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1、基于CAD技术的“机械设计”课程教学模式的创新分析 摘要：“机械设计”课程的教学目标是培育驾驭现代设计方法的新型人才。针对“机械设计”传统教学方法的不足，提出了基于CAD技术的“机械设计”课程教学新模式，在理论教学和课程设计中有机地融入CAD技术教学内容，在实践中取得了良好的教学效果。 关键词：机械设计；教学模式；CAD技术 作者简介：徐静，女，浙江绍兴人，绍兴文理学院元培学院，副教授；董雁，男，浙江舟山人，绍兴文理学院工学院，教授。 基金项目：本文系2022年绍兴市高等教化教学改革重点课题的探讨成果。 中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1017-007903-0102-01 “
2、机械设计”是机械类专业的一门主干技术基础课，该课程的作用在于培育学生驾驭机械设计的基本学问、基本理论和基本方法，具备肯定的机械设计基本技能，为后续专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础。但“机械设计”传统教学模式通常从分析各种通用零部件的失效形式起先，探讨设计准则，总结设计方法，推导设计公式，熟识和运用手册、图册、标准和规范等设计资料。设计过程一般以计算器和绘图板为设计工具，计算和绘图过程繁杂，工作量很大。 随着CAD技术的突飞猛进，机械产品设计的传统模式发生了深刻变革，变更了工程界的设计思想及思维方式，成为现代企业必不行少的设计手段。如何适应这种设计方法和思维模式的变革，培育驾驭现代设
3、计方法的新型机械设计人才，是一个急待深化探讨和解决的问题。因此，笔者始终致力于将机械类专业先修的C语言程序设计、计算机绘图及三维实体建模技术等课程学问，与“机械设计”课程的教学内容有机地融合在一起，探究并实践基于CAD技术的“机械设计”课程教学新的模式。 一、基于CAD技术的“机械设计”教学模式 “机械设计”是一门综合性、实践性很强的课程，涉及到画法几何及机械制图、AutoCAD、机械工程材料、制造技术基础、公差及技术测量、理论力学、材料力学、机械原理等多门先修课程的学问。不同的老师担当不同的课程，传统的教学目标只着眼于某一课程基础学问的驾驭，简单忽视课程之间的交叉和联系。基于CAD技术的“机
4、械设计”教学模式，打破传统的机械设计、C语言程序设计、计算机绘图等课程的界限，在理论教学中穿插机械零部件的程序设计教学环节，在课程设计中引入计算机协助设计实践环节。通过教学，不仅使学生驾驭机械设计所必需的基础学问，更为重要的是使学生将所学的计算机学问融会贯穿，驾驭先进的现代CAD技术手段，充分利用计算机强大的信息存储与检索功能、数据分析与计算功能、图形作图与文字处理功能，极大地提高机械设计的效率和质量，以适应信息技术飞速发展的时代需求。 1.CAD技术与课堂教学内容有机融合 “机械设计”课程是以一般通用零部件设计为核心的设计性课程。在传统的教学过程中，对于某一种零件设计，要求学生驾驭零件的失效
5、形式和设计准则，能够合理地选择零件的材料及热处理方式，驾驭零件的设计计算理论和结构设计方法，能够正确地选用设计过程中的各设计参数，确定零件的各结构尺寸，绘制出零件工作图。采纳传统人工设计，由于在设计过程中须要检索大量技术信息，如各种线图、数表、数据和资料，并依据相关的设计公式进行计算，不仅费时费劲，而且设计精度不高，而计算机强大的数据计算功能可以帮助解决这些难题。因此，在学生已学过“C语言程序设计”并具有肯定编程实力的基础上，依据“机械设计”教学要求和教学进程，将机械CAD技术融入相应的课堂教学环节中，主动引导学生利用先进的CAD技术解决工程实际问题。 设计资料的程序化处理。要实现机械CAD，
6、首先要解决的问题是设计资料的计算机处理。设计资料或列成数表，或绘制成线图，常用的处理方法有干脆编入设计的程序、编成独立的数据文件、建立数据库等。为此，笔者将“数表和线图的程序化处理”作为一个教学单元融入“机械设计”课堂教学中。在教学过程中，对于数表，要求学生应用C语言编程将其转化为数组，再利用查找法中的依次法、二分法、分块法等，依据输入变量得到数组的下标获得相应的数据，最终依据精度要求通过线性插值、二次插值等方法计算得到所须要的设计参数。对于线图，有公式化和数表化两种处理方法，公式化处理要求学生依据线图的改变趋势、直线线图干脆求出直线方程，曲线线图通过多项式拟合得到近似方程。数表化处理则实行等
7、分坐标在曲线上取值转化为数表再进行程序处理。通过这一教学环节，学生不仅感受到程序设计在数据信息处理中的优越性，而且激发了学生应用计算机技术的爱好。 常用零部件的计算机协助设计。在机械设计中，常常会涉及到螺纹联接、键联接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动以及滚动轴承等各种零部件的设计计算，手工计算工作量很大，而且简单出错。为此，笔者在教学安排中设置了计算机协助设计大作业教学环节。编写了机械零件CAD编程大作业指导书，要求学生在驾驭数表和线图程序化处理的基础上，依据指导书给定的任务和要求，独立地完成一种零件或部件的计算机协助设计程序，包括各子程序及源程序流程图、数表或线图处理程序、设计计算程序及
8、源程序编制、程序调试及实际算例验证，以及设计说明书的编写。一般学生要求运用C语言编制仅输出设计结果的简洁程序；对编程实力较强且学有余力的学生，激励他们运用Visual Basic和Visual C+等语言编制具有人机交互功能的协助设计软件。通过这一实践环节，学生利用所编设计程序，依据输入的参数就能计算出绘图所需的尺寸，减轻了学生的手工计算工作量，提高了设计的精确性和高效性。 2.CAD技术在课程设计中的应用 机械设计课程设计是协作“机械设计”课程理论教学的一个重要实践教学环节。绝大多数工科院校一般都选择由“机械设计”课程所学过的大部分零部件所组成的机械传动装置或结构较为简洁的机械作为课程设计题
9、目。传统的教学方法对课程设计的要求还停留在人工计算、手工绘图阶段，由于设计过程繁琐、重复工作量大，教学效果始终不够志向。因此，为了将学生从枯燥、重复的手工设计中解脱出来，集中时间和精力用于方案设计、结构设计等创建性思维训练上，笔者在机械设计课程设计中全面引入CAD技术，利用机械设计课程设计协助设计软件在AutoCAD环境下完成零部件的计算机协助设计并输出零件工作图，继而完成装配图。 减速器设计是“机械设计”课程设计最常用的设计题目。笔者选用的减速器课程设计协助设计软件是嵌套在AutoCAD设计软件中，是一组在AutoCAD环境下运行的应用程序，主要功能包括：典型零部件的设计计算及校核计算；典型
10、零部件及典型结构的设计与绘图；典型零部件的标准数据查询等。该应用程序通过复制、添加到AutoCAD设计软件中，则AutoCAD界面上方下拉式菜单可产生新的选项“机械零件设计”按钮。运用时，只要用鼠标单击所需设计零部件的菜单，即可进入此零部件的设计计算程序，完成设计、校核、绘图等设计任务，为学生进行方案对比、参数优化等创新设计供应了有力的CAD技术支持，充分调动了学生的学习主动性，极大地提高了课程设计的教学效果。 二、结论 随着计算机技术的广泛应用，同行们致力于将CAD技术的应用和开发与“机械设计”教学模式的改革和创新结合起来，意识到在“机械设计”课程教学中引入CAD技术的必要性和可行性。将CA
11、D技术融入“机械设计”的课程教学，既有利于提高学生计算机应用实力和运用学问解决工程实际问题的实力，又有利于培育学生先进的设计思想和创新的设计理念，对提高课程教学质量将起到主动的推动作用。 参考文献： 1咸斌.与现代CAD技术相结合的机械设计基础教学方法探讨J.盐城工学院学报，2022，：73-75. 2李一民.基于学问融合的机械设计教学法及资源开发J.现代教学技术，2022，：76-78. 3王军.运用CAD技术进行变速箱设计J.江汉石油科技，2022， ：47-50. 4李淼林.应用型本科机械设计课程设计教学改革初探J.高校讲坛，2022，：145-146. 5凌丹.CAD技术在机械设计课程设计中的应用J.试验科学与技术，2022，：51-52. 6濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京：高等教化出版社， 2022. 7吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京：高等教化出版社，2022. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页