三维CAD软件在民办院校机械工程教学中的应用与实践
1 三维CAD软件的发展状况
经过多年的推广，CAD技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。应用CAD技术起到了提高了企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化等作用。近年来 ，三维CAD在国内得到了越来越广泛的应用，企业中三维CAD替代二维CAD的趋势明显，然而很多企业对于三维CAD软件的发展状况缺乏足够的了解。毕竟经过多年的发展，国内外各种三维CAD软件都产生了巨大变化，拥有了独特的风格特色。然而，作为学机械专业的学生来讲，掌握并能熟练应用几款三维CAD软件，是为以后工作奠定基础的首要条件。故此，在专业培养过程中就应该培养学生这方面的能力，并应用于理论和实践教学中。以下根据机械专业课的特点，将三维CAD软件逐步融入大学四年专业课中。
2 三维CAD软件在机械制图中的应用[1]
机械制图是机械类专业非常重要的专业基础课。然而对于刚接触机械专业学生而言，主要面临以下几个问题：（1）机械制图是一门全新的课程，由于空间概念薄弱，又缺乏必要的生产实践经验，学生很难理解；（2）传统教学方法多以实物模型辅助，但模型种类有限，特别是复杂结构的模型更是稀缺，而且很难看到模型内部复杂结构，学生理解困难。因此，为了节约成本和增加模型的多样化，有必要将三维CAD软件引入到制图课程教学中来。即在三维CAD软件中绘制模型三维图，然后由三维模型直接投影得到模型工程图，从而保证各个视图的正确性和完整性。同时，三维模型
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设计包含了产品完整的几何结构，除可以从三维模式中产生基本的标准三视图外，还可生成轴侧图、各种剖视图、局部视图、断裂视图等。然而对于装配图，装配零件更加直观，装配体中任何一个零件都可以设置隐藏，在隐藏了外部零件的时候，可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后，还可以利用爆炸视图的形式将其装配过程进行动画演示。使操作者对装配各零件之间的装配关系，装配顺序有一个更加直观，更加深刻的认识。
3 三维CAD软件在机械专业课教学中的应用[2]
专业课不同于基础课或专业基础课，比如数学、物理、机械制图、工程力学等。基础课或专业基础课主要是培养学生的专业素质、一般能力即为专业课服务，特点是专业基础性强、理论性强。而专业课主要培养学生的专业能力、技术应用能力，它的专业性和实践性强，内容本身枯燥，既没严格的推理，也没曲折动人的情节。特别是机械类专业课，高年级的课程有很多复杂的零件图、装配图、传动图，以及实践性很强的内容。很多学生识图能力一般，以及经验不足，所以很难理解透彻。
针对民办学生的学习特点和机械类专业课教学中存在的问题，有两种解决的办法：（1）看模型、做实验或到工厂进行实地参观考察；（2）利用现代教学方法，现场录视频利用多媒体播放给学生看。而大多数民办院校的状况是，实验设备不全，模型较少；并且与企业的合作不够深入，这样学生想通过实验或实践去完全理解所有的理论知识是不可能的。针对这样的现实条件，以及民办院校学生的自学能力差和基础底子较为薄弱，完全有必要将三维制图与任务驱动法相结合引入机械类专业课的教学。
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用三维制图或模拟动画形象直观地将生产实际的一些图样或加工过程展示给学生，可以成功的把学生的注意力吸引到学习中，从而乐于思考并积极发言。另外，民办学生空间思维和抽象思维相对较弱，多数同学识图能力差。而三维图形或模拟动画可形象直观地表达出零件的结构、装配关系或加工过程，从而使学生完全理解课程的重难点问题。并且培养了学生分析问题的能力和创造性。
4 三维CAD软件在课程设计和毕业设计中的应用[3] 4.1 传统设计方法存在的问题
机械设计课程设计是学生所学理论知识并与生产实际相结合重要训练课程，是学生走向工作岗位的一次重要的实训，设计时间一般为两周。《机械设计》课程设计现在一般还是沿用传统工科院校的方式。主要按以下几个阶段进行：①拟定、分析传动装置的设计方案；②选择电动机，计算传动装置的运动参数和动力参数；③装配草图设计与绘制，传动件的设计计算。即带传动、齿轮传动的计算，两根轴的结构设计、校核及选用轴承、键、联轴器、箱体的总体选型计算、减速器的润滑密封等；④绘制总装配图（A1）一张；⑤轴或齿轮零件图（A3）各一张；⑥编写20页左右设计说明书1份。这种传统教学方式，在现代高校教育中继续沿用存在诸多问题。从指导学生课程设计的反馈情况来看，学生普遍反应任务紧，抽象，收获少，甚至有的同学一味的参看其它的设计说明书，照葫芦画瓢，对自己所设计的东西具体应该是由哪些零部件组成，这些零部件的参数和形状如何，这些零部件之间的装配关系如何、运动关系如何都了解很少。出现这种现象的原因主要是由于民办院校的学生同一、二本科生相比基础
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相对薄弱，设计计算、分析、绘图能力相对较差。具体问题主要存在于设计的③，④，⑤阶段，因为以往在这些阶段通常采用二维AutoCAD或是手工绘图。这样一方面学生的作图量大，占整个课程设计的60%-70%时间；另一方面，整个过程都是在二维的设计环境下，抽象，学生不好理解。 4.2 采用三维CAD的必要性
采用三维设计，从零件单个造型到模拟装配，可让学生发现在二维图纸上难以发现的结构设计错误。在减速器设计中，首先从观察到的实际减速器模型，利用三维软件绘制减速器三维模型，在绘制三维模型过程中，一边计算一边绘图。绘图顺序与传统设计过程一样，先确定齿轮模数、齿数，确定齿轮模型。然后根据齿轮的轴孔径和宽度设计此段轴的直径和长度，然后根据机械设计手册查表得到一些相关数据，根据强度条件和接触疲劳条件设计齿轮轴。然后，一步一步按照传统设计顺序，先将零件三维模型绘制出来，并且进行装配。在整个三维设计过程中，通过计算和三维模型的建立，学生可直观的看到自己的设计成果，激发学习的兴趣。等整个产品三维模型设计完成以后，可以通过三维软件的工程图功能直接转换成工程图，然后标注尺寸和公差等即可。也可以根据零件三维图，在二维CAD软件中绘制零件工程图和装配图。教师也可利用虚拟装配和运动演示，对学生的设计进行快速直观评价。目前不少学校已将三维造型软件的应用课程排人教学计划，所以只要合理安排教学计划，可将三维造型软件的应用和机械设计基础课程设计合二为一。
5 三维CAD软件在机械类各类大赛中的应用与实践
对于机械专业学生来讲，实践环节对理论理解非常重要。然而，独立
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学院与企业联系较少，实习参观机会较少，教师在上专业课尽量利用现代教学手段，通过工厂实地录像或者利用三维软件将一些加工，制造等用动画演示形式演示给学生看，让学生有感官印象。然而，为了很好的提高学生的理论联系实际和综合专业训练的能力，让学生参加各类大学生机械大赛是非常重要的一次综合训练的机会。然而现在的大赛基本上分为两类，一类是三维机械创新大赛，另一类是产品设计大赛。前一种大赛一般来讲模型相对较为复杂，但只需要设计出产品的三维模型并出工程图即可，而后者产品结构一般较为简单，但应具有一定的创新性，需要制造出产品的样机。这两类大赛前期设计过程都需要进行概念设计和产品详细的虚拟设计，而这个过程占整个大赛的50%-70%时间，在整个大赛中起着非常重要的作用，基本上决定了产品的结构。机械设计大赛中，利用三维软件进行概念设计和产品结构设计具备以下一些优点：一是模型结构修改较为简单；二是与同学和老师交流较为方便；三是产品装配关系和装配顺序非常清楚；四是工程图出图较为简单方便。因此，三维CAD软件在机械类大赛中起着非常重要的作用。
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2、目标的坚定是性格中最必要的力量源泉之一，也是成功的利器之一。没有它，天才会在矛盾无定的迷径中徒劳无功。
3、当你无法从一楼蹦到三楼时，不要忘记走楼梯。要记住伟大的成功往往不是一蹴而就的，必须学会分解你的目标，逐步实施。
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