出图方式以及工作方式，并且极大地提高了机械设计的质量和效率。因此将其应用于当前的机械设计教学中已经成为了一种必然趋势。本文结合笔者的教学实践，对机械设计教学中计算机辅助设计的应用进行了探讨。
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关键词：机械设计教学；计算机辅助设计；应用
当前，随着计算机辅助设计技术及其软件的发展，已经有很多机械设计师开始利用计算机辅助设计软件从事机械设计活动，如AutoCAD、UG、CATIA、ProE等，其可以帮助设计人员对机械零件的结构进行更精确的分析和处理，提高了机械零件产品的设计质量。只有将计算机辅助设计贯穿于机械设计的整个教学过程中，才能适应当前机械设计领域不断发展的需要，其所培养出来的学生也才能更好地胜任未来的机械设计相关工作。
1.将计算机辅助设计应用于机械设计教学中的意义
计算机辅助设计在机械设计教学中的应用，有利于提升学生的空间想象能力，加深学生对机械设计知识的掌握程度，并且还能丰富学生的资料收集内容。
（1）提升学生的空间想象能力。随着计算机辅助设计技术的发展，目前市面上已经出现了多种三维CAD设计软件，利用这些软件对机械零件进行建模并展示给学生，可以使学生在头脑中形成对机械零件结构的空间认识，这是传统二维工程图所无法比拟的。
（2）加深学生对机械设计知识的掌握程度。传统的机械设计教学模式一般是老师在讲台上讲，学生拿着课本坐在下面学，即使借助了一些多媒体教学课件，也没有从根本上改变学生被动学习的模式。利用计算机辅助设计技术，老师可以将典型零件结构的设计步骤一步步地展示给学生，在这个过程中，还可以通过渗透，让学生通过对老师步骤的模仿来提高他们的设计能力。以笔者所在的高职院校为例，上课时老师将自己的电脑桌面投影到大屏幕上，然后通过实例操作对三维CAD设计软件的功能应用进行了演示，例如，如何创建草图、如何对草图执行拉伸和旋转操作等，通过老师的实例演示，学生对三维设计软件的掌握水平明显提高。
（3）丰富学生的资料收集内容。以往的机械设计资料都是一些二维工程图纸，不仅难以收集，而且不利于保存。在应用了计算机辅助设计后，学生可以对一些典型机械零件和结构的设计资料、模型和数据进行保存，从而为学生后续的机械设计学习奠定良好的基础。
2.计算机辅助设计在机械设计教学中的应用实践
在当前机械相关专业的教学过程中，通常都会涵盖一些典型机械产品及零部件的设计过程教学，如齿轮变速箱、剪切机等，我们可以在结合传统教学模式优点的基础上，通过对计算机辅助设计的应用，切实提高教学质量和效率。下面以剪切机的设计过程教学为例进行详细说明。第一，可以参考“工程力学”中剪切机的简化模型进行初步的计算机辅助设计训练，通过对简化模型的学习，学生可以初步掌握剪切机的工作原理及其中各部件的连接关系。第二，学生在充分掌握剪切机简化模型的基础上，就可以通过应用三维CAD设计软件对各部件分别进行建模。第三，学生可以进一步在三维CAD软件中建立一个装配环境，然后将第二步所建立的各部件模型导入进来，最后再根据剪切机模型中各部件间的连接关系进行虚拟装配，并定义好部件之间的连接传动副。第四，在装配模型已建立好的基础上，可以应用软件对其运动进行仿真和分析。第五，还可以借助一些CAE软件对所建模型进行应力和应变的分析，学生通过本步骤的学习，能够对连杆各部位的应力、应变情况有一个清晰的理解，这比传统设计教学中的受力分析更直观易懂，同时也可通过对分析结果的解析，让学生直观地认识到各个设计参数变化对剪切机受力变化情况的影响，从而为后续进行的优化设计打下坚实的基础。
因为剪切机模型可以简化为一个典型的连杆传动机械装置，其传动关系也比较简单，再加上实物模型的辅助，学生易于接受和学习，从而可以使学生由易到难、由简到繁，实现计算机辅助设计技能的逐步提高。
3.结束语
对于当前的机械设计教学来说，除了需要从教学内容、教学方法上进行不断的改进和创新外，还要注重将计算机辅助设计引入到教学过程中来，在机械设计教学中融入现代计算机的设计思想，增强学生学习的主动性，为今后进行相关机械设计工作打下良好的基础。
参考文献：
[1]张 超.计算机辅助设计在机械设计教学中应用的探究[J].课程教育研究，2013（14）.
[2]王江林.机械设计教学中对计算机辅助设计的应用[J].佳木斯职业学院学报，2014（10）.
（作者单位：江苏联合职业技术学院无锡交通分院）