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1三維cad軟件在機(jī)械專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用

專業(yè)課不同于基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，比如數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械制圖、工程力學(xué)等?；A(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課主要是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)、一般能力即為專業(yè)課服務(wù)，特點(diǎn)是專業(yè)基礎(chǔ)性強(qiáng)、理論性強(qiáng)。而專業(yè)課主要培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、技術(shù)應(yīng)用能力，它的專業(yè)性和實(shí)踐性強(qiáng)，內(nèi)容本身枯燥，既沒(méi)嚴(yán)格的推理，也沒(méi)曲折動(dòng)人的情節(jié)。特別是機(jī)械類專業(yè)課，高年級(jí)的課程有很多復(fù)雜的零件圖、裝配圖、傳動(dòng)圖，以及實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容。很多學(xué)生識(shí)圖能力一般，以及經(jīng)驗(yàn)不足，所以很難理解透徹。針對(duì)民辦學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和機(jī)械類專業(yè)課教學(xué)中存在的問(wèn)題，有兩種解決的辦法：（1）看模型、做實(shí)驗(yàn)或到工廠進(jìn)行實(shí)地參觀考察；（2）利用現(xiàn)代教學(xué)方法，現(xiàn)場(chǎng)錄視頻利用多媒體播放給學(xué)生看。而大多數(shù)民辦院校的狀況是，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不全，模型較少；并且與企業(yè)的合作不夠深入，這樣學(xué)生想通過(guò)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`去完全理解所有的理論知識(shí)是不可能的。針對(duì)這樣的現(xiàn)實(shí)條件，以及民辦院校學(xué)生的自學(xué)能力差和基礎(chǔ)底子較為薄弱，完全有必要將三維制圖與任務(wù)驅(qū)動(dòng)法相結(jié)合引入機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)。用三維制圖或模擬動(dòng)畫形象直觀地將生產(chǎn)實(shí)際的一些圖樣或加工過(guò)程展示給學(xué)生，可以成功的把學(xué)生的注意力吸引到學(xué)習(xí)中，從而樂(lè)于思考并積極發(fā)言。另外，民辦學(xué)生空間思維和抽象思維相對(duì)較弱，多數(shù)同學(xué)識(shí)圖能力差。而三維圖形或模擬動(dòng)畫可形象直觀地表達(dá)出零件的結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系或加工過(guò)程，從而使學(xué)生完全理解課程的重難點(diǎn)問(wèn)題。并且培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)造性。

2三維CAD軟件在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法存在的問(wèn)題機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)并與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合重要訓(xùn)練課程，是學(xué)生走向工作崗位的一次重要的實(shí)訓(xùn)，設(shè)計(jì)時(shí)間一般為兩周。《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)現(xiàn)在一般還是沿用傳統(tǒng)工科院校的方式。主要按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：①擬定、分析傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案；②選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)；③裝配草圖設(shè)計(jì)與繪制，傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。即帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的計(jì)算，兩根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、校核及選用軸承、鍵、聯(lián)軸器、箱體的總體選型計(jì)算、減速器的潤(rùn)滑密封等；④繪制總裝配圖(A1)一張；⑤軸或齒輪零件圖(A3)各一張；⑥編寫20頁(yè)左右設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份。這種傳統(tǒng)教學(xué)方式，在現(xiàn)代高校教育中繼續(xù)沿用存在諸多問(wèn)題。從指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計(jì)的反饋情況來(lái)看，學(xué)生普遍反應(yīng)任務(wù)緊，抽象，收獲少，甚至有的同學(xué)一味的參看其它的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，照葫蘆畫瓢，對(duì)自己所設(shè)計(jì)的東西具體應(yīng)該是由哪些零部件組成，這些零部件的參數(shù)和形狀如何，這些零部件之間的裝配關(guān)系如何、運(yùn)動(dòng)關(guān)系如何都了解很少。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是由于民辦院校的學(xué)生同一、二本科生相比基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，設(shè)計(jì)計(jì)算、分析、繪圖能力相對(duì)較差。具體問(wèn)題主要存在于設(shè)計(jì)的③，④，⑤階段，因?yàn)橐酝谶@些階段通常采用二維AutoCAD或是手工繪圖。這樣一方面學(xué)生的作圖量大，占整個(gè)課程設(shè)計(jì)的60％-70％時(shí)間；另一方面，整個(gè)過(guò)程都是在二維的設(shè)計(jì)環(huán)境下，抽象，學(xué)生不好理解。

2.2采用三維CAD的必要性采用三維設(shè)計(jì)，從零件單個(gè)造型到模擬裝配，可讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在二維圖紙上難以發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。在減速器設(shè)計(jì)中，首先從觀察到的實(shí)際減速器模型，利用三維軟件繪制減速器三維模型，在繪制三維模型過(guò)程中，一邊計(jì)算一邊繪圖。繪圖順序與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程一樣，先確定齒輪模數(shù)、齒數(shù)，確定齒輪模型。然后根據(jù)齒輪的軸孔徑和寬度設(shè)計(jì)此段軸的直徑和長(zhǎng)度，然后根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表得到一些相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)強(qiáng)度條件和接觸疲勞條件設(shè)計(jì)齒輪軸。然后，一步一步按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)順序，先將零件三維模型繪制出來(lái)，并且進(jìn)行裝配。在整個(gè)三維設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算和三維模型的建立，學(xué)生可直觀的看到自己的設(shè)計(jì)成果，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。等整個(gè)產(chǎn)品三維模型設(shè)計(jì)完成以后，可以通過(guò)三維軟件的工程圖功能直接轉(zhuǎn)換成工程圖，然后標(biāo)注尺寸和公差等即可。也可以根據(jù)零件三維圖，在二維CAD軟件中繪制零件工程圖和裝配圖。教師也可利用虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)演示，對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行快速直觀評(píng)價(jià)。目前不少學(xué)校已將三維造型軟件的應(yīng)用課程排人教學(xué)計(jì)劃，所以只要合理安排教學(xué)計(jì)劃，可將三維造型軟件的應(yīng)用和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)合二為一。

3三維CAD軟件在機(jī)械類各類大賽中的應(yīng)用與實(shí)踐

對(duì)于機(jī)械專業(yè)學(xué)生來(lái)講，實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)理論理解非常重要。然而，獨(dú)立學(xué)院與企業(yè)聯(lián)系較少，實(shí)習(xí)參觀機(jī)會(huì)較少，教師在上專業(yè)課盡量利用現(xiàn)代教學(xué)手段，通過(guò)工廠實(shí)地錄像或者利用三維軟件將一些加工，制造等用動(dòng)畫演示形式演示給學(xué)生看，讓學(xué)生有感官印象。然而，為了很好的提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際和綜合專業(yè)訓(xùn)練的能力，讓學(xué)生參加各類大學(xué)生機(jī)械大賽是非常重要的一次綜合訓(xùn)練的機(jī)會(huì)。然而現(xiàn)在的大賽基本上分為兩類，一類是三維機(jī)械創(chuàng)新大賽，另一類是產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽。前一種大賽一般來(lái)講模型相對(duì)較為復(fù)雜，但只需要設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的三維模型并出工程圖即可，而后者產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一般較為簡(jiǎn)單，但應(yīng)具有一定的創(chuàng)新性，需要制造出產(chǎn)品的樣機(jī)。這兩類大賽前期設(shè)計(jì)過(guò)程都需要進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和產(chǎn)品詳細(xì)的虛擬設(shè)計(jì)，而這個(gè)過(guò)程占整個(gè)大賽的50%-70%時(shí)間，在整個(gè)大賽中起著非常重要的作用，基本上決定了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。機(jī)械設(shè)計(jì)大賽中，利用三維軟件進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備以下一些優(yōu)點(diǎn)：一是模型結(jié)構(gòu)修改較為簡(jiǎn)單；二是與同學(xué)和老師交流較為方便；三是產(chǎn)品裝配關(guān)系和裝配順序非常清楚；四是工程圖出圖較為簡(jiǎn)單方便。因此，三維CAD軟件在機(jī)械類大賽中起著非常重要的作用。

作者：章小紅單位：武漢東湖學(xué)院