浅析计算机辅助设计在机械设计教学中的应用

邓瑜

（桂林电子科技大学 职业技术学院，广西 北海 536000）

浅析计算机辅助设计在机械设计教学中的应用

邓瑜

（桂林电子科技大学 职业技术学院，广西 北海 536000）

自20世纪50年代出现第一台计算机绘图系统至今已有六十余年的发展历程，在建筑设计、电子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用.在要求质量与效率的今天，传统的机械设计已经被远远的甩在身后，新的科学技术的产生必定带动新的产业模块与教学.本文将浅析计算机辅助设计在机械设计教学中的应用.

计算机辅助设计；机械设计；教学应用

随着科学技术的发展，计算机辅助设计已经全部融入到了现代化生产及教学之中，各大院校也都早已设立了与计算机辅助设计相关的学院.在机械设计教学中计算机辅助设计具有高效率性、更加直观性、便于理解沟通修改等优势，在学习过程中可以把更多时间运用到设计构思上，减少作品的图形表达所消耗的时间，从而使学生的设计能力极大的提高，进一步提高了设计工作的效率.

1 计算机辅助设计与机械设计

（1）计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)简称“CAD”，是设计人员利用计算机完成相关设计、制图及数据统计的一款辅助设计软件.它即可以绘制二维设计图纸及三维模型又可以将图形输出到相关机械设备进行机械器件的制作.

（2）机械设计（machine design）是机械工程中的重要组成部分，是机械生产过程中重要的一步，是决定机械尺寸、材料、形状、性能、造价及用途的最主要因素.

2 计算机辅助设计在机械设计中的运用

机械设计分为一下几个步骤：（1）制定任务，（2）确定工作原理和基本结构形式，（3）运动设计，（4）结构设计和绘制初步总图，（5）初步审查，（6）技术设计，（7）绘制工作图，（8）试生产和定型设计.

在机械设计当中，最主要的工作就是对机械设计项目的绘制与建模.在机械设计项目的绘制与建模之中最常见的运用软件有CAD、Sketch up、3Dmax等软件，CAD主要是对机械项目绘制三视图与尺寸标注等工作，Sketch up与3Dmax则是对机械项目进行三维制作及动画展示，当然CAD也可以做三维模型图并标注尺寸，以便于更加直观的分清各个部位的大小与比例.在计算机辅助设计软件里运用最广泛的就是三维建模技术，三维建模可分为线框模型、表面模型和实体模型三种模型种类，它主要是对建模设计实现参数化和量变化.由于计算机辅助设计软件可以将做好的机械部件模型与参数直接导入到智能生产设备当中进行机械部件的自主生产，几乎可以做到零误差，生产出的机械部件非常精确，同时他还可以进行批量生产，极大的增加了生产效率.

计算机辅助设计还有一项是传统设计所比不了的，就是计算机辅助设计的智能化作用.在机械设计当中除了设计构思、图形绘制之外还要考虑机械部件的性能问题，计算机辅助设计可以利用一些软件测试机械部件的承重与运行次数，从而初步计算出机械部件的使用寿命与保养周期.

计算机辅助设计还是“3D打印技术”必不可少的环节，所谓“3D打印技术”就是先通过计算机辅助设计软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面（即切片）从而指导打印机逐层打印.“3D打印技术”将成为机械生产的主要发展方向，由此可见计算机辅助设计在机械设计中教学的重要性.

3 浅析计算机辅助设计在机械设计教学中的应用

3.1 传统的机械设计教学

《机械设计》贯穿整个人类历史，从人类最基本的石桌石凳到现在各种大型的综合性机械设备都能看到它的影子.《机械设计》作为一门学科自然也有它的教学及传承方式，从最原始的老师傅带徒弟的言传身教到书写文字描述再到现在的图文书本教学，可以说机械的设计与人类生活密不可分.传统的机械设计教学主要是以课堂教学模式为主，老师根据书本教程在绘图工具上用纸、笔和各种辅助绘画图纸的工具画出机械模型图纸，学生从最开始的临摹到最后的自主设计需要很长时间的绘画并打下坚实的绘画功底，在此期间老师和学生都浪费了很多时间在掌握绘画上，导致在培养设计构思和能力方面相对时间较少，这样就会带来学生毕业了绘画功底很好但是设计思路跟不上的问题.学生从这种传统教学体系当中只是从书本和老师的图纸当中吸取知识，在平时又很难有实践的机会，不能直观的接触到机械设备运行的原理与现象，就会导致实践知识的匮乏.

图书的形态从长形式演变成长形式与网形式的结合，使传统的长形式图书在保持自身特有优势的基础上又兼具了网形式的功能，延伸了图书的产业链，图书的商业价值与阅读价值均得到了较好体现。

3.2 传统的机械设计教学面临的挑战

随着科学技术的不断发展，新的材料以及新能源的开发，新的技术革新，使整个人类社会大踏步的往前前行.火车、轮船、飞机等交通工具使遥不可及的七大洲四大洋变成了“地球村”，互联网又使人们足不出户就可以获得任何需要的物品.在人类相互依赖共存的今天，物品的批量化生产才能满足人们的需求，机械产品亦是如此，高频率的使用就面临这高频率的淘汰与革新，高频率的革新就需要多样化和更前沿高端的机械设计，人们在使用中检验设计，设计在使用中得到完善.竞争如此激烈的市场就需要大批的专业机械技术设计人才，设计人员还要不断完善自己和扩充新的知识领域，使自己能在工作中占有一席之地.从以上的种种观点来看，传统的机械设计教学已经完全跟不上社会发展的脚步.传统的机械设计教学具有很强的局限性，知识资源匮乏，教学周期长等不利因素，从而使其面临被淘汰的结局.一种教学模式的淘汰必定是因为新模式的诞生，计算机从研发至今不断发展至不断完善，替代了一大批的旧式工作方式及教学模式，计算机辅助设计更是机械设计中不可缺少的辅助工具，计算机辅助设计教学也从此淘汰传统机械设计教学而成为社会发展的主流.

3.3 计算机辅助设计在机械设计教学中的优势

优势一：适应性

计算机辅助设计教学不局限于平面表达，同时还有三维模型及三维动画展示等方式供学生们学习，便于沟通和交流，使学生可以把更多的时间投入运用到设计构思上，从而激发机械设计师的创新思维能力，实现设计的连续性.

计算机辅助设计教学冲出了传统式的课堂教学，它即可以以课堂形式出现在学校里，也可以以互联网传输教学模式出现在每个学习者的眼前，打破了只有学生才能学习的观点，任何一个人都可以通过网络视频和软件应用自己独立学习.

优势三：高效性

计算机辅助设计教学主要是运用他的便于传输、数据处理能力和图形处理能力，它可以快速进行对相应机械部件设计建模，由于建模出图速度比较快，设计者可以花费更多的时间在设计构思上.计算机辅助设计可以运用软件的一系列功能进行对复杂机械设备的建模、组装及拆解，使学生更直观的认识机械设备的内部结构，它还可以快速的对机械部件的模型重塑与保存，使其快速的对不足的机械设计方案进行修改，保存下来的设计方案可以重复展示教学，还可以使其加入到其他机械设备的设计方案之中.这样极大的提高了计算机辅助设计机械设计教学的效率，变相的降低了设计的难度，增加了机械设计的多样化.

优势四：高质性

由于计算机辅助设计的广泛性及高效性，可以重复不断的快速对机械设计产品的修改，机械设计多样化，进行优胜劣汰精益求精，促进和提高了机械设计和机械设计教学的质量.

3.4 计算机辅助设计在机械设计教学中的运用

计算机辅助设计教学，顾名思义是以计算机技术为根本前提下进行的教学模式，所以，在运用计算机辅助设计在机械设计中教学的前提是必须要先学会和熟练掌握计算机技术，然后再进行对相关计算机辅助设计的软件做到熟练运用，最后才能集中精力做好对机械设计的构思，提高设计质量.

随着互联网的高速发展至今日趋完善，学生门的学习渠道也是多不胜数.课堂上老师运用计算机辅助设计软件对学生们讲解机械设计的知识已成为当今的主流教学模式.老师运用计算机辅助设计的相关软件制作机械设计产品，用辅助教学软件通过手动操作视频展示的方式呈现在学生面前，可是使学生对机械设计有更加直观的认知.老师操作一遍，然后学生们根据自己的记忆重复老师的机械设计作品的绘制，可以让学生快速的熟练运用计算机辅助设计软件.计算机辅助设计软件掌握熟练以后就是对机械设计理念和构思的学习，现如今知识的传播已经可以跳过书本形式进入到计算机辅助教学模式，老师制作课件供学生们学习，可以通过计算机辅助教学软件，也可以利用投影仪以PPT幻灯片形式给学生们上课讲解，老师讲课用的课件可以发送给每一个学生，让学生们在课下也可以自己观看课件和学习.现在网络上也有许许多多的计算机辅助设计机械设计类的教学视频，学生们也可以根据自己的优劣方向进行机械设计的专攻学习.

一个完整的机械设备的设计与产品基本都是有许多个机械零部件组装而成，老师可以利用计算机辅助设计软件进行绘制机械设计产品的零部件组装示意图，展示机械设计产品零部件的组件个数、组装顺序、组装方式以及完整的机械设计产品的最终形态.

设计完成以后，老师还可以组织学生们一起展示与探讨学生们的作品，谈谈各自的设计构思，观看一下机械设计产品的动画视频，互相分项设计理念，互相学习他人的优点弥补自己的不足，提升机械设计水平.

总结:在计算机技术高速发展的今天，就如同“经常跑步的人要配一双耐磨的鞋”一样，穿一双“好鞋”才能跑在最前面.计算机辅助设计无疑是为机械设计量身定做的一双“好鞋”，把计算机辅助设计学会以及熟练掌握才能更好的做好机械设计.教学形式的改变、教学内容的拓展、教学方法的不断提高和改进才能使得设计人才与设计产品满足激烈市场竞争的需要.

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〔2〕沈进.浅谈计算机辅助设计技术在机械设计中的应用[J].计算机工程应用技术，2011（12）.

〔3〕傅方波.计算机辅助设计技术在机械设计中的应用解析[J].信息科技，2014（06）.

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2016-12-25