摘 要：機械設(shè)計綜合課程設(shè)計是本科機械專業(yè)教學(xué)過程中非常重要的一門設(shè)計實踐性課程。本文探討了傳統(tǒng)的機械設(shè)計綜合課程設(shè)計的缺點和弊端，介紹了3D技術(shù)的重要作用，論述了3D技術(shù)在機械設(shè)計綜合課程設(shè)計中的應(yīng)用探討，對于高校本科機械類及近機類專業(yè)機械設(shè)計類課程設(shè)計有著重要的指導(dǎo)和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計 3D技術(shù) 教學(xué)改革 三維軟件

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0206-01

機械設(shè)計綜合課程設(shè)計是針對機械設(shè)計系列課程的要求，由機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計綜合而成的一門設(shè)計實踐性課程，是繼機械原理與機械設(shè)計課程后，理論與實踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生機械工程設(shè)計能力的重要課程。機械設(shè)計綜合課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生機械綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和工程意識的重要環(huán)節(jié)，是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段，將為以后的專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)，在教學(xué)計劃中具有承前啟后的關(guān)鍵作用。

目前盡管大多數(shù)高等院校機械設(shè)計綜合課程設(shè)計選題經(jīng)常變化，但都離不開傳動裝置中減速器的設(shè)計環(huán)節(jié)。在以往的機械設(shè)計類課程設(shè)計中我們發(fā)現(xiàn)，因為學(xué)生空間想像能力較差，對于二維圖樣的理解受到限制，經(jīng)?！罢蘸J畫瓢”，導(dǎo)致學(xué)生對所設(shè)計的減速器裝置理解不透，嚴(yán)重影響了課程設(shè)計的質(zhì)量[1-2]。

1 傳統(tǒng)機械設(shè)計類課程設(shè)計的弊端

由于課程設(shè)計題目大多較為成熟，與之配套的手冊、教材或課程設(shè)計指導(dǎo)教材等相關(guān)資料比較多，學(xué)生不需要太思考，只須按照設(shè)計資料上的要求，按部就班，就能夠完成課程設(shè)計的任務(wù)。或者將往屆學(xué)生的課程設(shè)計說明書作為模版，只修改其中的一些數(shù)據(jù)，就可以較好地完成課程設(shè)計任務(wù)。所以，以往這種模式已經(jīng)無法體現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計思想和設(shè)計理念，嚴(yán)重制約了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)[3]。

長期以來，大多數(shù)學(xué)校的機械設(shè)計綜合課程設(shè)計都只停留在理論設(shè)計上，沒有將理論設(shè)計變?yōu)闃訖C或?qū)嵨?。這樣的課程設(shè)計，至多只能算是理論上的總復(fù)習(xí)，無法檢驗學(xué)生設(shè)計的正確性、合理性或可靠性等，更重要的是學(xué)生的實踐能力和動手能力得不到真正的鍛煉。

2 3D技術(shù)介紹

3D技術(shù)（三維CAD技術(shù)），是三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的統(tǒng)稱，這類軟件包括象UGNX、PRO/E、CATIA、SolidWorks、MasterCAM等。3D技術(shù)是從三維實體出發(fā)，建立參數(shù)化的特征模型、工藝及其它技術(shù)信息、便于支持的產(chǎn)品開發(fā)的全過程。3D技術(shù)是對2D技術(shù)的突破和發(fā)展，是數(shù)字化設(shè)計、制造和管理的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代產(chǎn)品創(chuàng)新的基本工具，更是影響我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)。而當(dāng)代中國還普遍存在的人才培養(yǎng)與人才需求的錯位問題以及由此引發(fā)的嚴(yán)峻的就業(yè)形勢，在這種背景下探索我校學(xué)生以UGNX等3D教學(xué)軟件為依托的新型教學(xué)策略以適應(yīng)新形式的需要，就顯得尤為迫切。本課題的提出正是在這種背景下應(yīng)運而生的。

3 3D技術(shù)在機械設(shè)計課程設(shè)計中應(yīng)用

3.1 構(gòu)建減速器3D可視化零件模型

二級齒輪減速器的零件較多，典型零件主要有齒輪、軸、箱底座、箱蓋、軸承、聯(lián)軸器等。通過3D技術(shù)建立三維模型，直觀形象，便于修改，建模速度快。關(guān)于箱體的設(shè)計，采用了“自頂向下裝配”與“自底向下裝配”相結(jié)合的設(shè)計方法。先將減速器的箱座、箱蓋放在一起作為整體來進行設(shè)計，產(chǎn)生凸緣、底座等特征；再構(gòu)建軸承座特征和其他的輔助特征；最后沿裝配面用平面切割后，即得到箱底座、箱蓋。這樣設(shè)計既簡單、方便，又能保證后續(xù)的裝配得以順利進行。

3.2 實現(xiàn)減速器3D虛擬裝配

UGNX或Pro/E等軟件裝配設(shè)計實際是一種虛擬裝配，將一個零件（或組件）的模型引用到另一個裝配模型中，建立起裝配模型與被引用零件（或組件）之間的引用關(guān)系。當(dāng)被引用的零件模型被修改后，其裝配模型也會將隨之修改。通過指定各組件之間的相互約束關(guān)系，在裝配中可以利用配對條件進行各組件的完全定位，而當(dāng)組件模型發(fā)生改變時，能保持相互配對關(guān)系不變。裝配導(dǎo)航器提供了對裝配結(jié)構(gòu)的圖形顯示操作菜單，方便對組件進行選擇及大多數(shù)裝配編輯及顯示操作[4]。

3.3 三維軟件與二維軟件協(xié)同出工程圖

課程設(shè)計過程中，完成所有零部件三維建模以及減速器整體裝配后，要生成符合國家工程標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)圖樣。我們的做法是：利用UGNX或Pro/E等三維軟件完成三維模型設(shè)計，利用工程圖模塊，生成二維圖形，并進行相應(yīng)的編輯與修改，對于相對簡單的圖形，即可滿足要求；若裝配圖樣較復(fù)雜，也可將工程圖樣導(dǎo)出后，調(diào)入MDS軟件或AUTOCAD等二維軟件中進行細(xì)致地編輯與修改。這種方式可以充分利用AUTOCAD等二維軟件強大的二維圖形處理能力，尤其是形位公差、尺寸公差以及特殊符號、局部剖視圖的表達等尤為合適。

在進行課程設(shè)計的過程中，這種將三維建模軟件建模與二維繪圖軟件出工程圖相結(jié)合的模式，將充分發(fā)揮2D和3D各自的優(yōu)勢，將能更快更好地方完成課程設(shè)計工作。

另外，UGNX或Pro/E等三維軟件可以創(chuàng)建零件在裝配中引用集的控制顯示選擇，通過生成爆炸視圖來觀察全部的零部件，可以對三維模型進行質(zhì)量屬性分析、模型的偏差分析、幾何對象檢查以及裝配干涉檢查等，從而較好地保證機械設(shè)計綜合課程設(shè)計的質(zhì)量，這些都是傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法難以保證和實現(xiàn)的。

4 結(jié)語

在我校機械專業(yè)本科部分學(xué)生的機械設(shè)計綜合課程設(shè)計中采用了基于UGNX和Pro/E的三維建模技術(shù)，取得了較好的效果。后續(xù)將在機械專業(yè)全體學(xué)生中推廣和開展基于三維技術(shù)的課程設(shè)計等工作。同時可以繼續(xù)探討基于UGNX等軟件的機械設(shè)計優(yōu)化設(shè)計。

參考文獻

[1]張中利，黨玉功.CAD/CAE在機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].中國電力教育，2012（4）：84-85.

[2]馮偉.UG軟件在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計中的作用[J].職業(yè)教育研究，2007（8）：95-96.

[3]莫海軍，黃華梁，徐忠陽.《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學(xué)方法改革與探索[J].裝備制造技術(shù)，2009（7）：188-190.

[4]張夕琴.如何應(yīng)用UGNX裝配技術(shù)輔助機械設(shè)計課程教學(xué)[J].職業(yè)教育研究，2007（11）：174-175.