零基础学计算机技术范文

零基础学计算机技术篇1

摘要：近些年来，随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用，使传统的机械加工的制造方法发生了重大变革，夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化，给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。

关键词：夹具；设备；趋势；成组技术中图分类号：TG5

文献标识码：A

文章编号：16723198(2009)19032302

在机械加工制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工、检测的装置，都可统称为“夹具”。夹具的发展历程，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，使得加工过程进一步提高效率和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。1　国内外发展趋势夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1.1　高精度随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求，更高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm，精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内，夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2-5μm。机床夹具的精度已提高到微米级。1.2　高效率为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1-2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上。 1.3　模块化组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。省工、省时、节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础。应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 1.4　通用化经济夹具的通用性直接影响其经济性。夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高。德国demmeler公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。随着我国经济的高速发展，社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。为此，制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法，它能从根本上解决生产由于品种多，产量小带来的矛盾。成组技术GT(GroupTechnology)是一门生产技术科学，它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性，并对其进行充分利用。即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。成组技术应用与机械加工方面，乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。2　国内成组技术应用及现状2.1　成组技术的应用目前发展的成组技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施成组技术以提高综合经济效益。2.1.1　产品设计方面由于用成组技术指导设计，赋予各类零件以更大的相似类，这就为在制造管理方面实施成组技术奠定了良好的基础，使之取得更好的效果。以成组技术为指导的设计合理化和标准化工作将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础；为设计信息最大程度地重复使用，加快设计速度，节约时间作出贡献。据统计，当设计一种新产品时，往往有3/4以上的零件设计可参考借鉴或直接引用原有的产品图纸，从而减少新设计的零件，这不仅可免除设计人员的重复性劳动，也可以减少工艺准备工作和降低制造费用。2.1.2　制造工艺方面成组技术在制造工艺方面最先得到广泛应用。开始是用于成组工序，即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的成组工序。成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。此外，由于零件组内诸零件的安装方式和尺寸相近，可设计出应用于成组工序的公用夹具，只要进行少量的调整或更换某些零件，公用夹具就可适用于全组零件的工序安装。2.1.3　生产组织管理方面成组加工要求将零件按工艺相似性分类形成加工族，加工同一加工族有其相应的一组机床设备。因此，很自然成组生产系统要求按模块化原理组织生产，即采取成组生产单元的生产组织形式。成组技术是计算机辅助管理系统技术基础之一。这是因为运用成组技术基本原理将大量信息分类成组，并使之规格化、标准化，这将有助于建立结构合理的生产系统公用数据库，可大量压缩信息的储存量；由于不再是分别针对一个工程问题和任务设计程序，可使程序设计优化。 2.2　成组技术的发展现状成组技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造(CAM)和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。因此，成组技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统JLBMI，它将对我国推广应用成组技术起到积极推进作用。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在成组技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类成组方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，成组技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用。参考文献[1]王凤鲜.浅谈组合夹具的重要作用[J].科技情报开发与经济. 2008 ，(13) .[2]张亚明.机床夹具的分类与构成[J].科技资讯.2008，(4) .[3]卢克超.周利平.计算机辅助专用夹具CAD系统开发和研究[J]. 数控机床市场. 2006，(7).

零基础学计算机技术篇2

[关键词]AutoCAD软件 教学方法

中图分类号：C42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0216-01

引言

AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的一套通用的计算机辅助设计软件，它在CAD业界用户最多，使用最广泛。其最大的优势就是绘制二维工程图，同时也可以进行三维建模和渲染。它能够完成建筑设计、机械设计和电子电气设计绘图的绝大部分任务。受到广大建筑、机械设计人员以及电子与电气工程人员的欢迎。

一、AutoCAD教学重点及内容

针对五年制高职机械专业学生的特点，年龄小，理论学习能力、基础较差，计算机绘图的教学应着眼于应用，即如何应用计算机绘制机械工程图样，着重培养学生具有能够绘制二维工程图并可以进行三维建模和渲染的能力。培养学生利用计算机绘图的操作技能和解决实际问题与具体任务的能力，为后续课程（机械设计等）的学习及以后从事计算机辅助设计打下良好基础。

二、教学实践与效果

1、精讲多练，培养计算机绘图的操作能力

计算机绘图总学时为56学时，全部课程安排在机房上课，采用多媒体教学方法，便于学生边听课边练习，便于教师个别辅导，做到有问题及时解决，提高了学生的听课效率，一个学期课上能够完成12-13次作业，其中包括基本练习7个，轴、盘、叉架、箱体类零件图绘制4个，三维建模2个，总绘图量达到要求，使学生较熟练地掌握了AutoCAD软件的常用二维绘图命令和编辑命令以及三维建模方法，具有绘制一般复杂图形的能力，为今后的实际应用打下了良好的基础。

2、计算机辅助绘图与机械制图并行教学，培养解决实际问题的能力

机械制图教学基本上是按照画法几何、投影基础、机械制图、计算机绘图几个模块组织安排教学，为了使传统的制图教学与计算机绘图密切结合，应将机械制图教学与AutoCAD软件学习并行，具体做法是：

（1）在制图课中适当减少仪器图的绘图量，仪器图图面质量以“粗细分明、清晰整洁”为度，不强调“黑”、“光”、“亮”；

（2）加强徒手绘图练习，提高绘制草图的能力。

（3）从零件图的教学开始，将制图教学与计算机绘图结合起来，先在制图课中进行零件、部件测绘，徒手绘制零件草图和装配示意图并进行标注，然后根据所绘制的零件草图，教师在计算机上示范作图，学生自己校对草图，再上机将草图画成零件工作图和装配图。

实践的效果：

通过以上方法，进一步巩固了投影作图的能力，并对尺寸标注、尺寸公差标注、形位公差标注、表面粗糙度标注等方面的知识和技能有了更深的理解，同时使学生认识到学习计算机绘图必须以机械制图的理论为基础，在使用AutoCAD作图时，必须按照三视图投影规律，表达方式及标注符合机械制图国标要求，才能在计算机上绘制出正确的机械工程图样。

通过使用AutoCAD软件绘图，学生能够充分体会到计算机绘图的高效、准确、美观等优越性，并掌握了这种先进的绘图工具，因此在后续课程的课程设计以及毕业设计中都愿意用计算机绘图代替手工作图完成设计图纸，在一定程度上锻炼了学生实际应用能力，提高了作图效率。

计算机辅助绘图与机械制图并行教学，提高了绘制机械图样的能力和计算机应用能力，产生了相互促进的效果。

3、注意扩展知识面

在讲授AutoCAD软件的使用时，可以通过这个软件使学生了解计算机绘图的基本知识和原理，例如计算机产生图形的基本原理、交互式绘图和参数化绘图的基本原理、选择绘图软件的基本原则、专业应用软件与通用绘图软件的联系与区别、CAD技术发展的形式等等，使学生的计算机绘图能力可以向更宽的领域拓展。

4、结束语

机械制图和计算机绘图课程是机械专业必修的技术基础课，与后续课程有着密切的联系，计算机辅助绘图可以引入课程设计及毕业中。在计算机飞速发展的今天，在做课程设计时，可以计算机辅助绘图为主，手工绘图为辅，进一步加强学生计算机辅助绘图的应用能力，减轻手工绘图的劳动，提高学习效率。

在教学方面，还应进一步探索计算机绘图与机械制图课程的结合点，使其有机融合，努力提高学生的工程制图能力。

参考文献

[1] 段绍娥.AutoCAD实例教学法初探[J]；中国新技术新产品；2010年02期.

[2] 曾建雄，陈长松.倡导教学改革 推进学术研究――2009年中国新闻学学术年会综述[J]；新闻战线；2010年01期.

[3] 葛云生.《数据结构》课程教学改革与探索[J]；高教论坛；2010年01期.

[4] 孙凤喜.电子技术课程的优化教学改革[J]；中国教育技术装备；2010年03期.

[5] 袁振国.当代教育学[M]教育科学出版社，2008.

[6] 巫均平.高职院校机械《AutoCAD》的教学改革探讨[J]黑龙江科技信息，2009（32）.

零基础学计算机技术篇3

关键词：工程图学；现代工程制图技术；课程内容体系；教学改革

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）03-0150-02

现代工程制图技术是一门研究用正投影法绘制和阅读工程图样、利用计算机绘图的技术基础课。课程既有严格的理论，又融实践训练为一体，将传统与现代制图技术相结合，是高职工科专业的专业必修课。课程教学强调理论联系实际，理论实践交替进行，强化综合练习、零件测绘实训等环节，从而达到培养目标。通过本课程的学习，结合与之相应的实践性教学，使学生掌握零件图与装配图的画法、能读懂零件图与装配图、能进行手工和计算机绘制符合国家标准的工程图样，具备一个高素质高级职业技术人员的基本能力素质。

教学现状及存在的主要问题

作为机电类的高职毕业生，所面向的就业岗位大量是在现代制造企业。现代制造企业的机电产品及机电一体化产品所占的比重很大，因此对学生识图和绘图能力要求较高，要求学生必须同时掌握机械工程图样和电子电气工程图样绘制，在实际生产应用时手工绘图和计算机绘图技术同样不可缺少。

目前，高职制图类教材繁多，主要有教育部规划教材、教育部精品教材、教育行政部门重点建设教材、行业出版教材、自编教材等。上述教材并没有在层次和模式上形成由低到高、逐渐过渡的空间。往往根据不同专业（行业）的需要编写成机械类制图、电气工程制图等专业制图教材。不同类型的制图教学在专业制图上的教学内容不同，总学时数也有较大差异。有必要构建传统和现代融为一体、理论和实训融为一体，充分体现工学结合，突出技能与应用技术实训的现代工程制图技术新课程内容体系，并编写相应的教材，以满足现代高技能人才培养的需要。

机械制图与计算机绘图存在独立分离的格局，学生只用计算机来绘图，却不会解决实际问题，毕业后甚至仍需重新培训。计算机绘图课程教学的专业针对性不强，教学出发点不同，也难以完全实现计算机绘图的优势。另外，学生学完了制图课，基本上形成了传统手工绘图的思维方式，再转到计算机绘图的学习，计算机绘图思维方法和工作方式受到制约，从而影响了学习兴趣和效果。另一种现象，就是认为现在科学技术发展了，从而忽视传统制图的重要性，简单地甩掉图板，导致学生缺乏对机械工程制图课程内容的系统学习，结果绘制出的图样达不到国家制图标准，并不能指导工程实践和生产。有的学生只会抄绘图样，却看不懂图样所表达的物体及其结构特点和功用。

在教学改革的浪潮中，有的教学计划简单地将计算机绘图课程与机械制图课程合二为一，忽视了学生学习的认知规律，设想机械制图是一门专业技术基础课程，需要开设在其他课程前面。因此，多数高职教学计划总是在第一个学期就安排了制图课，而且都在一个学期中匆匆结课，学生对专业知识了解甚少，比如对工艺结构、形位公差、表面质量、尺寸精度和配合性质等概念很模糊。在这种状态下，想真正掌握计算机绘图和机械制图的要求是不现实的，结果是毕业生识读和绘制图样的能力偏低。

改革理念及思路

课程设计的依据和指导思想 根据教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》以及现代企业技术革新和发展需求，高等职业教育的人才培养定位是第一线技术应用型人才，他们既具有必备的基础理论和专门知识，又具有较强技术应用能力，并且能适应现代化生产第一线的需要。制造类专业毕业生就业去向是以机电产品制造相关行业为主的企业，根据学生的特点和各专业的人才培养方案以及为后续课程教学奠定基础，制定出适应不同专业的课程教学大纲。

课程设计的理念 现代工程制图技术作为工科各专业必修的技术基础课，课程目的是使学生具有识读现代工程图样的能力和初步表达设计思想的能力，为专业学习打好基础，既有基础性，又有较强的实践性，在整个专业培养方案中占有相当重要的地位和课时份额，并要突出工学结合等实践性教学环节。

课程整体设计的思路 课程教学采用理论与实践相结合的方法，投影基础理论和国家制图技术标准等内容以教师讲授为主，通过画法几何、平面图形绘制、实体模型制作和零件测绘实训，使学生掌握基本的机械工程图样绘制的能力和阅读工程图样的能力。整个课程教学注重学生应用能力的培养，调动学生的积极性，注意教学过程紧密联系机械制造的工艺过程和设计造型基础，理论与实践相融合。采用多媒体和板书相结合的教学手段，利用机械模型及制造过程、虚拟零件制作过程和机器装配过程视频，有效提高学生的读图和绘图能力。通过各个实践性教学环节，帮助学生理解模型与图样之间的关系，并初步了解机械零件的结构工艺性及制造加工过程，为后续专业课的学习打下良好的基础。各教学环节围绕专业培养目标,首先进行机械工程制图的理论和实践教学环节，随后安排计算机绘图教学内容，以使学生绘制机械工程图样更加准确，掌握计算机绘图方法，具有运用计算机绘制机械工程图样的能力，使学生的综合图形表达能力和设计能力得到进一步提高，为学习后续课程设计及毕业设计做好准备。

实践教学环节的总体设计思想 实践性教学环节是现代工程制图技术课程内容体系中必不可少的关键环节，对学生综合素质的提高和创新能力的培养具有不可替代的作用。实践教学的总体设计思想是：打好基础，突出应用。应对教学内容和体系进行改革，充分结合各专业特点，教学应在注重基础理论知识系统性特点的基础上，适当引入现代工程制图技术研究的新成果，适时增添新的教学内容。通过对教学方法和手段的不断研究和改革，为现代工程制图实践教学建立稳定的高素质师资队伍；不断更新和扩充实训设施，逐步完善并全方位开放实训室，创造优良的实训环境，积极将实践性教学环节向课外、校外延伸。以高素质机电制造工程创新人才培养为核心，努力构建现代工程制图技术实践教学新体系，打破传统的单一性、演示性、验证性为主的实验式教学模式，建立新型的综合性、创新性和应用性的实践训练教学模式。

课程内容体系框架的构建

建立课程内容体系结构 我们根据新时期人才培养需求对教学内容进行了优化重组，充分注重传统机械制图内容，与以计算机图形学技术为主体的新知识融会贯通，推陈出新，力求做到提高课堂知识含量，加强知识的实践性、工程性和科学性，按认知规律组织教学。现代工程制图技术课程内容体系结构如图1所示，各知识模块理论与实践相结合、传统内容与现代制图技术应用紧密结合，充分体现了课程的时代性，适应社会需求。现代工程制图技术是现代科学技术与工程制图相结合而形成的新学科，是一门既有系统理论、又有很强实践性的技术基础课，其主要任务是培养学生的看图、计算机绘图、空间想象和空间思维能力。通过本课程学习，学生会应用正投影法图示空间物体，具有一定的看图能力、空间想象能力和空间思维能力，能看懂中等复杂程度的工程图样，会查阅有关手册和标准，同时，还应掌握徒手绘图的技能和技巧，并能熟练使用绘图软件绘制机械、电气工程图样。

实践性课程的内容表现形式（见图2） 在实践教学方面，探索和构建以创新实践能力培养贯穿教学全过程的实践教学新体系；建设以网络为平台的现代化机械工程制图实践教学系统。

课程教学内容体系的特色 （1）具有基础知识平台，涵盖机械制图基础理论、基本技能与应用技术、应用实训。（2）设有多个层次：针对不同专业、不同基础的学生，分设不同的教学内容。（3）特色模块：包括综合知识应用与实训模块，结合不同专业岗位提出不同知识要求。（4）课程考核及评价与国家《制图员资格证书》鉴定相结合。

课程教学内容体系的创新 （1）计算机辅助教学手段使抽象的机械制图教学成为培养学生空间想象力的途径。（2）整合了适应制图课程教与学需要的丰富的教学资源库，助学效果和特色显著。编制了配套的多媒体教学课件、习题集配套辅助课件及解答。（3）按照高等职业教育的培养目标和特点编写了《现代工程制图技术》教材。新教材注重学生能力的培养，增加实训力度，力求符合高职特色。在内容选取上，对偏而深的画法几何等内容适当降低了理论要求，并结合教学实际进行适当的删减，以适应生产第一线对应用型人才的要求。（4）丰富了网络学习资源内容，构建网上在线《自我测试》系统，学生能方便地检查自己的学习情况。（5）人才培养方案将现代工程制图技术的训练贯串到每一个学期。第一学期学生学习机械工程制图课程和机械零件测绘实训，在教师辅导下练习典型零件的草图绘制和零件图样的绘制；第二学期有金工实习和立体划线，学生还结合金工实习，巩固机械工程制图知识，提高实际应用能力；第三学期进行课程设计，第四学期安排计算机绘图教学，从而进一步复习巩固机械工程制图知识，三年级毕业设计，使学生的制图综合应用能力逐渐提高和巩固，取得了显著的效果。

实践效果 数控技术和汽车制造与装配技术两个专业2007级后的440名学生按照新的课程教学内容体系进行教学的实践表明，学生制图综合应用能力明显提高。2010届两个专业242名毕业生全部获得国家《制图员职业资格证书》，在就业中起到了良好的作用，深受用人单位的好评。

结语

课程内容体系的构建是以就业为导向，以提高教学质量为宗旨，以培养学生知识、素质和综合应用能力为目的。根据专业岗位需要取舍课程内容，使结构层次分明，强调教学效果，运用新技术改进教学手段，主动适应经济和社会发展需要，把传统工程制图与计算机绘图有机融合为一体，形成新的现代工程制图技术课程，为培养学生有效掌握工程图样的识读图能力和绘制能力构筑了良好的基础平台。

参考文献：

[1]焦永和，张彤，陈军，董国耀．第7次普通高等学校图学教育现状的调查与研究[J].工程图学学报，2009，（3）：168-172．

[2]刘平.对当前工程制图课程面临的问题探讨[J].中国成人教育，2010，（1）：140-141．

[3]刘俊萍.现代工程制图课程改革探索[J].机械管理开发，2008，（6）：157-161．

[4]胡正飞.现代工程制图课程体系研究[J].文教资料，2006，（28）：114-115．

[5]徐跃增.工程制图[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004.

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零基础学计算机技术篇4

一、对课程设计的主要内容进行介绍

机械制造技术基础课程设计是分阶段进行的，主要包括理论教学阶段、生产实习阶段和课程设计阶段。学生在接受64学时理论基础课程学习后，专业教师和一些企业进行沟通，将学生平均分配到各个企业中进行生产实习，学生通过生产实习对机械零件的加工工艺流程有进一步的了解，并且在实习过程中学生可以回顾和使用学习过的理论知识。在生产实习结束后学生回到学校进行课程设计，课程设计过程主要包括如下几个方面：第一，教师为学生设置课程设计的题目，并且随机的分配给学生，将设计的零件图和设计要求打印后发放给学生，教师将设计流程和一些注意事项讲述学生。第二，学生根据课程设计的题目对零部件的结构和设计流程进行研究，制定最佳的设计流程。第三，学生根据自己制定的工艺流程对定位元件、导向元件和夹紧工具进行选择，在选择完成后开始设计过程。第四，学生上交设计成果和设计报告，教师根据学生设计的情况给出成绩。

二、机械制造技术基础课程设计过程存在的问题和解决措施

（一）学生没有意识到课程设计的重要性

通常情况下进行课程设计的时间是三年级上学期，在这个阶段多数学生都忙于顶岗实习和找工作，学生不能将精力全部投入课程设计，在课程设计过程中只是敷衍了事，这种情况使课程设计过程会出现很多问题，不能达到课程设计的目的。为了解决上述现象，在进行课程设计前，学院需要组织学生召开动员大会，教师将课程设计的重要性和目的向学生进行详细的讲述，让学生意识到课程设计的重要性并且会对今后的工作有一定的帮助，在设计过程中教师需要对学生存在的疑问及时进行解答，避免学生出现厌烦的心理，使学生认真地对待课程设计，从而达到课程设计的目的。

（二）课程设计的题目过于单一

近几年，多数学校在进行机械制造技术基础课程设计时只是对拔叉类零件和一些机床夹具进行设计，虽然学生可以通过这些课程设计题目对所学的理论知识进行实践，但是长期使用相似的题目学生会出现抄袭的情况，使课程设计过程失去了意义。为了使课程设计题目具有多样化的特点，教师需要对课程设计的题目进行扩充，将学生生产实习时接触的机床零件加入设计课题中，除此之外教师让学生自己挑选题目，学生将自己选定的题目及时反映给教师，待教师同意后即可使用，教师需要保证课程设计的题目没有重复的情况。通过此种方式增加了学生对课程设计的兴趣，使学生积极地加入设计，达到培养学生创新能力的目标。

（三）课程设计的时间较短，使用的绘图方法比较落后

机械制造技术基础课程设计过程会涉及一些计算、分析和绘图的工作，计算和绘图过程使用的时间较长，学生需要充足的时间才可以较好地完成课程设计。但是多数学校规定课程设计的时间在2~3周，这种情况会给学生带来一定的压迫感，学生在各个环节的时间不够，在计算和绘图过程非常容易出现错误，甚至一些学生为了按时完成设计会抄袭别人的成果。目前多数学生仍然使用手动绘图的方法，使课程设计的准确性和可靠性大大降低。为了解决上述问题，教师需要对课程设计的时间进行调整，将课程设计和机械制造技术基础课程以及生产实习进行有机结合，提前告知学生课程设计的题目，让学生在理论知识学习中掌握课程设计的基础知识，在实习过程中让学生观看相应零件的生产过程，让学生对课程设计过程涉及的零部件有一定的了解，在实习的间隙时间中可以开始进行课程设计，时间非常充裕，学生能设计得更加完善。这样使学生对课程设计充满兴趣，大大提高了课程设计的效果。

综上所述，文章对机械制造技术基础课程设计的主要内容进行说明，对课程设计过程中存在的问题进行分析，并且给出了一些改善措施。希望我校可以根据自身存在的问题采取有效的措施进行解决，在课程设计开始前召开动员大会让学生意识到课程设计的重要性，保持认真仔细的态度进行课程设计，从而达到课程设计的目的。

作者:熊恋 单位:武汉技师学院

参考文献：

［1］王海霞，杨俊茹，于涛，等.机械制造技术基础课程设计的创新性改革与实践［J］.教育教学论坛，2015（32）：146-147.

［2］张昌娟.“机械制造技术基础”课程实践教学研究［J］.科技创新与生产力，2015（9）：38-39.

零基础学计算机技术篇5

关键词：CAD；参数化；开发思路；数据库；特征模型

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)20-5007-02

1 CAD参数化概述

CAD是一种计算机辅助设计的技术，是借助计算机的系统在工程和产品设计的过程中提供快速、有效的技术算计辅助手段，帮助设计人员快速的完成设计和优化的操作，已到达高效而准确的设计效果的技术。CAD将计算机的能力发挥出来，利用高速度高精确的计算能力，大容量存储和数据处理能力与设计者的主观分析和逻辑判断能力结合起来，将思维落实在人机交互的界面上，上设计达到可视的效果，由此简化了设计的过程，缩短了设计的周期，提高了设计质量。

CAD技术本身就是一种综合性的系统工程，一个完整的CAD软件系统实际上包括了多个学科的研究成果，如：计算机工程、工程学、数据库技术、数据结构、仿真技术、设计和制造等相关的专业知识的汇集和综合。实际上就是以计算机辅助设计为核心，综合了多个学科知识和技术的辅助设计系统。此项技术的形成是在上个世纪的60年代开始的。目前，现代的设计技术是更加的市场化、规模化，因此在实际的应用过程中，软件技术逐步和制造技术结合起来，利用自动化控制技术实现了自动加工和生产技术，此种技术是建立在设计软件的基础上的，因此CAD也就进入到了自动化的领域中。

CAD参数化设计实际上就是在产品开发和设计时，零件设计模型的建立速度是影响整个产品设计周期的重要基础。产品设计开发的初期零件的形状和尺寸往往都还停留在设计者的头脑中，即是以一种模糊的概念存在，要装配验证、性能分析、数控编程后才能进入到试制阶段。此种设计流程希望零件的模型应当容易修改，即具备一定的灵活性。参数化设计的思路就是将模型中一些定量的信息变得具体起来，并使得参数可随意的更，并在更改后有系统自动生成相关的数值，以此形成不同形状的和尺寸的零件模型。在CAD系统中要实现参数化设计，建立参数化模型是最关键的。参数化模型主要体现的是零件的图像几何限定和工程限定。几何限定主要就是指零件的尺寸，即结构上的要素和尺寸上的要素。工程约束则是零件尺寸之间的逻辑关系。

2 CAD参数化开发思路

2.1 CAD系统的开发

现代的CAD系统并不是一个固定模式的软件系统，而是一个可以就进行开发的软件系统，因此其功能的开发应建立在软件工程的思路上，以此为指导。主要是为了减少开发过程中的失误，提高开发的效率和系统质量。软件从开始设计、开发、运行为周期进行展开，通常的开发流程是分析需求、总体设计规划、详细结构设计、代码编写、测试、运行等阶段 。每个阶段都有自身的特定功能和内容。在实现参数化的过程中应当按照这样的思路来进行开发。

1）参数化需求分析，确定软件开发目标，包括了软件期望功能、软件的可靠性、稳定性要求，软运行的硬件环境设定等；2）总体规划，即明确软件的系统结构，模块划分、模块通信、数据库功能等；3）具体设计实施，将总体规划的模块进行细化，即对模块进行分解并设计程序模块；4）代码编写，按照程序模块编写源代码；5）软件测试，对软件的各个功能模块进行测试，检测功能和结构方面的缺陷，并进行调整；6）软件运行和维护，在软件投入运行后对其运行情况进行反馈和收集，对其进行纠错和完善、扩充。

2.2 参数化开发的思路

目前采用的CAD参数化设计软件中，主要的有有Pro/Engineer、UGNX、CATIA和Solidworks四种，这四种软件在不同的领域发挥着不同的作用。其中Pro/Engineer是最早进行参数化设计的，参数化的实现也由其首先完成的，目前主要的领域是电子、小家电、日用品等，而其他的三个软件主要是应用在制作业。在研究参数化实现的过程中，本文以Pro/E为例进行分析，以某个公司的机械制产品的参数化设计为例进行阐述。该公司所采用的是在Pro/E平台上基于知识机械常用件为基础完成的CAD开发，在此过程中将行业标准、企业标准等设计融入到了系统中，并实现了资源的共享。采用参数驱动技术实现了常用软件快速设计的流程。开发思路是将一个零件为设计对象，以结构设计数据库、零件模型数据库为核心，基于C/S模式，以零件结构参数定义和交互设计为基础，融合了设计经验、设计规则来实现参数化的开发，具体过程如图1。

开发的CAD系统具备了以下功能：1）实现了机械常用零件的CAD标准化和参数化设计；2）针对零件的Pro/E设计进行了智能化拓展；3）实现了自动化和人机交互相结合的操作方式，使得设计的过程更加的高效而便捷；4）在网络技术的支持下，完成了网络和数据库技术、相关硬件的相互协调，为CAD和数据管理系统的数据连接和集成，为远程数据调用打下了基础；以上就是在CAD开发中实现阐述化的基本思路。

3 CAD开发中图形参数化的实现途径

3.1 数据库基础开发

CAD的图形参数化是建立在工程数据库的基础上的，因此在开发的初期应建立起相应的工程用数据库，并使之可以与CAD向连接。

1）工程数据

在工程中应用的数据体现出来的是数量大、种类多、结构复杂等特点。从数据的性质上看，有图形数据和非图形数据；从应用上看有零件定义数据和设计控制设计两种。其中图形数据就是满足工程设计绘制图形的二维数据和产品图形中需要的三维数据。图形数据构成是以网络的形式出现，层次也不同。同一种实体可能在不同的应用阶段出现不同的表达方式，并且需要完成在不同表达方式之间的转换。工程应用中的非图形数据有三个主要部分：① 普通管理数据，主要负责对产品的情况进行说明，表达产品的性能、生产计划、报表等；② 属于标准数据，包括设计规范、公差数据、结构要素、材料性质、技术规范等；③ 是对零件的形状约束和设计过程中的语义条件等。

3.2 CAD参数化的数据特征

在参数化的过程中，相关的数据需要符合系统的需求，如：CAD数据需要包括产品设计数据、产品模型数据、产品材料数据、产品绘图数据、技术编码数据、测试数据、质量优化数据等。

3.3 零件工程数据分类

在图形参数化的过程中，主要涉及到以下几种数据类型如图2。

1）标准数据：此类数据主要是来自国家或者行业标准、生产标准、设计手册、经验数据等构成，其特点就是在某段时间或者条件下表现为静态数据，设计的过程中将被反复的查询和调用，是设计的基础性数据。此类数据的代表是机械设计中的公差和配合、各种产品目录、样本技术参数等。另外一些经验公式和曲线规律或者图表所给定的特定数据也可以看做是标准数据。标准数据在设计系统的时候应当进行优先处理。

2）设计和工艺的参数：此类数据主要是针对不同的产品而形成的设计数据和制造过程中所需要的工艺性参数构成，因为产品和工艺的差异，计算出来的数据也就有所差异，因此形成了设计和工艺数据。因为设计和工艺是多样化和随机的，以此此类数据往往是动态化的，需要在设计和生产中进行随机的读取和保存，同时相互之间的关系复杂，是参数化过程中的难点。

3）几何参数：几何参数就是在设计中对零件的几何形状进行定义而形成的几何数据，以此数据是根据参数进行改变的，是动态模式。在实际的应用应具有可更改和适应性，以适应参数改变。

3.4 建立工程数据库

在分析基本数据构成后，就可以根据工程数据库的特点进行数据库的开发，因为工程数据库的复杂性突出，因此开发难度较大，开发具有独立性、共享性、集中管理和安全维护等，需要数据的高度一致和并发功能，工程数据的建立和系统调用是CAD参数化的重要环节。

3.5 零件参数化的特征数据库建立

零件是由一组相应的形状特征按一定的顺序拼合而成的如图3，基于特征的参数化模型应该能够充分表达各形状特征之间的确定位置关系，形状特征与形状特征之间存在的关系:附属关系与邻接关系。

在零件的特征模型中，采用多层次地描述手段来满足对零件不同级别信息的要求。对特征参数赋值并确定特征均为后构成参数化常用零件特征模型，采用同一特征模型以不同参数驱动得到不同结构零件，从而适应大量零件图形的生成。这样做的优势明显：(1)实现常用零件的快速设计在采用基于知识的模型设计中，用户用直观的特征(如凸肩、凸缘、键槽)和熟悉的设计术语来构成常用零件模型，而不再采用原始的点、线和体素来构造设计对象，这样用户可以在更高层次上进行常用零件的设计。(2)实现设计模型的自动生成由于常用零件的特征模型直接体现了设计意图，采用基于特征的模型描述常用零件后可以实现零件实体的自动生成，实现设计过程中信息流的自动化。

4 结束语

通过前面的论述不难看出，CAD开发中的图形参数化，实际上就是建立以某些特征为基础的数据库，并实现在设计时CAD系统的共享和调用，在开发过程中为了实现这一途径就需要对整个系统进行重新构建，即利用工程数据库来建立参数比对样本，在设计中利用软件的模型化比对来完成参数化的设计实施。

参考文献：

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[6] 段约光.基于工程数据库的CAD系统参数设计研究[J].模具工业,2008(2).

[7] 韩冠宇.智能化机械传动装置CAD系统[J].机械设计,2009(5).

零基础学计算机技术篇6

(1)为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代机械技术中产品开发和制造的关键问题。机械制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了机械制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科——计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

(2)在现代机械制造过程中，信息不仅已成为主宰机械制造行业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高机械制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于机械制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海景数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

(3)各种人工智能工具和计算智能方法在机械制造中的广泛应用促进了机械制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在机械制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。机械制造智能还表现在；智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是机械制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

2现代机械工程的前沿科学

2.1机械制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此机械制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是机械制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对机械制造技术开始探索产品设计和机械制造过程中的信息本质，另一方面对机械制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化机械制造环境。随着对机械制造过程和机械制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

2.2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2.3材料制备、零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是机械制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化机械制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2.4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为僻决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，“仿生制造”则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的“自组织”机制及其在制造系统中的应用问题。所谓“自组织”是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的“自组织”机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的“远缘杂交”，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

3现代机械制造技术的发展趋势

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。当前现代制造技术的发展趋势大致有以下几个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代机械制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、机械制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速机械制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

零基础学计算机技术篇7

【关键词】机械制造；零部件设计；现代思想； 科学 发展

  

      一、机械零部件传统的设计局限

传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多 问题 ：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件设计的特点是以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性 计算 或类比等方法进行设计。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高， 目前 在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比 分析 等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。

二、创新思维机械零部件的设计思想

机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新 科技 成果，在现代设计 理论 和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。

（一）运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强 学习 和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。

（二）运用发散思维

发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

（三）运用创新思维

创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。

三、科学的进行机械零部件设计

（一）把握机械零部件设计的主要 内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在 经济 性上的要求主要指生产成本要低。此外，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制，需全面综合考虑。

（二）严格 计算 机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效 分析 ，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括 理论 计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷（下转第57页）（上接第58页）的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起润滑油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等 问题 ，使零部件失效或机械精度降低。因此，为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低机械精度和效率，以致零部件失效报废。因此，机械设计时应采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

      （三）正确选择机械零部件表面粗糙度

      表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择 方法 有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中， 应用 最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的 参考 资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和 文献 。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零部件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺 经济 性，才能作出合理的选择。

      （四）全面优化机械零部件设计方法

      要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断 发展 ，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（cad）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的 现代 设计方法。cad技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。 目前 ，cad技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能cad；cad系统集成化，cad与cam（计算机辅助制造）的集成系统（cad/cam）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（dfm）；分布式 网络 cad系统。 【参考文献】

      [1]王启，等．常用机械零部件可靠性设计[m]．北京：机械 工业 出版社，1996．

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零基础学计算机技术篇8

关键词：机械设计；课程教学；工科院校

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0050-02

“机械设计”作为机械类本科学生一门十分重要的专业基础课，在机械类专业学生的培养体系中占有十分重要的地位。该课程既是“机械制图”“材料力学”“理论力学”“机械原理”等先导基础课程的具体应用，也是后续各种专业课的基础，在整个培养体系中起到承上启下的桥梁作用。[1]该课程的教学效果不仅影响学生相关专业课程的学习质量，也对学生应用及创新能力的培养具有至关重要的作用。

一、“机械设计”教学现状分析

“机械设计”作为机械类专业学生的一门核心课程，自建国初期就在国内各工科院校机械类专业普遍开设，至今已有60余年的历史。虽然经过了漫长的时代变迁和教育体系的不断改革，但“机械设计”课程在机械类专业本科教育体系中的地位没有丝毫改变，且在一定程度上还得到了强化。不仅在课程内容的广度与深度上有了较大的拓展，而且在教学模式上也进行了较大的变革。但总体而言，“机械设计”课程的教学水平仍与当前人才培养目标的总体要求存在较大差距。主要表现在以下几个方面：

1.教材内容陈旧，不符合时代要求

现行的《机械设计》教材的基本框架与数十年前其前身“机械设计”课程基本一致，在内容上虽然局部有所增减，但主体内容并无较大变化，基本仍是以介绍各种通用零部件的设计计算为主，所采用的方法仍以传统的经验设计与简化计算为主。[2]然而随着现代科技的不断进步，各种先进设计技术如有限元技术、可靠性设计技术、数字仿真技术等均已广泛应用于机械设计领域，这些技术在如今的绝大多数机械设计教材中都没有提及，个别教材虽有所介绍，但纯属介绍性质一笔带过，没有具体阐述。相反，一些在实际应用中已被淘汰的陈旧技术与方法仍被广泛采用，从而造成了理论学习与实际应用的脱节。

2.教学内容过度松散，关联性不足

任何一种机器都是由各种零件组合而成的，机器的性能虽与单个零件的工作性能有一定关系，但其总体性能与工作寿命并不是由单个零件决定的，而取决于整个装配体的综合性能。因此，机械设计不仅要关注各种零件的设计方法，更要关注各种零件之间的关联与协调，应以机器的总体性能作为考查设计方案的主要指标。现有的“机械设计”教学中，除轴的设计中考虑了其他零件因素外，其余零件的设计均基于自身的结构特点与工作性能，没有将零件之间的关联性纳入设计考虑范畴，导致零件设计与机器设计关联度不够，在实际应用时，难以达到机器总体性能与零件性能的最佳匹配。

3.教学方法落后，教学效果不理想

目前各高校“机械设计”课程教学基本仍以传统的灌输式的授课方法为主。由于课程内容多，教师基本上是满堂灌，而学生被动听，很少有机会进行互动。[3]由于课程涉及的内容十分广泛，涉及到通用机械的绝大多数零件，对每一类零件又涵盖了从基本概念介绍、工作性能分析及结构设计计算等各方面的内容，如果不能做到提纲挈领，主次分明，会给学生的学习带来困惑，让他们感觉不着边际、没有重点。对于学生而言，课堂上绝大多数时间要听课和记笔记，课后时间则忙于完成作业，很少有机会对所学内容进行深入理解与体会，一旦遇到实际设计问题，则往往感觉茫然无措、无从下手。

4.知识传授与能力培养脱节

现有的《机械设计》教材与授课内容的重点放在相关理论和方法的介绍方面，对应用能力与创新能力的培养普遍重视不足。[4]“机械设计”课程的主要任务是介绍通用机械零件的一般设计思路与方法，并用于生产实际。因此，该课程不应只是简单地介绍各种零件的一般设计流程，还应结合具体案例介绍同类零件的设计要点，对实际设计过程中的难点及技巧问题进行重点介绍。绝大多数教师在授课与安排课后作业时比较注重基本概念的掌握，但对学生在设计思路与设计技巧方面的训练较少，导致学生实际应用能力不足。[5]

二、有效提高“机械设计”课程教学质量的措施

要有效解决目前“机械设计”课程教学中的各种问题，须从教材建设、教学内容与教学方法改革等多个方面进行综合考虑，研究一套系统完善、行之有效的课程教学体系。具体而言，应从以下几个方面着手：

1.强化教材与教学体系建设

教材是教师教学与学生学习的主要工具，对课程教学质量具有决定性作用。作为一门机械学科的经典课程，经过近六十年的发展，在教材体系结构和内容方面一直在不断地调整和完善，由西北工业大学主编、高等教育出版社出版的《机械设计》教材属于比较经典的版本，目前已更新到第九版。由邱怀宣主编、同属高等教育出版社的教材已更新到第四版。其他还有许多版本的教材，这些教材各有特色，但在体系结构与内容上均大同小异，也都存在技术内容更新不及时、关联性不足等问题。为了适应时展对教学内容的要求，应加大力度进行教材建设与教学内容改革。应跳出传统机械设计教学体系的束缚，根据现实技术与培养目标要求重新组织教材的体系结构，剔除已经过时的技术与方法，将各种已经成熟并广泛应用的最新设计理念与方法纳入机械设计教学范畴。从机械设计的总体目标出发，即对各种零件的设计思路与方法进行详细介绍，同时对设计中如何处理不同零件之间的协调与配合问题进行讨论，从而增加教材在内容上的关联性，避免相互割裂。

2.深化教学内容与教学方法的改革

现行“机械设计”课程中各种零件的设计方法仍沿用几十年前的传统设计方法，受当时技术条件的限制，为了便于和简化计算，零件设计多以经验法为主。这些方法在原理上并不完善，比如，斜齿圆柱齿轮与直齿锥齿轮的设计计算是利用直齿圆柱齿轮的相关理论来实现的，然而斜齿轮与锥齿轮的几何结构、受载特性和啮合机理与直齿轮有本质上的差别，因此，采用这种转化方法设计出的结果与实际情况有很大的偏差。不仅如此，直齿圆柱齿轮的设计计算也不是按实际应用情况进行的，其实际齿形渐开线齿廓，但设计时按柱体悬臂梁进行计算，且设计过程中使用了大量的经验参数，因此设计结果也只是经验值。为了保证零件的可靠性，只能通过增加安全系数来保证，从而导致设计出的零件尺寸偏大，不仅经济性不好，且对整机性能产生重要影响。随着CAD、CAE等现代设计技术的不断发展和完善，各种复杂零件的精确设计与仿真分析可以很容易地实现，采用PROE、ANSYS等应用软件可以精确完成各种齿轮、带传动、链传动、弹簧等复杂零件的精确造型、运动学分析、动力学分析等各种仿真分析，可以对这些零件进行精确设计。这些先进的技术目前均已在机械制造工程领域广泛应用，但目前国内的“机械设计”课程教学基本很少涉及。因此，需配合教材建设对现行的教学内容进行改革，强化各种现代设计方法的教授与应用，并在此基础上进行教学方法的改革。抛弃传统的教师灌输式教学、学生被动学习，上课记笔记、课后赶作业的教学模式，充分利用多媒体技术和虚拟仿真技术强化教师与学生的互动，激发学生的学习兴趣与学习热情，把部分流程式的课后作业转换为能培养创新思维与动手能力的应用设计，强化学生使用各种现代设计工具的能力。

3.发挥虚拟仿真技术在课程教学中的作用

虚拟仿真技术由于具有逼真模拟现实事物与环境、可进行交互操作等优点，已在全世界各个领域中广泛应用。在机械领域，仿真分析已成为机械设计的一个重要手段，它不仅可以直观呈现各种机械零件的实体结构，实现各种机构的运动仿真与干涉检查，还可以对各种机器及组成机器的各个零件进行静、动力学仿真分析，从而有效缩短设计周期，提高设计质量与效率。因此，在“机械设计”教学中必须充分发挥虚拟仿真技术的作用，一方面利用仿真技术在课堂上把各种零件的结构及运动学及动力学特性直观地呈现给学生，加速学生对相关知识的理解、消化与吸收；另一方面利用虚拟仿真技术建立网上虚拟实验室，完成各种因条件限制而无法开设的实验，有效弥补目前“机械设计”课程教学中实验设备欠缺、实验种类偏少的不足；此外，鼓励学生参与机械设计教学内容相关的虚拟设计，建立资源库，不仅可以丰富教学素材，也可以提高学生的学习兴趣与应用能力。

4.课程设计与课堂教学相融合

传统的“机械设计”课程教学分为理论教学与实践教学两部分，理论教学通过课堂授课完成，实践教学则在课程结束后通过课程设计来完成。由于课堂教学与课程设计相分离，因此在理论学习阶段，主要强调基础知识和基本概念的掌握，对应用缺乏认识，由于各种机械零件在结构、功能和设计方法方面具有相对独立性，因此所学知识往往是零碎、孤立的，没有很好的融合，在课程设计阶段难以有效地进行综合应用。课程设计通常为3～4周，一般安排在学期末，学生为了应对期末考试，难以专心完成课程设计，真正投入课程设计的时间并不多。许多同学在完成课程设计时基本是机械地照搬课程设计指导书的步骤与方法，缺乏对设计课程的深入思考与设计方案的精心设计，没有充分发挥课程设计应有的功能。为了有效解决该问题，应将课程设计与课堂教学进行融合。课堂教学一开始，就将设计题目下达到学生，让学生对设计对象与目标有明确的了解。在课堂教学过程中，在涉及到课程设计的每一部分内容时，教师进行适当介绍，让学生提前思考，待全部课堂教授完成时，学生已对设计内容有了全面认识，甚至有了明确的思路与方案，在后面的课程设计阶段即可做到有的放矢，少走弯路。不仅可以有效提高课程设计的效率，也会大大提高课程设计的质量与效果。

三、结论

“机械设计”课程教学是一项复杂的系统工程，涉及到教师与学生、课程教材与实验设备、课堂教授与课后作业、理论学习与实践训练等多方面的内容。要有效提高该课程的教学质量，必须不断深化课程教学改革，强化教材与教学方法改革，改进课程设计及实验教学模式，建立一套符合社会需求与时展的课程教学体系。

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