[摘 要] 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械類專業(yè)學生的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，它是工科院校機械類專業(yè)學生進行的第一次較全面、較系統(tǒng)、 工程設(shè)計性很強的綜合性設(shè)計訓練。 傳統(tǒng)的設(shè)計方法和教學要求對高職高專生源而言教學效果并不理想。將現(xiàn)代的設(shè)計方法運用到課程設(shè)計中來，利用機械設(shè)計學科和現(xiàn)代軟件設(shè)計學科的相互交叉與融合，對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的指導(dǎo)過程、設(shè)計成果成績評定的方式等方面進行教學改革和探索。文章為提高課程設(shè)計教學質(zhì)量和方法，對培養(yǎng)符合時代發(fā)展需求的應(yīng)用型人才做有益探索。

[關(guān)鍵詞] 課程設(shè)計；三維模型設(shè)計；UG軟件

[作者簡介] 梁永江，柳州職業(yè)技術(shù)學院機電工程講師，工學碩士，研究方向：機械設(shè)計與制造教學和設(shè)計，廣西 柳州，545006

[中圖分類號] G42 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-7723（2013）03-0079-0002

《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》是高職院校機械專業(yè)設(shè)置的一項實訓環(huán)節(jié)，是學生首次運用機械設(shè)計基礎(chǔ)及其他先修課程的理論知識解決工程實際問題的實踐。通過課程設(shè)計，學生可初步掌握簡單機械裝置的設(shè)計方法和步驟，可以了解機械設(shè)計的一般程序，熟悉和掌握機械設(shè)計的基本方法及步驟，學會查找和運用有關(guān)技術(shù)信息及資料，逐步培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和增強獨立、全面、科學的工程設(shè)計能力。

一、高職高專機械設(shè)計課程設(shè)計的現(xiàn)狀

目前，高職院校機械類及近機械類專業(yè)課程設(shè)計一般采用減速器為設(shè)計對象，設(shè)計題目一般為單級直齒圓柱齒輪減速器。設(shè)計內(nèi)容包括電動機選型、傳動方案選擇、v帶傳動設(shè)計、傳動零件設(shè)計、強度校核、減速器箱體設(shè)計、螺栓連接選型、鍵連接選型、潤滑方式設(shè)計、附件設(shè)計等。設(shè)計的工作量為減速器裝配圖一張、齒輪和軸類零件工作圖各一張、設(shè)計計算說明書一份。以往的教學方式也一直沿用傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法：計算、查資料、圖板或Autocad繪圖。整個過程要求學生思路清晰，基礎(chǔ)知識尤其是二維制圖讀圖基本功扎實，但由于高職高專的學生理論基礎(chǔ)與綜合能力相對較薄弱，設(shè)計計算、分析、繪圖能力相對較差，很多學生在繪圖的過程當中對基本的三視圖關(guān)系解讀困難，在工程制圖時對設(shè)計中零部件內(nèi)容，裝配關(guān)系不了解，導(dǎo)致信心不足及后面的胡編亂造、抄襲、敷衍了事，達不到課程設(shè)計的最終目的。

二、在課程設(shè)計中使用三維設(shè)計軟件的可行性和必要性

隨著CAD/CAM 技術(shù)的飛速發(fā)展和日益普及，基于三維模型的設(shè)計已日益發(fā)展和成熟，高職高專近機類的專業(yè)，在開設(shè)機械設(shè)計課程及計算機輔助繪圖的同時，也開設(shè)了三維軟件如Pro/E、UG、Catia等課程。筆者多年來從事機械設(shè)計基礎(chǔ)及三維設(shè)計軟件教學，從多年的教學反饋來看，由于基于三維模型的設(shè)計相對直觀，解決了令很大一部分學生讀圖識圖的困難，學生學習的興趣很高。從教學的效果來看，學生用三維軟件進行課程設(shè)計是完全可行的。但由于課程設(shè)置和學時編排困難等原因造成機械設(shè)計與三維設(shè)計軟件課程的教學始終沒有有效地結(jié)合起來。一方面，學生在做課程設(shè)計時普遍感覺抽象，很多學生感覺困難甚至放棄，從而出現(xiàn)設(shè)計抄襲現(xiàn)象嚴重，教學效果甚微的情況。另一方面，學生學完三維軟件后也沒有有效地加以實踐。因此，應(yīng)將三維軟件應(yīng)用于機械設(shè)計的課程設(shè)計甚至是后期的畢業(yè)設(shè)計，可以在很大程度上提高高職高專學生對課程設(shè)計的積極性，實現(xiàn)課程設(shè)計的最終目的，也能將三維設(shè)計軟件有效應(yīng)用于機械設(shè)計，培養(yǎng)出能適應(yīng)CAD/CAM 技術(shù)的飛速發(fā)展、適應(yīng)企業(yè)新技術(shù)快速發(fā)展的高技能人才。

三、UG軟件為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計提供的功能

（一）三維實體建模與修改

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計強調(diào)邊計算、邊修改、邊畫圖的三邊設(shè)計過程，畫圖與計算修改是互相補充，交叉進行的，一些零件的尺寸可以通過經(jīng)驗公式獲得，但有一些零件的尺寸則需要通過畫圖、即裝配后根據(jù)結(jié)構(gòu)才能確定。如減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，因為箱體中大部分尺寸的確定都是和其他零件尤其是軸系零件安裝定位的整體設(shè)計要求相關(guān)聯(lián)的，很容易出現(xiàn)嚴重的設(shè)計錯誤卻難以發(fā)現(xiàn)的情況，發(fā)現(xiàn)后修改也相當困難，有時甚至需要重新畫圖。

UG軟件的裝配建模是用于產(chǎn)品的模擬裝配，支持“由底向上”和“由頂向下”的裝配方法。即在裝配過程中可以直接建立和編緝組件，一邊裝配一邊建立組件，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題并進行修改，所有修改直接反映到組件部件文件；也可以獨立創(chuàng)建單個組件部件，然后添加到裝配體中，一旦對組件部件進行了修改，所有引用該組件的裝配體自動更新。這就為機械設(shè)計的邊畫圖邊修改的交叉進行提供了技術(shù)便利。

（二）裝配與拆裝動畫

UG軟件的裝配爆炸圖能將裝配體中的組件沿指定的方向和距離偏離原來的實際裝配位置，用來表達裝配體中各組件的裝配關(guān)系。此外，UG軟件提供的裝配序列可以使用戶控制一個裝配體的裝配和拆卸順序，并可以創(chuàng)建動畫模擬組件的安裝和拆卸過程。教師可以在指導(dǎo)設(shè)計過程當中應(yīng)用裝配爆炸圖對減速器箱體中的零件裝配關(guān)系進行很輕松的講解，學生做完設(shè)計后也可以對成果進行裝配演示，極大程度改變了傳統(tǒng)的二維設(shè)計中學生不理解，教師不知如何教的現(xiàn)狀。

（三）出具裝配及零件的二維工程圖

課程設(shè)計的難點是在裝配圖的繪制上，學生由于空間與平面的思維轉(zhuǎn)換能力不足，不管是手工繪圖還是Autocad繪圖，常出現(xiàn)讀圖制圖困難的情況。而UG軟件的二維工程圖紙可以由三維模型自動生成，且圖紙嚴格地與三維模型相關(guān)，設(shè)計的三維模型有修改會及時反映到二維工程圖中，輔助學生進行三維與二維之間的轉(zhuǎn)換，從而也鞏固和提高了學生的二維平面圖的讀圖制圖能力。

四、運用UG軟件進行機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的實施辦法和建議

教師在課程設(shè)計中所起的作用主要是引導(dǎo)，引導(dǎo)學生綜合利用所學知識進行設(shè)計，教會學生查資料的方法，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力及與其他小組成員協(xié)同合作的能力。減速器的零件設(shè)計中，很多零件是標準件，教師可以引導(dǎo)學生運用設(shè)計軟件的外掛建立如螺栓螺母齒輪的三維模型，以減輕學生建立零件的負擔，從而將更多的精力放在結(jié)構(gòu)設(shè)計上。

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計最終要以一定的設(shè)計結(jié)果表現(xiàn)出來，傳統(tǒng)的機械設(shè)計課程設(shè)計要求學生最終上交的設(shè)計結(jié)果材料包括設(shè)計說明書、一張減速器裝配圖和若干張零件圖，設(shè)計成績的評定多數(shù)是以只看圖紙的方式，而運用UG軟件輔助進行的課程設(shè)計最大的弊端與多數(shù)應(yīng)用計算機輔助繪圖一樣，很容易發(fā)生學生之間互相抄襲的現(xiàn)象。所以，在設(shè)計時應(yīng)適當進行分組，每組學生給定不同的數(shù)據(jù)。此外，設(shè)計成績的評定方式，采用成果匯報及答辯、平時設(shè)計表現(xiàn)相結(jié)合的方式。答辯過程中師生間的相互交流是教師評定設(shè)計質(zhì)量高低最有效的手段。通過答辯老師能夠發(fā)現(xiàn)總結(jié)設(shè)計過程中所存在的問題，同時也是學生自我檢驗的最有效的方式，通過答辯鍛煉了學生的語言組織和表達能力，有利于培養(yǎng)學生宏觀地看待問題的能力和總結(jié)能力。

五、結(jié) 語

在CAD/CAM技術(shù)迅猛發(fā)展的形勢下，高職高專的機械設(shè)計教學方式也要相應(yīng)地進行改革與創(chuàng)新，在課程設(shè)計中運用現(xiàn)代設(shè)計方法，進一步開闊學生工程設(shè)計思路，提高學生工程設(shè)計水平與設(shè)計創(chuàng)新能力，能夠很大程度地激發(fā)高職高專學生學習機械設(shè)計的興趣，全方位提高機械設(shè)計課程設(shè)計的教學質(zhì)量，培養(yǎng)出真正意義上的高技能技術(shù)人才。

[參考文獻]

[1] 段成燕，劉喜平，等.基于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式下機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計教學的探討[J].價值工程，2010，（29）.

[2] 彭宇輝.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)與簡明手冊[M].長沙：中南大學出版社，2009.

[3] 王尚林.UG NX 6.0三維建模實例教程[M].北京：中國電力出版社，2010.