機械設(shè)計與計算機輔助設(shè)計課程教學的探索

摘要：本文主要介紹如何在獨立學院自動化專業(yè)開展機械設(shè)計與計算機輔助設(shè)計課程教學的方法。針對機器人比賽特點安排合理選擇理論和實驗教學內(nèi)容，提高學生學習的積極性，增加比賽的成功率;在綜合訓練部分選擇舵機為設(shè)計對象;通過3D打印技術(shù)將產(chǎn)品呈現(xiàn)出來，提高學生興趣。

關(guān)鍵詞：獨立學院;自動化專業(yè);機械設(shè)計與計算機輔助設(shè)計;機器人比賽;3D打印

中圖分類號：TH12文獻標識碼：B文章編號：1672-9129（2018）06-0169-01

Research on Teaching of Mechanical Design and Computer Aided Design Course

WANG Min*

（Jinling College， Nanjing University， Jiangsu Nanjing， 210089， China）

Abstract： this article mainly introduces how to develop the teaching methods of mechanical design and computer-aided design in the automation specialty of Independent colleges. According to the characteristics of robot competition， reasonable selection theory and experimental teaching content are arranged to improve students 'enthusiasm for learning and increase the success rate of the competition. Select the steering gear as the design object in the comprehensive training part; The product is presented through 3D printing technology to increase student interest.

Keywords：Independent college; Automation; Mechanical design and computer-aided design; Robot competition; 3D printing

引用：汪敏. 機械設(shè)計與計算機輔助設(shè)計課程教學的探索[J]. 數(shù)碼設(shè)計， 2018， 7（6）： 169-169.

Cite：WANG Min. Research on Teaching of Mechanical Design and Computer Aided Design Course[J]. Peak Data Science， 2018， 7（6）： 169-169.

引言

針對機器人比賽特點安排合理選擇理論和實驗教學內(nèi)容，提高學生學習的積極性，增加比賽的成功率;在綜合訓練部分選擇舵機為設(shè)計對象;通過3D打印技術(shù)將產(chǎn)品呈現(xiàn)出來，提高學生興趣。

1? 本院學生特點

本院為南京大學下屬獨立學院，在本二批次招生。與南京大學本部學生相比，具有以下兩方面特點：（1）基礎(chǔ)文化課程相對薄弱，對知識點的學習與應(yīng)用能力有一定差距;（2）學生思維比較活躍，動手能力較強，而這些特點正符合獨立學院面向企業(yè)培養(yǎng)高級技術(shù)人才的培養(yǎng)目標^[1]。

2? 本院自動化專業(yè)教學要求

本門課程授課對象為信息科學與工程學院自動化專業(yè)，旨在培養(yǎng)學生掌握從事自動化領(lǐng)域工作所需的數(shù)學、物理等自然科學基礎(chǔ)知識，“信息—控制—系統(tǒng)”基本原理和自動控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的一般方法，及面向工程應(yīng)用的智能信息技術(shù)、電子電氣技術(shù)、通信技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)等自動化技術(shù)基礎(chǔ)知識。

3? 《機械設(shè)計與計算機輔助設(shè)計》課程教學

《計算機輔助設(shè)計》課程主要講授運用三維軟件SolidWorks進行草圖繪制、三維建模、裝配、運動仿真的方法^[2]。因此，兩門學科如何有效結(jié)合起來適應(yīng)本專業(yè)，并與本院特色相結(jié)合，是探索的重點。主要從以下幾方面著手：

（1）理論教學內(nèi)容的選擇

該課程在專業(yè)計劃中安排每周理論課1課時，實驗課3課時。理論課的教學時間有限，這就要求不能按以往的教學計劃來進行理論教學，內(nèi)容必須更精煉，更有針對性。在教學中，以機器人比賽為導向，側(cè)重于相關(guān)知識的講解。同時由于機械原理課程不在專業(yè)計劃里，因此，還需要把相關(guān)內(nèi)容也合并在本門課中。理論授課內(nèi)容主要包括：各種機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計、各種機械傳動部分的特點、結(jié)構(gòu)和計算。

（2）實驗教學內(nèi)容的設(shè)計

新的專業(yè)教學計劃針對獨立學院特點制定，更側(cè)重實驗教學，每周3課時，適合學生動手能力的培養(yǎng)。在實驗教學中，通過三維軟件SolidWorks將各種機構(gòu)形象生動起來，學生在教學過程中通過自己的實際操作來獲得立體的視圖，興趣也比較大。學生通過對各種三維模型的建模、裝拆，旋轉(zhuǎn)，放大，從各種角度觀察模型，加深學生對各種機構(gòu)及傳動部分組成的理解^[3]，通過運動仿真，還可以驗證裝配體在有機構(gòu)運動時是否干涉，更直觀地表現(xiàn)三維實體的轉(zhuǎn)配過程及產(chǎn)品展示。

（3）利用三維軟件進行綜合訓練

以往的機械設(shè)計課程最后還有課程設(shè)計部分，通常設(shè)計對象為減速器，而這里選用機器人比賽中常用到的舵機，讓學生了解舵機的構(gòu)成、如何正確的選用。在繪制舵機結(jié)構(gòu)時，三維軟件的優(yōu)點就凸顯出來了：（1）可以先利用參數(shù)化設(shè)計方法設(shè)計出各個零件的模型，當有兩個及以上相同結(jié)構(gòu)的零件時，只需設(shè)計出其中一個，另一個稍微修改下參數(shù)就可以（2）在做某部分設(shè)計出錯時，不需要像手工繪圖和CAD繪圖那樣，全部重做，只需對錯誤部分修改，節(jié)約大量時間（3）最后可以對整個舵機進行裝配，檢查設(shè)計結(jié)果（4）如需二維圖，可自動生成^[4-5]。

（4）將課程與本學科特色相結(jié)合

將本門課與本院特色機器人比賽以及自動化新技術(shù)3D打印有效結(jié)合起來

4? 結(jié)束語

3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過一層又一層的多層打印方式，來構(gòu)造零物件。打印過程包含三維設(shè)計，切片處理，完成打印。其中三維設(shè)計兼具機械設(shè)計與計算機輔助設(shè)計的內(nèi)容。而本院配有3D打印實驗室，可以通過計算機軟件設(shè)計和修改產(chǎn)品，在3D打印機中制造出來，自己設(shè)計的產(chǎn)品鮮活呈現(xiàn)出來，大大提高學生的學習積極性。

參考文獻：

[1]????? 范君艷，程志青，石玲，獨立學院《機械設(shè)計》課程教學改革探索，教育教學論壇[J]，2013.

[2]????? 程萍，惠相君，利用Pro/E進行機械設(shè)計基礎(chǔ)教學的研究，職業(yè)教育研究[J]，2012.2.

[3]????? 李俠，探究自主學習模式三維機械設(shè)計教學中的應(yīng)用，計算機教學[J]， 2013.

[4]????? 王橋醫(yī)，3DS在機械設(shè)計教學中的應(yīng)用，株洲工學院學報[J]，2000.

[5]????? 朱銀鋒，充分利用3D軟件提高機械設(shè)計教學質(zhì)量，科技信息[J]，2010.