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简述计算机辅助技术在高职院校机械设计教学中的应用实践

论文导读:

计算机辅助技术在高职院校机械设计教学中的应用实践【摘 要】计算机辅助技术是目前计算机应用发展的一个主要方向,在机械工程专业教育中占据重要地位,本文针对计算机辅助技术在机械设计教学中的应用进行论述,结合实际教学过程进行剖析,通过探讨,为机械设计教学环节提出一些尝试方向。
  【关键词】计算机辅助;机械设计;高职教育
   在机械设计领域,计算机辅助技术日趋完善,日趋重要,在全国普通高等教育中已基本普及,并开设了相关的一系列的教育课程,本文主要通过在教学过程中遇到的教学案例,结合高职教育的特征,进行相关教学探讨,以期对同行有所启发,对高职院校机械设计教学工作有所帮助。
  1 机械设计发展概况
  目前,机械设计的发展异常迅速,已由传统的机械设计发展为计算机辅助设计时代,在传统的机械设计上,由于受到设备条件和技术水平发展的限制,只能通过将静止或者静止化假设的形体通过粗略的计算进而实现机械设计过程。在这样的设计过程中,设计结果往往受设计者的主观、经验等个人因素的影响,具有较大的随意性,设计结果极容易出现不合理的地方,同时,这样的设计过程的效率较低,精度较低[1]。而今,随着计算机技术的发展以及应用领域的拓展,以计算机应用为核心的计算机辅助技术对机械设计的发展与变革起到至关重要的作用,有利于传统机械设计技术的深化和丰富。计算机辅助机械设计在电子技术、数学计算、数学模型建立、力学等学科的发展之下日趋成熟,使机械设计由原来的静止或者静止化假设、粗放式、精简化模式逐步发展为基于计算机应用技术的动态化、精确化方向发展。作为高等教育的一部分,职业教育在发展过程中一定要注意这一发展方向,积极的将计算机辅助技术引入到机械设计以及其他相关课程的教学过程[2]。
  2 计算机辅助技术在机械设计中应用的必定性
  计算机辅助技术在机械设计中得以用于主要是由它所具备的独特优势决定的,计算机辅助技术的优势主要体现在:1)有利于提高产品质量与性能:计算机辅助设计是融合电子技术,数学计算、数学模型以及力学的一种综合技术,与传统机械设计相比,它克服了传统机械设计的静止化、简单化、经验化、主观性、任意性的缺点,更精确、可实现动态化。这一改善同时还可以及时发现并解决在实际应用中可能出现的理由,进一步提高产品的应用性能[3-4]。2)有利于产品的多样化、个性化:通过计算机辅助设计,我们可以根据设计要求,轻松实现产品多样化设计和个性化设计,使产品在满足功能需要的同时,实现多元化和个性化,为产品后续的销售和推广奠定基础[5]。3)实现零部件的在线维护和更改:通过计算机辅助技术,可以模拟机器零部件的工作过程,显示各零部件工作状态及损耗情况,可以通过计算机辅助技术对零部件的设计进行优化,从而避开或减缓零部件的损耗。4)缩短设计时间,降低设计成本:利用计算机辅助设计的相应模块,对所设计的机械零部件进行组装、设计,利用计算机辅助设计软件所附带的数据库资源,减少重复性工作,提高工作效率。在零部件多样化、个性化设计过程中,通过计算机辅助设计技术,可以压缩设计成本[6]。
  3 计算机辅助技术在高职院校机械设计教学中的应用实践
  在高职院校机械设计教学过程中,通常涵盖一些典型机械设备及零部件的设计过程,我们将结合我的教学过程,对一些典型机械设计的计算机辅助设计情况做简单的总结。在机械设计教学过程中,剪切机的设计是一个传统的经典教学案例,剪切机是一种典型的连杆传动机械装置,我们参考《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[7],从而使学生由易到难、由简到繁,实现计算机辅助设计技能的逐步提高。作为连杆类机械装置,剪切机的构造和组成是学习的第一步,通过了解各部件的连接关系,可以利用简化模型对剪切机进行参数化建模设计。我们通过三维CAD软件对构成剪切机的零部件进行建模[8],然后将所构造的三维零部件进行虚拟装配,最后将组配完成的剪切机进行运动仿真,领域计算机辅助设计软件CAD进行工程可行性分析,最后完成设计定稿,并对设计的图纸进行工程图纸的输出。在该教学环节中,由于学生相对基础知识比较薄弱,再加上初次接触计算机辅助设计软件的应用实践,我们通常让学生结合实物模型,进行测绘、建模和零部件建模训练,当学生能够很好的掌握剪切机各个零部件的建模后,再进行虚拟装配。由于连杆类结构简单易懂,再加上实物模型的辅助,学生易于接受和学习,可以克服学生的畏难畏学情绪,推动学生在学习计算机辅助设计过程中树立信心,为后续的学习打下基础[9]。通过连杆结构的仿真,让学生直观的看到连杆各部件的运转状况和干涉状况。在熟练掌握连杆结构的虚拟仿真设计后,我们一般会紧接着完成工程分析(CAE)部分的教学学习,由于连杆装置是典型的机构装置,其工程分析过程容易实现,也容易学习和接受,通过工程分析,学生能够对连杆各部位的应力、应变情况有一个直观的认知,这比工程力学及受力分析更直观易懂,同时可以通过对分析结果的剖析,让学生直观认识各个设计参数变化时对应连杆装置结构的变化情况,便于实现产品的优化设计。另外,在该教学环节的注意主次详略的处理,始终要把重点把握在计算机辅助设计方面,工程分析部分的引入是后续课程的延伸和拓展,也是为了让学生掌握优化设计的思想,不可过于深入和强化,需要循序引入学习。
  4 结语
  机械设计制造行业正处于蓬勃发展时期,人才培养必须加强,教学策略必须跟上时代的步伐,在就业环境日益激烈的今天,高职院校引入、开展、深化计算机辅助技术在机械设计中的应用十分必要,只有强化这一技能教育,才能使我们的学生在就业中占据一席之地。计算机辅助设计在机械类高职人才培养过程中加以强化,对提高行业技术人员的技术水准至关重要。计算机辅助设计是一种先进的机械设计技术,它不仅能够降低设计成本,提高产品性能,优化产品设计降低生产成本。随着科学技术水平的不断提高和进步,计算机辅助设计技术也必定会在我国的机械制造业中发挥更大的作用,这对提高我国机械制造业的整体水平有重要作用。
  【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 全文地址:http://www.7ctime.com/jsjwlaqlw/lw48664.html
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