机械设计基础课题设计论文

浅论应用ＣＡＤ技术的现代机械设计 摘要：在机械设计中引入CAD技术,可以解决机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题,缩短产品开发周期,具有巨大的经济效益和应用前景。 关键词：机械设计；CAD技术 1 CAD技术的发展 CAD(Computer Aided Design)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一体。 产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。 以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。 2 三维CAD技术在机械设计中的优点 通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点: 零件设计更加方便 使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。 装配零件更加直观 在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,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能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。 缩短了机械设计周期 采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。 提高机械产品的技术含量和质量 由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CAD CIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。 3 CAD技术在机械设计中的应用 零件与装配图的实体生成 零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。 对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。 实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。 模具CAD/CAM的集成制造 随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。 一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。 机械CAE软件的应用 机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。 4 CAD前沿技术与发展趋势 图形交互技术 CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。 智能CAD技术 CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。 虚拟现实技术 虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。 参考文献 [1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社. [2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002. [3]徐平,虚拟现实技术研究,文秘杂烩网 . [4]葛海霞,刘村.AutoCAD2004/2005辅助设计[M].上海:上海科学普及出版社,2004. [5]秦志峰,齐月静,胡仁喜,等.AutoCAD2005机械设计及实例解析[M].北京:机械出版社,2005.

工程制图是个人空间感觉问题，如果天生感觉不是很好的话就多做题见多了就好了，还有就是可以用一下SOLIDWORD做出实体来看看。一般如果大家都很困难的课程（比如大物）老师心里有底，每届都这样，不会出太难的题。老师不会为难努力的学生，我当年考物理，老师就只考核课堂笔记和课后作业题的修改情况，再一个上课你就听不懂也要做出认真听讲的样子，努力听。期末考前去找老师私下划重点，基本上努力的态度表示到了，期末卷子就算写得很糟老师也会帮你。我液压传动还不是听不懂，就硬着头皮听了一个学期最后发现题目都是上课讲的，最后八十多分过了。机械设计基础其实就是讲冷加工的纯理论知识，从车刀的各个角到机床原理、互换性、工艺相关的都讲些，上课那叫一个困哪……还是硬听下来了，最后考试的时候还以为多难呢，老师压根就没为难你，一看到题目就想起老师上课总唠叨的那些东西了，九十多分过的。所以说硬着头皮听一个学期不是完全没用的。（PS.大物的实验考试那是拼人品……）最难过的无非高数大物编程和工程力学+材料力学（其实材料力学就那几个公式，工作中都是查手册的，不然那么多系数没算出一半来你就郁闷了）。专业课全部都是靠背，材料的话主要是铁碳相图和热处理的几个相图，相图弄懂了很多东西都能根据相图推理出来。工艺那是重点要背的，学得好以后会很受用（说不定应聘的时候别人会问到），计算不难，你把方法背下来就行了。专业课很多都是通的，学好材料和工艺，后面特种加工也好数控技术也好，就算上课不听看到题也能推出来。数控编程其实是很简单的一门课程，比起电脑编程不知道简单多少= =无非就是上下左右顺时针逆时针圆弧加个刀补，螺纹、镗孔固定循环、钻孔循环外带M代码。而编程在数控工艺技术里面还会用到，线切割编程里也有共同点（都是ISO嘛）。互换性是个纯理论的东西（此门课枯燥又杯具），世界上不会事事都顺对吧？不就是GB么，背吧= =|||||机械设计，这门课有力学计算呐~这门课相关的课程设计（也就是减速器）就是按老师说的把数据算一遍然后照着画就完了，不会的就抓着老师问，千万要抓着问，态度好能防止你在最后被打回来重写的可能（想当年全系一起熬夜重写说明书的时候，那叫一个泪奔啊TUT）软件的话：CAD是必学的，三维软件不论你是solidword、pro/e、UG还是CATIA，总得学一样吧？个人推荐不要学PRO/E，理由是太专业了，用起来反而很麻烦。有空的话去琢磨一下mastercam自动编程的，可能你们学校不要求，但是很有用。总之四个字：熟能生巧。另外还有专业英语，主要就是背单词。另外的另外，工程和设计中的人因学真的是个很有趣的课，内容包括机械设计、人体解剖、测量学、统计学……（我不是说反话来讽刺这门课的）你可以考虑选修。大概就这么多了，我想本科的应该不会有CIMS这么杯具的科目的。 当然，最主要的还是实践。根据以上这些，你自己再添加一些东西，不就差不多了啊

机械设计基础是高职院校机械专业的一门重要专业基础课,且具有较强的理论性、实践性和综合性。下面是我为大家整理的机械设计基础小论文，供大家参考。

摘要：本文根据当下我国在机械设计实验教学中存在的问题，针对性地提出了相应的解决这些问题的方案，并实际举例这些方案该如何运用与机械设计，在此基础上真正实现学生个人技术能力的提高，希望本文能给机械设计基础实验教学改革提供一些帮助。

关键词：机械设计;教学;改革

机械设计课程在工科类大学中是一门必修的专业基础类课程，该课程强调了培养学生的个人操作能力，并对学生在今后的工作作用极大。因此机械设计课是工科学生的一门极为重要的课程，学生的个人实践能力和创造精神均可以在该课程中得以提高。但是，在当今我国的机械课程教学当中，仍存在有不少的问题，针对性的解决这些问题，是让机械设计课程更上一层楼的关键。

1实验项目在机械设计课程中暴露的问题

实验过于偏重验证性

我国机械设计课程的教材中虽设计有多项实验，例如带传送实验、机械运动的图像绘画、机械的参数测量等。但是这些实验绝大部分都是作为验证性试验出现在课本之上，且具有很强的理论性。学生认为课本上的这些设计实验往往对自己今后的工作并没有什么太大的用处，因此，当前高校的机械设计教材中的实验部分很难引起学生的学习热情，学生也很难将这些知识与自己今后的工作相结合。

实验内容缺乏综合性

高校中的机械设计课程设计实验，往往在单个的实验中缺乏对机械设计理论知识的综合运用，每个实验设计均是围绕了单一的理论知识点，没有进行综合性的理论知识运用。单纯注重实验对理论基础知识的验证，无法有效增强学生的创新能力，只会让学生在实验当中枯燥地证实教材中的相关理论。

实验类项目在机械设计课程的评定之中分数比例较低

在对学生进行机械设计课程能力的综合评定时，各大高校往往都较为重视学生理论知识的掌握，但往往忽略了最为重要的学生的实践操作能力的培养。实验课程在学生成绩的评定之中，往往得分只占其中的三成左右，绝大多数得分均在于理论知识的书面表达。这样偏重记忆的教学方式，背离了机械实验课程重视实验的初衷，无法真正做到培养学生的自主创新意识，也不能起到增强学生职业技能的作用。并且受到这种“重视理论，轻视操作”的思想的影响，很多学生在实验课上往往不愿意亲自动手做实验，更加无法增强机械设计课程中学生的个人技能的使用能力。

2机械设计课程中对于实验教学的改革对策

实验课程中教学方式的改革

改变现有的以老师作为机械设计实验中核心的教学方法，使用开放式的机械设计实验教学，让学生作为课堂的主导。老师利用学生已经掌握的机械设计的相关理论知识，提出相应的实验设计要求，让学生自行查阅相关档案，并独立设计实验模型。老师根据学生的完成进度，进行发问，并提出相关的修改意见和评价。这样既可以杜绝学生之间验证性机械设计实验的实验报告抄袭的现象发生，同时也可以有效增强学生自主动手能力和实践能力。例如，实验课上，老师公布实验课题为“水平结构的运动数据的综合测试试验”，要求学生利用当前所学的机械设计相关理论知识，自行设计一套传动系统，如曲柄的滑块结构。在设计好这个结构之后，故意改变该结构中的一个参数，查看该参数的变化对整个实验数据会产生怎样的影响。例如改变曲柄的长短的影响，连杆长短的影响。并让学生记录于自己的实验报告之中，并浅谈在该实验中如何选择最佳的参数，并通过相关的理论验证自己的观点。这样的实验设计，既锻炼了学生的动手操作能力，又可以让学生的技能水平有所提升，增强了学生对于机械设计实验的重视程度和学习热情。

考核办法的改革

当下我国的机械设计课程的考核办法依旧是“重视理论而轻视实践”，造成了机械设计课程就好像高中的物理一样。只要学生会相应的计算方法，就可以取得好成绩，这往往与机械设计课程的教学初衷背道而驰。所以，需要改进当下机械设计课程的考核办法，让机械课程的教学目的回归正轨。例如，在考核标准中，应让学生在规定时间内，按照老师提供的要求，独立完成一套机械设计项目，如连杆机构等。根据老师提供的相关要求作出相应的实验实物和实验报告，并根据该实验提出相关课题，让学生通过理论知识进行有关的阐述，这个考核占学生总成绩的60%。另外，平时的课堂表现占学生总成绩的20%，期末成绩占学生总成绩的20%。这样设计的好处在于学生在掌握理论知识的同时，也要注重个人的动手操作，让机械设计课程的教学初衷得以实现。真正让学生做到重视实验的目的，也为学生今后的职业技能打下了良好的基础。

补充

机械实验课程在进行相关的改革之后，伴随着而来的是对教学工作者的要求提高。相关教师要对改革后的机械设计课程有更高的重视，领会新教材的创新内涵，将自己的教学重心从理论教学逐步偏向实验指导。

3结束语

当前我国的机械设计课程在教学过程当中，依旧过于保守，并且不利于学生在进入社会工作后的发展。学生无法在该课程之中培养自己的个人技能素养，针对这一些问题，有关教育工作者必须要严肃重视起来。实验的课程改革，相关的考核办法，都需要进行更详细的打磨。这一切的目的，都是为了将学生的能力培养做到最好，完成这一目的，需要所有教育工作者不懈的努力。

参考文献

[1]刘元林.大工程背景下机械设计基础实验教学改革的研究与探索[J].实验技术与管理,2010,01:14-16.

[2]陆凤仪,徐格宁,孔祥莹.机械设计基础实验教学示范中心建设与教学改革[J].实验技术与管理,2010,02:81-83+89.

[3]高世杰.机械设计基础课程实验教学的探索与思考[J].中国科技信息,2011,14:277+279.

一、改革背景分析

随着我国的改革开放，我国的机械制造业有了迅猛的发展，它支撑着这个国家的工业和国家经济的发展。在国家对经济的宏观调控，机械行业呈现稳步上升的发展趋势于机械行业的发展越来越趋向于高度自动化、高标准质量、现代信息管理技术等方向发展，需要具有专业素质高的应用性、创新型人才。通过调查分析，高校专业人才培养模式仍然停留在以前的传统模式，人才培养方案不健全、不完善，教学内容、课程设置等没有形成系统，教学方法和手段落后，同时对学生缺乏创兴能力的培养，不能理论与实践相结合等，这些都阻碍了对机械设计专业人才的培养，也使得大学生毕业后无法满足社会的需求，这些都对专业教学进行改革，建立适应社会发展的机械设计人才培养模式。

二、确定专业人才培养目标与规格

21世纪，对人才的需求不仅仅需要专业知识与技能，更需要在此基础上具备信息技术应用能力、实践能力和合作能力等。通过对专业教学改革背景的分析，对机械设计制造及其自动化专业人才培养的目标是：

(1)人才培养规格的定位

对机械设计的基础理论进行系统地学习，同时学习计算机信息技术和微电技术，接受现代机械工程师的训练并具备各种专业基本技能，培养应用型人才。

(2)人才培养目标的定位

人才培养的核心是人才整体素质的培养，除了具备过硬的专业技能，还要具备良好的人文素养和社会实践能力，能有较强的适应能力和分析解决实际问题的能力。市场经济的特点是竞争，专业技术人才要有竞争意识和创新精神，这样才能适应我国新世纪对人才的需求。

三、改革机械设计制造及其自动化专业人才培养模式的建议

(1)制定合适的教学计划，建立科学的课程体系

为了更好地实现专业人才培养的目标，适应社会经济的发展需求，改革人才培养模式，全面提高专业人才的素质，转变更新教育观念，既注重基本技能的训练又要加强对学生综合能力的培养，注重学生的个性发展和创新意识，因材施教，充分调动学生的积极主动性。制定合理的教学计划，对人才培养的专业方向和规格有明确的指导，教学内容要与时俱进，以达到整体教学计划的最优化。建立科学的现代课程体系，注重课程之间的联系，专业课程和非专业课程有机结合。通过系统的理论学习和专业技术基础技能培训的专业课程学习，使学生掌握扎实的专业基础知识，获得各种基础能力的培养。非专业课程包括专业的选修课和学校的公共课，这些课程从横向对学生的知识进行补充，对学生的政治思想、人文素质适应社会的能力等各方面进行培养，学生可根据自己的兴趣爱好和优势，有选择的进行学习。

(2)加强对专业人才培养的环境与条件的建设

良好的教学环境和条件是培养学生的综合素质的基础，不断加强教学管理制度的建设，完善教学条件。学校通过对教学资源进行整合，通过与科研平台的紧密结合，积极调动学生参与科技创新活动，拓展学生的实践能力，培养创新精神。学校多组织一些科技设计大赛和科技宣传活动，既能让学生感受到科技创新和工程文化的氛围，也能让更多的学生又锻炼和展示实践的机会。对学生的评价机制采取多样化方式，不仅考核学生的基础知识，还要注重对综合能力的考核，促进学生的全面发展。

(3)注重实践教学，培养学生的创新能力

实践教学是机械设计专业教学的重要部分，是学生把理论进行应用的关键环节，在加深理论感性认识的同时，更好地培养了学生的实践能力和创新能力等综合能力。所以应该加强实践教学和实践条件的建设，不仅仅要在实验室进行学习，还要把课堂搬到工厂，在教师的指导下，让学生独立的去完成实验项目。同时开展多种多样的课外活动，培养学生的创新意识和创新精神。

四、结束语