网站原创摘 要：机械设计类课程应该顺应现代工业发展潮流,以提高学生工程应用能力和创新能力为目标,建立基于三维设计的机械设计类课程新体系,打破传统的以学科为主线安排课程的方法,突出三维设计思想,开展机械设计类课程教学体系和教学内容的改革.同时,积极开展课外科技活动,以提高大学生实践创新能力和工程应用能力.
关 键 词：三维设计；机械设计类课程；教学改革
1.引言
在当前制造业全球化协作分工的大背景下,我国企业广泛、深入应用三维设计技术、工科高等院校加大三维创新设计方面的教育,是大势所趋,三维技术普及化已是必然的趋势.三维CAD技术是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础,是培养创新型人才的重要手段.在欧洲、北美、日本等发达国家和地区,三维CAD技术不仅在航空、航天、汽车、船舶等高端制造业,而且在各类民用消费品设计和制造中都得到了广泛应用.工程语言从二维向三维转变、计算机辅助绘图向计算机辅助设计转变,数字化设计向虚拟设计、智能设计发展,用三维模型表达产品设计理念,不仅更为直观、高效,而基于包含了质量、材料和结构等物理、工程特性的三维功能模型,相比二维设计它能够实现真正的虚拟设计和优化设计.
2.立足现代工业生产实际,构建当代机械设计类课程体系
机械工程专业开设的机械制图、机械原理、机械设计等传统课程应立足现代工业生产实际,顺应目前企业产品开发普遍采用的以各种计算机软件为主要手段的现代设计方法的趋势,这些传统的课程应当做大刀阔斧的改革,基于三维设计为主线,构建当代机械设计类课程新体系.学生至少要掌握一种主流三维设计软件,一种运动和动力分析软件、一种有限元分析仿真软件.根据实际需要,目的明确,学以致用,计算机软件的掌握与应用,是机械设计类课程顺应时代潮流,保证课程先进性,提高学生综合设计能力和创新能力的一个关键步骤.
3.课程改革内容
（1）从机械制图类课程着手引入三维绘图技术
机械制图类课程是机械工程学生的必修课程,该类课程具有结合工程实际紧密、实践性强的特点,制图类课程的改革,应该结合不断发展的现代设计方法和制造业的工程实际[1],面向专业突出学生实践能力和工程应用能力培养.
机械类专业应建立以培养学生工程应用能力为主线的“画法几何与机械制图、计算机绘图、计算机三维工程应用软件”等新课程体系,体现传统制图理论和专业与计算机技术工程应用的结合,以适应当前机械工业生产实际对“应用型”人才的要求.新的制图类课程体系的建立,突出图学知识与专业实际应用相结合,加入了计算机三维工程应用软件课程,以突出三维设计为特色,培养学生三维设计意识和三维计算机应用能力,为后续的三维实体设计、计算机有限元分析以及数控制造技术等知识的学习打下基础.掌握至少一种主流的三维设计软件是必须的.目前,应用广泛的三维机械设计软件有Pro/E、UG和Solidworks等.应根据不同的专业特点选择三维工程应用软件.Pro/Engineer操作软件是基于CAD/CAM/CAE一体化的三维造型软件.Pro/E软件以参数化著称,是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一,在国内产品设计领域占据重要位置,机械设计及其自动化专业学生可选择Pro/E软件学习.UG是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统,它功能强大,可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构,目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用,材料成型及控制工程专业学生可选择UG软件.机械电子专业学生可选择Solidworks软件学习,因其功能强大、操作简单方便、易学易用,SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量.在美国,包括麻省理工学院、斯坦福大学等在内的著名大学已经把三维设计软件SolidWorks列为制造专业的必修课.利用三维设计获得的数字化实体模型,可以进行产品的虚拟装配、干涉检验和运动分析等,从理论和结构设计底层彻底消除隐患,提高产品质量.
（2）以机械设计类课程及课程设计加强三维设计训练
美国各类工科院校都在积极摸索适合于本校使命和特点的课程改革模式,密歇根大学工学院机械系在大三后开设3门设计课[2-3]：CAD/CAM,机械设计,毕业设计与技术交流.每个设计分3个阶段：提出概念性方案、工程计算与分析、正式设计和做出一个小产品,都在一个学期内完成．每个项目由4～5人小组共同完成,分别报告评分.不少题目是从当地(底特律)的几家汽车制造厂来的,完成后还请企业来评定.
我国的机械设计类课程及课程设计在教学模式上,应打破传统的以学科为主线安排课程的方法[4],按能力和实际应用需要来安排课程,将原来的工程力学、机械原理、机械设计、三维设计软件等多门专业技术基础课,经过调整、综合、改造成为工程机械设计基础综合课程,并且强调三维设计,三维设计是前一阶段的延续,与后阶段的毕业设计连接,三维设计的思想始终与现代产品设计相联系.本阶段除了主动引入[5]机械设计的计算机数值模拟课程,使用基于计算机高级编程语言(如MATLAB、F0RTUN等)的数值计算方法和基于计算机有限元软件(如ADMAS、ANSYS等)的数值仿真方法进行产品整体方案的运动和动力分析、零件的有限元分析,更应强调三维设计,因三维设计是基于特征设计的全参数化的,可以由三位模型自动生成二维工程图纸,还可直接给分析系统如ANSYS等软件提供有效的设计数据.
（3）利用毕业设计提高三维设计能力与机械创新能力
毕业设计是学生大学期间,毕业前的最后学习阶段,是学生学习、研究与实践成果的全面总结,是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验,毕业设计课题应力求来源于工程实际,设计从三维开始,面向现代工程实际中三维实体设计、计算机有限元分析以及先进的数控加工技术,毕业设计工程设计类成果直接或间接为社会怎么写作.
4.重视大学生课外科技活动的实践
科技活动具有科技性、实践性和探索性的特点,突出了创新的主要特征,是大学生参与创新活动的主要渠道.学生课外科技活动具有大中型和普及性的特点,课外科技活动是面向全体学生的活动,有着广泛的群众基础.指导学生参加“全国三维数字建模大赛”、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛以及“全国大学生进行创新设计大赛”等活动,可以不断提高学生三维设计能力、机械创新能力、职业技能水平和就业竞争能力.
5.结论
立足现代工业生产实际,以培养学生工程应用能力与机械创新能力为目标,构建当代机械设计类课程新体系,基于三维设计开展机械设计类课程建设和重视大学生课外科技活动的实践利于培养学生的创新型、发散型思维方式,旨在提高学生的工程实践能力和机械创新能力.