计算机辅助技术在高职院校机械设计教学中的应用实践

2018-01-31张涛

时代农机 2018年10期

张涛

（武汉城市职业学院，湖北武汉 430064）

机械设计课程在高职机械类专业中占有重要地位，目前机械设计课程教学大多仍采用传统机械设计方法，以理论设计计算和经验类比设计为主。随着计算机辅助设计的广泛应用，高职院校机械设计课程有必要引入计算机辅助技术，让学生更好地掌握现代设计方法。在传统机械设计过程中，由于设备条件及技术发展水平等限制，相关工作人员只能将静止或静止化假设的形体通过粗略的计算进而实现机械设计，在这样的设计模式之下，设计效果将会直接受到设计人员自身经验及主观意识等影响，极易出现不合理部分，且整体工作效率较低、精度较差。目前，以计算机应用为核心的机械设计模式在实际工业生产过程中得到广泛的应用。在计算机辅助技术的支持之下，原有的粗放式、精简化设计模式转变为动态化、精确化设计模式。同时，在电子技术、数学模型、数学计算等的辅助之下，机械设计的最终效果也得到一定提升。因此，将计算机辅助技术应用于机械设计教学中是非常有必要的。

1 计算机辅助技术在机械设计中的应用

（1）有利于产品的多样化、个性化。在计算机辅助技术的支持之下，针对用户所提出的各种各样的要求，设计人员只需要通过对计算机及相关软件的应用就能完成对产品的个性化和多样化设计，进而为产品后续的销售和推广奠定基础。相反的，若仍使用传统的设计办法，个性化定制则需要耗费大量的时间和人力物力。

（2）实现对零部件的在线维护和更改。在机械运转过程中，各个零部件不可避免的会出现损耗，对于传统的设计办法来说，工作人员无法对这种损耗进行有效预估和预防，只能在具体故障出现之后进行处理，而对于计算机辅助技术的应用来说，在这一技术的辅助之下，系统内各个零部件的运转和应用都能得到有效的模拟，其应用状况也能在这一过程中很好的被展现出来，在这样的背景之下，设计人员只需要结合模拟结果对设计方案进行优化即可，很大程度降低了机械实际应用过程中出现故障的可能性。

2 机械设计课程应用实践策略

高职机械设计课程的主要内容包括机械设计总论（机械设计基本原则、机械零件的强度、磨损、润滑等基本知识）、平面机构及其运动分析与静力学分析、常用机械零部件设计、常用机械传动及其设计以及其他通用零部件的设计等。课程中涉及较多的概念、公式、机械传动过程、机器工作原理、零部件的机构分析等，目前以PPT演示，理论教学为主的方法，很难将这些复杂、枯燥的分析过程生动、形象地阐述清楚。若让学生绘制相关三维模型，借助分析软件进行简单的静动态分析，让学生参与到教学环节中来，对于学生的学习兴趣和教学效果会有明显改善，因此，建议机械设计课程安排在学生有了一定计算机辅助设计软件应用基础之后。下面主要阐述在机械设计课程中以剪切机的计算机辅助设计为例进行教学：

具体教学步骤：首先，教师辅助学生了解剪切机的主要结构以及各部件之间的连接关系。其次，教师引导学生通过三维CAD软件来对构成剪切机的各零部件进行建模，进而在此基础上完成虚拟装配。最后，将装配完成的剪切机进行运动仿真，并进行可行性分析，完成设计定稿输出结果。

在这一教学过程中，教师应注意以下几点问题：首先，由于高职学生大部分存在基础比较薄弱的问题，在设计过程中，教师可借助实物模型来帮助学生完成整个设计过程。在这样的教学模式之下，学生的畏难心理才能得到更好的克服，培养学生对于计算机辅助设计的兴趣。其次，在学生熟练掌握连杆结构的虚拟仿真设计办法之后，教师应进一步在此基础上完成工程分析部分的内容。由于连杆结构属于基础结构，通过工程分析，学生将能有效掌握连杆各部位的应力变化情况，进而辅助学生更好地了解和掌握各个设计参数变化时连杆装置结构的变化情况。