时间：2023-06-26 16:24:27
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇简单的机械设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：现代；机械设计；三维CAD 技术；优势；应用分析
1 三维CAD 技术
三维CAD 技术，是基于计算机辅助设计的一种更深层次新兴技术，由核心的软件系统与物质基础的硬件系统两个重要部分构成，在制造技术中极具先进性。同时，三维CAD 技术具有直观性、安全性的特点。从目前的发展情况来看，三维CAD 技术发展势态非常好，较高水准的硬件条件可确保设计过程中的零差错，而在软件方面也能够满足及适应现阶段的发展需求。
2 CAD在机械设计中应用的优势
2.1 缩短设计周期
CAD技术在机械设计中应用的最大优势，便是其能够将机械设计中复杂的几何造型问题进行有效的解决。在机械设计中涉及到很多复杂的图形，通过计算机技术能够将这些简单的图形进行组合和加工，从而形成符合机械设计需要的复杂图形。同时，在机械设计中应用CAD能够自动生成截交线，有效地缩短设计周期，能够为机械设计提供更充足的时间。同时，利用CAD技术能够对机械设计产品的性能进行测试，并且根据系统数据库中的信息对产品设计的数据进行修正，从而促进机械产品设计质量的提升。
2.2 提高机械产品的科技含量
市场经济的快速发展使得机械设计领域的竞争日益加剧，而通过CAD技术的有效应用能够促进机械设计产品的科技含量，使其更具技术优势，促进其市场竞争力的增强。在机械设计过程中运用CAD技术，能够有效地促进机械设计产品品质的大幅提升，同时也可以利用CIMS等计算机技术，促进机械设计技术的不断优化，有效地提高机械产品的设计质量。
3 CAD在机械设计中的应用现状
3.1 三维CAD技术应用前景广阔
CAD技术的应用是现代机械制造领域中的一个重要的进步，其利用计算机技术为基本的开发平台，为CAD技术的应用提供空间。从当前机械制造领域的计算机技术应用情况来看，基于二维设计的CAD技术仍然占据着较大的份额，而且软件的应用也大多集中在简单的绘图而不是三维结构的设计。随着科学技术的快速发展，三维CAD技术在机械设计中的优势愈加明显
3.2 促进产品实体的生成
应用CAD技术能够实现三维建模，主要包括线框模型、表面模型和实体模型三种方式。在当前很多具有建模作用的CAD软件中，都包含了具有建模作用的技术体系，对于机械产品中简单的零件，也可以实现结构的分析，通过结构分析对机械产品设计进行三维实体造型的模拟，再根据模型进行测试和计算，便可以得到符合设计要求的实体产品的生成。在实际的应用过程中，首先要对零件的几何结构和轮廓要素进行分析，并且将其作为三维建模的依据，通过基本体的全面旋转，最终将各个零件的实体造型按照所需要的位置进行装配。
3.3 CAD技术在机械设计中的不足
在CAD技术的应用过程中，与设计人员的综合能力有着密切的关系，因此很多情况下，只能通过技术软件实现简单的效果图。有些制造企业在CAD的采购和应用方面缺乏系统的方案，容易导致一些资源的闲置，使得企业的效益受到影响。
3.4 机械零件实体建模过程中的应用
鉴于三维CAD 技术具有直观性、立体性的优点，计算机三维CAD 系统为机械零件的实体建模提供了三种模型，即线框模型、表面模型、立体模型。在三维CAD 技术软件中，一般会自带一些简单的图形，如圆形、楔形体、圆柱体、立方体等，设计者可以利用系统功能中的布尔运算，将自带的图形进行一系列的排列组合及运算，以构造出一些复杂多样性的结构，最终在结合设计者的心中想法来设计出心中的图案。在经过一系列操作之后，设计者根据机械设计方案来进行机械零件的实体建模，进而得出机械产品零件的三维实体模型。
3.5 生成实体装配图过程中的应用
在完成机械零件的试图建模之后，就要生成实体装配图。在这个过程当中，设计者可通过三维CAD 技术软件的三维编辑功能来完成，根据设计方案将各个独立性的机械部件进行排列组合，尤其是那些复杂零部件在分析其所在坐标及运动位置后，进行合理排列组合，以获得新的部件。而后，利用三维CAD 系统中的数据分析、曲面造型、立体构筑等功能进行机械零部件的装配，最终完成实体装配图的生成，从而确保机械设计方案的顺利形成，便于设计方案的进一步实施。
3.6 模具集成制造过程中的应用
机械设计的最后一道程序便是模具的集成制造，根据设计方案来制造与生产出实际的机械产品。当然，在机械产品的模具集成制造过程中同样离不开三维CAD 技术的辅助与支持，机械设计工作人员结合利用模具CAD 技术与模具激光快速成型技术来进行模具集成制造。设计工作人员通过三维CAD 系统中的多个功能模块来构建工程数据库，充分结合三维CAD 技术与机械CAE 软件，以保证机械实体造型的合理性、可行性，最终促进模具集成制造的顺利进行。
4 CAD在机械设计中应用的趋势
4.1 集成化
为了促进CAD在机械设计中的有效应用，必须要促进CAD技术的集成化发展，并且将机械产品的设计过程和生成过程进行有效的结合和管理，有利于促进产品设计质量的提升。在实际的应用过程中，需要将CAD与CAM进行有机的结合，将CAD在机械设计中的应用成果进行充分的体现，从而实现机械设计的自动化。通过CAD的集成化技术发展，能够构建一个完整的、快速的机械产品设计和开发系统，同时在并行工程运行环境下实现机械产品设计的测试与调整，从而促进机械产品的规模化生产，促进机械制造企业竞争力的增强。
4.2 智能化
当前，在CAD技术的应用过程中，仍然需要结合人员的操作才能完成，对于设计师的操作有着一定的依赖性。同时，由于人为因素的存在，使得机械设计过程中容易产生各种误差，对机械设计的科学性产生不同程度的影响。因此，未来CAD技术的应用，必须要向着智能化的方向发展，并且积极地引进人工智能系统和专家指导系统，为CAD技术的发展创造更坚实的技术支撑。通过人工智能系统的应用，能够根据机械产品设计的需求，对相关的数据进行判断和推理，并且做出相应的决策，从而为机械产品设计提供更完善的数据基础。在专家系统中收录了大量的专家经验，通过专家技术的应用能够促进机械产品设计水平的大幅提升。
5 结语
综上所述，随着科学技术的快速发展，CAD技术将向着更加集成化和智能化的方向发展，在机械设计领域中发挥重要的作用。CAD技术在机械设计领域中的应用，能够有效地提高机械设计产品的质量，并且实现机械产品的规模化设计，提高机械产品设计的技术含量，促进其市场竞争力的提升。总之，CAD在机械设计领域中的应用，能够促进机械产品设计水平的全面提升，而且有着十分广阔的发展前景，在促进我国机械设计持续发展方面发挥着重要的作用。
参考文献
[1] 李秋娟，张兵.论CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的新发展[J].化学工程与装备，2010，（3）.
[2] 范红.论CAD在机械设计中的应用[J].才智，2011，（22）.
关键词：机械设计制造；计算机辅助技术；作用；应用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.217
0 引言
机械设计制造一般是分为两部分的，分为机械设计和机械制造两部分，机械制造说的就是对机械中的各种设备进行生产，比如一些生产中的机床，各类仪器以及各类测量仪表等设备，来完成这些设备的生产。机械设计说的在对设备进行生产时，要对这些设备进行设计和优化，比如这些设备中的参数，工作原理以及设备中的一些构件，要对其进行分析，使这些设备变得更加优良，这就是机械设计制造。计算机辅助技术在机械设计制造中的应用可以说是一个很大的进步，因为在机械工程中，机械设计占据着很重要的地位，机械设计更是机械制造的基础和前提，机械设计不仅仅是一项简单的设计工作，更是一项具有创造性的工作，在设计工作中的图形处理，图形分析[1]，以及对图形的编辑，对设计进行绘图，以及对构件的测试这些都是需要结合计算机技术才可以完成的，所以机械设计制造与计算机辅助技术的结合有着很重要的作用。
1 计算机辅助技术在机械设计制造中的作用
计算机辅助技术在机械设计制造的作用可以从两方面去分析。第一方面计算机辅助技术可以提高机械设计工作的效率。在传统的机械设计工作中，大多仅仅会依靠人力来完成，而且在机械设计工作中会设计很多复杂的图形处理以及数据分析，如果仅仅是依靠人来完成，可想而知会耗费很长的时间。运用计算机辅助技术，可以把复杂的运算通过计算机技术来完成，而且一些图形都可以运用计算机进行绘制，一些复杂的图形都可以运用计算机技术转变成简单的图形，那么这就会很大程度上节省了设计师的工作时间，提高了设计师的工作效率。而且在某些情况下如果出现了失误，这时就可以运用计算机技术进行修改，这样同样提高了设计师的工作效率，省去很多不必要的流程。第二方面计算机辅助技术可以提高机械设备制造的质量。机械设备的质量在机械工程中也是很重要的，而计算机辅助技术对这一方面就可以有很好的作用，计算机辅助技术可以对设备中的构件进行测量和检测，对一些质量问题及时发现，可以说计算机辅助技术提高了机械设备的制造水平和质量[2]。
2 机械设计制造与计算机辅助技术结合的具体应用
2.1 C械设计制造中的图形和符号在计算机辅助技术中的应用
图形和符号是机械设计制造中最常出现的，而且会有大量的图形和符号，如果不进行合理的编排，设计师在工作的时候难免就会出现繁琐的程序，以及增加了工作的复杂性，因为每个图形和符号的用途都是不同的，而且在机械设计中又是必须的。但是现在采用了计算机辅助技术，就可以很好的把这些图形和符号进行编排，并做好分类和储存，这样设计师在运用的时候就可以很容易的进行运用这些符号。而且通过计算机辅助技术，设计师还可以把常用的图形和符号单独放在一个位置，这样在用的时候就可以直接进行运用，可以减少很多不必要的流程，使整个设计工作变得有条理，很大的提高了设计师工作的效率。
2.2 计算机辅助技术在机械设计制造中的设计图的绘制
设计图是机械设计工作中的主要组成部分，而且设计图一般都是要求的比较精准，因为机械工程中设计图是很重要的，很多设备的生产以及工作的进行前提都是需要设计图的，很多工作根据设计图才可以完成，而且要求设计图具有很高的准确性。在传统的绘制工作中[3]，主要是由设计师去完成的，这种情况下耗费的时间是很长的，而且对人力资源也是一种浪费。利用计算机辅助技术就可以帮助设计师完成这项工作，而且很多复杂的设计图设计师无法很准确的绘制出的，计算机就可以绘制，而且如果是在绘制设计图的时候出现了错误，计算机就可以很容易的进行修改，而且不会留下修改的痕迹，如果在传统的修改方式，设计师也许就要重新去设计一张图，这说明了应用计算机辅助技术可以很好的提高设计图的精准度，节省了人力资源成本。
2.3 计算机辅助技术可以实现机械设计制造中的三维立体造型
在机械设计中，设计师会设计不同类型的设计图，但是不论设计师设计什么类型的图，计算机就可以进行很好的展现。就像在设计中三维立体图形也是经常出现的，但是如果在传统的工作方式上，三维立体图形也许就不能得到很好的展现，而且设计师进行描述的时候也不是很直观形象。现在利用计算机辅助技术，计算机技术就可以使三维立体图形进行很好的展示，让工作人员可以很直观的看到，而且在工作过程中遇到一些问题的时候，设计师就可以利用计算机来展示，进而进行很详细的讲解[4]，可以让其他的工作人员清楚的进行理解。这种三维立体图形的展示可以说很好的提高了设计工作的整体水平。
3 结语
综上所述，机械设计制造与计算机辅助技术的结合是机械工程一个很大的进步，计算机辅助技术的应用，不仅可以提高设计人员的工作效率，而且对机械工程的质量也是一个很好的促进作用。因此相关人员应该积极运用计算机辅助技术，提高机械设计制造的工作水平。
参考文献：
[1]曾晨.浅议计算机辅助技术对机械设计制造的影响和促进[J]. 科技展望，2015（33）.
[2]张帝，刘宏.关于计算机辅助技术与机械设计制造相结合的探讨[J].南方农机，2016（01）.
关键词:机械设计制造技术发展方向
中图分类号:TH12文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0236-01
科技飞速发展的今天,我国机械设计与制造技术的发展取得了日新月异的成绩,但同时也面临着严峻的挑战,未来的发展方向需要我们更进一步的明确出来,本文就我国机械设计与制造技术的现状进行了分析,提出了未来的发展方向。
1我国机械设计与制造技术的发展现状分析
1.1 我国机械设计的发展现状
传统的机械设计以手工设计为主,设计人员利用简单的工具进行计算绘图,一般采用封闭的收敛设计思维,经验类比设计形式,计算上只做静态分析,计算数据的误差采用增加安全系数的办法。产品开发周期较长,设计人员之间合作起来不够协调,信息沟通不好。现阶段,计算机网络技术的迅速发展给机械设计提供了非常便利的条件,机械设计人员充分利用计算机这个有利工具,建立了企业之间的虚拟小组或动态联盟,使资源共享,各个企业的优势可以给别人借鉴,有效避免了设计上的好多误区,信息的交流及共享提高了产品设计的成功率,加快了产品开发的速度。
1.2 我国机械制造技术的发展现状
人类社会的机械制造技术从使用最原始的天然工具发展到制造工具,从简单的手工制造发展到机床的使用,人类一直为制造技术的发展而不断努力着。机械制造技术这门工程学科需要不断的研究及发展,现在机械制造技术运用科学的手段取得了一定的成绩,提高了产品的质量、效益、竞争力等方面。可以说现在的机械制造技术是先进制造技术的初步发展阶段,它是在传统的制造技术的基础上发展起来的,保留了传统制造技术中的有效因素,吸收了各种高新技术的精华,它把机械制造技术提高到了一个新的技术领域,增加了整个制造业的经济效益和社会效益。近年来,我国的机械制造技术虽然取得了一些成绩,但是和发达国家比较还是存在着较大的差距。在管理方面,我国没有广泛采取计算机管理模式,对组织、管理体制的更新发展不够充分,很多企业仍然处于经验管理阶段;在制造工艺上,我国对精细加工、微细加工、高精密加工、激光加工等技术没有广泛采用,许多技术尚在开发、掌握之中;在自动化技术上,我国的数控机床、计算机集成制造系统、柔性制造系统等,尚未实现柔性自动化、知识集成化、智能化,我们只处在单机自动化、刚性自动化的阶段。
2我国机械设计与制造技术的未来发展方向
2.1 我国机械设计的未来发展方向
我国未来的机械设计要把远程机械设计作为重点发展方向,远程机械设计目前在我国正处于初步发展阶段,它是一个多学科、多技术的研究领域,涉及许多机械工程和计算机方面的知识领域。对于机械设计来说,它主要研究设计过程的建模、设计优化理论的一些内容;在计算机技术方面,它主要研究怎样对现有的设计资源(如各种专业化的计算、分析程序、数据库、知识库等)进行组织及,以便于这些资源以最快的速度供设计人员查询及应用,因此要大力研究网络环境下设计资源获取及调用,这样设计人员在设计过程中遇到问题,就能通过网络及时的进行分析计算或查询数库,很快的解决问题,进行下一步工作,相对来说降低了成本,节约了时间,有效地提高了工作的效率。
2.2 我国机械制造技术的未来发展方向
2.2.1 网络化发展趋势
当今社会科技飞速发展,网络遍及每个角落,机械制造技术也势必要通过网络来作为未来发展的媒介,产品的零件制造、物料选购、市场开发等等都可以通过网络在异地进行。网络通讯技术可以加强经营管理的学习、加速技术信息的交流,为整个机械制造技术的提高提供了便捷服务。
2.2.2 自动化发展趋势
机械制造技术的自动化发展是必然趋势,科技发展推动了自动化的普及,自动化的发展表现在制造技术中系统技术、集成技术、人机一体化制造等各个系统中,自动化给机械制造技术的快速发展奠定了良好的基础。
2.2.3 绿色环保的发展趋势
制造技术未来会更多的朝着绿色环保的方向发展,在生产过程、使用材料、包装等方面更多的讲究环保,生产出来的产品是绿色无污染的产品,很大程度上减少了制造对环境的污染,提高了原材料及能源的利用率。
2.2.4 精密成形制造技术
精密工程技术也是未来机械制造技术的一个发展方向,包括精密的焊接、铸造、塑性加工、切割等技术,超精密的机械制造技术未来将进入微型机械电子技术及微型机器人的时代。
3结语
我国机械设计与制造技术的水平直接反应了我国科技的发展水平,是我国在国际间进行科技竞争的重要手段。因此,研究和发展我国的机械设计与制造技术势在必行,网络化、自动化的发展是我们前进的方向,绿色环保制造技术是人类社会在制造业中的可持续发展道路。努力跟随世界发展的潮流,提高我国的综合竞争力,尽快缩短我国与发达国家之间的差距,相信我国的机械设计与制造技术会给国家和人民带来更多的财富,创造更多的社会价值。
参考文献
关键字：数字化；机械设计技术；农耕机械
在企业的竞争风潮中，往往决定了企业命脉的就是其产品的功能、性能、质量以及价格等方面，同时在针对客户对新机械的运用上，也有着一定的售后问题，需要解决。基于这些原则，企业在进行发展的过程中，就有很多的考虑因素需要进行研究。而在当下的信息爆炸时代，这些因素都可以通过信息技术进行一系列的改善。而其中最为突出的就是在机械农耕设计上的改革性探索。
1 数字化机械设计技术的定义
我们可以简单的来理解一下数字化机械设计技术，在应用机械辅助设计软件CAD的前提下，完成一系列的机械设计创新，就是现代化的机械设计技术。对于开发人员，需要对机械设计的体系有一定的认知，同时也需要进行对CAD的熟练掌握，这些都是现代化数字机械设计技术的最基本前提。而这仅仅是在设计上的基础，如果仅仅局限于CAD的设计方面，那么对于现代的数字化创意平台而言，仅仅是冰山一角而已。
数字化机械设计的定义，其实还是通过现代化的数字技术，进行机械磨具的设计加工，抛去了在进行磨具加工中，人力物力的大量消耗，从而解放了劳动力，强化了机械生产的效率。
2 数字化机械设计技术的特点
我们针对传统的机械设计而言，数字化设计技术，在通过已有的数字设计软件下，进行相应的周期管理，从而将设计信息进行汇总，然后得出相应的安全信息，然后根据设计的理论数据，进行模拟演练，从而减少了我们传统设计中的不必要模型建立，从而降低了对资源的消耗。
因为数字化机械设计中，可以通过理想数据，进行建模分析，针对不同的环境因素，以及设计好的模型，是否能够正常运行，来进行虚拟的运行。这样就减少了我们过去的不必要步奏，从而缩短了设计的时间和试验次数。而在针对其制造成本、功能预测等方面，都可以进行一定的节约材料，从而真正的做到了绿色设计的根本理念。
而我们在进行数字建模的过程中，也可以通过微调管理，进行相应的优化，从而在针对不同机型上，可以进行相应的调整，对于不同环境下，所需要的机械进行相应的改善。其最具代表的就是在我们农耕中所涉及到的机械设备的运用中。
针对东北、华北、华南等地区不同的田地结构，我们可以用不同的农耕机械进行日常农作。与此同时，在针对同一地区，不同地段，有时候也需要不同的两种农耕机械进行相应的收割和播种。这在进行相应的研发中，就对其有了一定的影响和要求。而针对这些问题，我们就可以通过进行实验室虚拟模拟进行对不同范围和不同环境，进行相应的模拟，最后得出是否合理，这样就保证了我们设计的机械在符合要求上能够达到我们所需要的标准。
3 现下数字设计技术的研究趋向
我们根据现下的设计软件，以及对机械产品的逻辑思维，进行相应的程序设计开发。而在国内外所有的开发设计理论中，都有大量的论述，其中最具影响力的就是Pahl与Beitz一同指出的针对设计任务、设计概念、设计技术以及设计作业的四阶段。同时我国周慧君教授对机械设计进行的四个阶段划分：规划、方案设计、具体设计以及设备改进。
而这里我们通过简单的叙述来进行一些结构性的分析。根据上段所说的，国外针对的是概念性的设计，而我国所针对的构型上的设计。具体点的说，国外追求的更多的是构造方面的设计，而我过更注重的是使用过程中所要面临的问题等所做出的设计。而这两者虽然在本质上有一点不同，但是在开发上，都是依据我们在基于计算机辅助软件的情况下进行的相应设计以及改造。
自上世纪八十年代后期开始出现的CACD技术，这一研究领域就炙手可热。从而将很多过去的弊端都统一的进行的修正，在可持续发展上而言，也迎来了新的变革，同时也加速了我们在机械设计技术上的进步。
4 数字化设计理论对农业机械发展的促进
农耕机械属于机械制造业一个旁支，其门类较广，市场需求也大，这就导致其潜力巨大。据不完全统计，我国目前的农耕机械以后三千多种，其分类达到了95种之多，但是即便这些骄人的数据，也不能弥补我们和国外之间的差距。由于我国起步晚，很多数字设计软件都是用的国外技术，这就导致在核心系统上，比不上国外的先进技术。但是即便这样，我国的产品也已经走出国门，受到了世界上一些国家，广泛关注。而在针对农副产品加工方面，也有着不俗的表现。
现在我们的主要任务就是：在产品的设计上进行创新、在开发技术上逐步走上自理、在技术应用上完成自我的发展。而在应对这一系列的发展任务上，也应该注意我们的自我发展，应该摆脱对国外的软件上的依赖，从而发展自己的技术领先世界。
5 结语
机械生产对于我们人类的现代生活活动生产而言，已经无法被代替了。从工业革命起始之日起，这一表现就已很明显了。而对于机械设计方面，再过去仅仅处于最尖端科技，而现在通过数字化的发展，已经能够通过此类软件进行相应的批量生产和修整。
参考文献：
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[2]阎楚良，杨方飞，张书明等.数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用[J].农业机械学报，2004，35（06）：211-214.
[3]郑国磊，朱心雄，许德等.飞机装配型架中骨架的数字化设计原理及实现[J].航空学报，2005，26（02）：229-233.
我们知道，高新科技的发展需要创新。创新可以使一个国家得到更好的发展，可以使一个民族得到进步和繁荣。因此21世纪我国把创新意识和创新能力的培养作为人才培养的终极目标之一。而在机械设计教学的改革中,培养学生的创新意识和创新能力得到了充分的重视。在各种项目和政策的铺垫下，对于实践教学做出了以下改革。
1.1为培养学生们对于创新的意识，并进一步加强学生们的动手能力，在机械设计课程中开设了有关的实验项目，包括对机械零件进行认知的实验、对机械性能进行研究的实验以及对机械进行创新的实验等。其中对机械零件进行认知的实验主要是通过实验加强学生们对于机械结构的相关理解和认知。该实验可以充分调动学生对于机械的热情，激发他们对于机械研究的兴趣，同时也可以促进学生工程意识的形成，使学生对于解决实际的工程问题有一定的了解。对机械性能进行研究的实验是学生们通过实验来证实某些理论或者规律的一个机会。它可以加强学生对机械性能的掌握和理解，提高学生的动手能力。对机械进行创新的实验可以使学生们在实验的学习中变得主动起来，自主决定实验的进程。它可以充分开发出学生的创新潜能。
1.2打破传统的实践教学方法，通过实验室的开放来为学生提供更多自由创作的机会。当然，这种开放不仅针对学生，也针对教师进行开放。学生的自主实验可以加强学生的实际动手操作能力，也提高了学生对问题进行分析和解决的一些能力。
1.3对课程设计的改革是有关实践教学改革的重要环节。在此环节，学生可以依据更多所学的相关知识进行机械设计。这一过程中学生可以运用现代的一些设计方法和设计手段，采用多种设备进行辅助设计。这样不仅可以培养学生的计算、分析和解决能力，也可以加强学生对于工程设计的意识。
2有关创新能力培养的改革
我国正在建设一个国家型的创新体系，包括以国家科学研究机构和教学科研型的大学为核心的知识创新系统、以企业为核心的技术创新系统、以高等教育和职业培训为核心的知识传播系统和以企业及社会为核心的知识应用系统。近年来，我国的创新成果日渐丰富，公民的创新能力迅速提高，但是与发达国家相比，我国仍有很大的差距，而我国关键技术对外的依存率也非常高。这一切都说明，进行创新教育，培养创新型人才的重要性。而有关创新能力培养的方法有以下几点值得注意。
2.1培养创新能力的重要措施是在课程教学的内容改革中增加了创新内容。而机械设计基础课程的很多内容包含创新内容，引入了最新的设计理念。
2.2开设机械创新设计课程，通过开设这类课程，对学生的创新思维以及对创新技法的学习进行系统地规划，从而全面提高同学们的创新能力和创新意识。
2.3开发综合性实验、开发并落实创新型实验、机构搭接组合和模块式机械组合，从而提高学生的创新能力、创新意识和动手能力。
2.4积极开展相关的创新实践活动，定期组织各级机械设计创新竞赛，提高同学的创新意识，同时全面提高学生的素质。
3结束语
关键词：人性化；环保；绿色产品；机械设计
古代的机械产品是简易的、死板的，例如锄头，铁锹等。它们没有复杂的功能，也没有考虑人的使用情况，废弃了就丢掉。近现代的机械产品多了很多的设计，功能增多，用处变大，但是也很少能够考虑使用者的舒适情况，产品损坏后也只是进行简单的处理后丢掉，由于所用的材料变多，废弃后污染也增大很多。现如今机械设计发展了几百年，很多设计在原理上已经定型，要做的就是进行绿色设计和人性化设计，做到降低能耗，提高操作者安全性和舒适度，废弃后零件可再利用，减少污染等。本文从不同角度对绿色机械设计和人机交互设计进行了简单的探讨，希望能给相关从业人员一些建议和启示。
1绿色环保材料的选择
材料的选择对于产品的性能至关重要，在保证产品质量的前提下，尽量使用绿色材料，可以有效减少污染，增强发展的可持续性。在绿色环保材料的选择上有以下几点需要注意：（1）选择绿色材料应尽量选择那些可以回收、容易分解、能够再生而且在加工过程中对环境无污染的材料。尤其是在机械结构件的设计上，应该尽可能采用容易拆分和装配的、有足够强度的、无毒的材料，要把提高机械材料的再生率放在首位。（2）材料的选择要本着延长产品使用寿命，减轻产品重量的原则。产品寿命延长了，也就减少了产品的生产和报废，对环境的污染也就随着减少。减轻产品质量减少了材料的损耗，同时产品越轻便，驱动起来也越节能，污染排放越小。基于这一原则，在设计中应该在保持主机各项性能参数的前提下，尽最大可能减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，同时提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，以实现机械系统的轻量化和高效率。（3）有些产品不可避免的要选择污染型材料，例如塑料制品，合成橡胶制品等。这些产品要尽可能减少污染型材料的使用，并且加大研究力度，研发出可替代的新型无污染材料。（4）处理废旧产品，要做好分类，针对不同材料采用不同的处理方式，不要简单焚烧，要变废为宝，对材料实行最大程度的再利用。
2绿色环保机械设计
2.1发动机的选择
发动机作为提供动力的设备，在动力充足的前提下，要选择低油耗、低排放、低噪声、高效率的发动机，这样可以降低能耗，减少污染。同时可以对发动机的燃料进行处理，减少污染物的排放；对发动机自身可以采用涡轮增压等方式，提高效率。
2.2降低机械产品的振动和噪音
机械产品的振动和噪音，看似是很无所谓的，其实往往影响整个产品的使用。而且除了对功能的影响，振动和噪音还会降低用户的体验度和舒适性。例如在汽车、火车上都有减震装置，在颠簸时可以很好的保持平稳，给乘客一个舒适的环境。噪音是一种新型污染，过高的噪音会让人很不舒服，但是机械产品的本身噪音就很大，因此必须想办法降低产品的噪音。例如采用液压的方式驱动，就可以很好的降低噪音，或者采用好的隔音材料来做机罩，吸收机械产品所产生的噪音。为了更好的以人为本，还可以把操作室和其他驱动设备隔开，实现密封减震，隔音降噪的目的。
2.3液压系统的清洁和防渗漏
机械设备中很多采用液压装置，液压泵驱动液压油来实现特定运动。因此液压油的清洁对于整个液压系统非常重要。如果液压油中混有杂质，很可能会堵塞油路，造成崩管，也会使系统产生振动和噪音，做好液压系统的清洁可以降低液压油在工作时的温升，延长换油时间，提高油的利用率。在液压系统的机械设计阶段就要设计好管路和连接装置，这样可以减少部件的磨损，延长部件寿命，还可以降低液压油的更换频率。此外对于液压油箱，要做好密封，防止灰尘、水分进入油箱，保持油的清洁度。在油管的选用方面要采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的优质胶管作为液压管道，尽可能多使用硬管，对于必须使用的软管要进行优化设计，防止油的泄漏导致环境污染。
3人性化的设计
机械产品不仅要做到绿色设计，还要始终坚持以人为本，实现人性化设计。无论是机械设备还是机械产品，都是为了给人使用，必须保证人的安全性和舒适度。人性化的设计主要包括：（1）在驾驶室的设计过程中，要充分利用人机工程学的原理，设计合适可调节的座椅，防强光和紫外线的玻璃，便于操作的操纵杆或方向盘等，有条件的情况下还可以安装空调，最大程度提高操作员的舒适度。（2）对于多个需要的设备，可以集中采用系统，研制定时加注油设备，精确计算油供给量，环保方便，减轻人工添加油对人体的伤害。（3）机械产品也有一定外观要求。产品的颜色、外形、大小等都会对人心理产生影响。柔和的颜色，精致的外形，合适的大小会给人以美感和亲切感，更容易实现人机和谐。（4）机械设计要多实现自动控制，减少人工的劳动量。（5）所设计的产品可靠性要好，避免经常更换元件，否则不仅增加污染，也会增加工人劳动负担。
4结语
现如今，机械产品的绿色设计和人性化设计必将是机械设计界的两大理念，也是未来的发展趋势，必须牢牢把握好这一趋势，才能设计出符合环境要求和人们需求的好产品。
作者:冯国华 谢杰 钟鑫 单位:浙江菲达环保科技股份有限公司
参考文献：
[1]王恒东.基于人性化的绿色环保机械设计研究[J].工业c,2016(08):00138.
【关键词】机械设计基础 教学 改革
机械设计基础包含机械原理和机械设计两门课程，是机械类各专业重要的技术基础课，起着从基础课过渡到专业课的桥梁作用。机械设计基础是对学生进行设计能力、创新能力、工程意识训练的主要课程。因此，课程教学内容和体系改革的基本思想是既要让学生能够较扎实地掌握从事工程技术常规工作所需要的基本理论、基本技能，还要让学生了解新知识及本学科的新发展，拓宽知识面，开阔学生的思路，从而更有利于学生工程实践能力和创新能力的培养。
1 理论教学环节
理论教学环节是机械设计基础教学改革的一个重要方面，我们主要从教学内容、教学方法及教学手段三方面进行了新的尝试。
1.1 教学内容
目前高校都提出了“厚基础、宽口径、重能力”的人才培养模式，因此，理论课程的课时压缩严重。而《机械设计基础》由于融合了《机械原理》和《机械设计》两门课程，故涉及的内容多，理论性、实践性都比较强，如果面面俱到，老师讲解起来感觉力不从心，学生听课时如听天书。因此，为了适应新的人才培养模式，必须对教学内容做相应的调整。
1.1.1 对与先修课程重复的内容进行必要的精简。比如在平面机构的运动分析和力分析这两章中，很多知识都是理论力学中的重点内容。以往在讲授图解法分析机构的运动时，会花费大量学时讲有关理论力学的知识，严重影响了其他内容的讲解。可以考虑先让学生预习有关理论力学的知识，然后着重对方法进行介绍和讲解，既节约了学时，也收到了预期的教学效果。
1.1.2 在机构分析中，增加了解析法内容。以往在机构分析和设计中，因图解法形象、直观，有利于学生对问题的理解，有助于数学模型的建立，同时对某些简单的问题比解析法更有效，因此在学时安排上占有较大的比重。为了适应人才培养的需要，增加了解析法讲解的力度。
1.2 教学方法
《机械设计基础》课程主要研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，由于大多数学生缺乏实践知识，他们在学习过程中普遍感到抽象、枯燥、难学，尤其是机械原理这部分知识，认为机构运动简图与实际机器相差甚远，很难将两者统一起来。因此有必要对教学方法进行改革。
1.2.1 采用启发式教学，培养创新意识，提高教学质量。如在讲授“铰链四杆机构的演化”内容时，我们就地取材，用雨伞作教具。采用学生熟悉的生活工具模拟学习内容，不仅取材简单，而且生动形象，容易与实际的机器相结合，克服结构运动简图抽象的特点。
1.2.2 采用师生互动、类比等教学方式，激发学生创造性思维。教师可将自己的工作实践及创新经历介绍给学生，这对培养学生的创新意识、提高综合素质有很大作用。并且鼓励学生自由选题开展小发明制作、软件开发和教学论文撰写等多种形式的创新活动。这种创新环境和氛围几乎能够适应每一名同学，因而有利于学生脱颖而出，做出较好的创新业绩。
1.3 教学手段
传统的教学系统是由老师、学生和教材这三个要素构成的，以教师为中心的传统教学模式，它的特点就是由教师通过讲授、板书，把教学内容传递给学生。随着机械原理教学改革地深入，教学手段也必须进行改革，否则难以完成相应的教学内容，也达不到相应的教学效果。机械原理部分有一些机构的原理比较抽象，无法用语言形象地表达清晰，学生认知困难，很难在学生中形成深刻的印象。运用计算机的动画制作技术，可将一些难以想象和无法用语言表达的机械运动过程和工作原理制成多媒体课件，在讲授相关内容时巧妙的将现有教具与多媒体课件结合使用，将那些难以想象的机械运动过程和工作原理演示出来。
2 实践教学环节
《机械设计基础课程》教学的另一重要部分是实践性教学环节，它包括实验教学和课程设计。
2.1 实验教学
实验教学也是机械设计基础课程的一个重要的实践性环节，是培养学生动手能力和工程意识、检验知识的重要手段。对机械设计基础课程实验教学的改革，应从以下几个方面进行：一是将某些验证性的实验通过电教片播放，为学生增加一些感性认识即可。二是新增设设计型机构方案构思组装实验，要求学生自己设计实验，自己动手完成，不再依赖于教师。三是设计综合性的实验，通过对实际机器的综合研究，培养学生的整体意识和工程意识。
2.2 课程设计
机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个环节，其目的是培养学生综合运用基础理论知识的能力、工程分析能力和运用资料等基本设计能力。对于学生中普遍存在的工艺知识和公差知识的不足，应在设计中逐步给予讲解和补充，使学生通过设计全面掌握和巩固机械设计的相关知识。
3 结束语
总之，机械设计基础课堂教学的改革是一个系统工程，涉及课程教学的各个环节，全面推进教学改革措施，才能取得良好的效果。必须删掉陈旧或重复的教学内容，增加新发展的内容，拓宽学生的知识面；在教学方法上，充分利用计算机的辅助教学作用，使计算机贯穿于整个教学环节，使教学方法上一个台阶，为学生学习专业课和走向工作岗位打下坚实的机械设计基础。
【参考文献】
关键词：计算机辅助设计；机械设计；应用
计算机辅助设计技术是借助计算机本身强大的数据计算能力和图形处理分析能力，通过绘图软件操作帮助有关工程技术设计人员来对工程产品进行分析、设计，从而设计出符合社会发展的工程零件，促进社会的发展进步。传统的机械设计一般是应用手绘来设计图纸的，而应用计算机辅助设计技术之后能够方便设计操作，促进对产品的研发和修改，相比传统的机械设计而言，计算机辅助设计技术的应用提升了产品的质量。
1 计算机辅助设计技术在机械设计中应用的意义
1.1 实现和人脑思维适应性的匹配
机械设计师在进行产品设计的时候需要在脑海中进行构思，之后将自己所构思的进行表达。在一般情况下，机械设计师在脑海中构思的物体形状是立体的，需要应用三维模型对产品的属性、形状等进行反映，计算机辅助设计技术有利于三维模型的制作。
1.2 能够提升机械设计的工作效率
计算机辅助设计技术进行机械三维设计能够将复杂、多样的几何造型进行体现，之后应用运算软件和简单的几何实体来计算复杂的实体，形成截交线和相贯线，降低机械设计的工作难度，减少机械设计的工作周期，提升机械设计产品的生产效率。
1.3 方便对机械设计零件的修改
计算机辅助设计技术的应用能够在不同装配环境下进行新零件的设计，并根据零件的位置信息和形状等信息进行新零件的设计，提升零件设计的方便性和快速性，实现不同零件之间的有效配合，减少零件设计中可能出现的错误。在装配环境下，机械设计工作人员可以根据箱子的形状在较短的时间内设计出和箱子相匹配的箱盖。在完成机械零件设计之后，通过资源查找能够发现机械零件设计的具体操作步骤，从而更好的进行机械零件设计。
1.4 提升机械产品的设计质量
在社会科技和机械技术的不断发展下，在机械设计领域逐渐实现了机械产品设计和信息技术的结合发展，通过应用计算机辅助设计技术提升了机械设计产品的设计效率，提高了机械设计产品的质量。计算机辅助设计技术在机械设计中的应用具体体现在机械产品设计优化、分析机械产品有限受力情况等方面，通过对这些问题的分析能够提升机械设计产品的质量。同时，伴随大型企业内部数控加工工作的完善化发展，需要相应的提升机械产品的应用质量。在应用计算机辅助设计技术之后，能够准确的描述机械设计零件的位置、大小和形状，帮助有关工作人员更为准确、全面的了解产品的设计意图。
2 计算机辅助设计技术在机械设计中的应用
2.1 计算机辅助设计技术在机械设计逆向工程中的应用
在机械设计中，逆向工程是一种消化、吸收和应用先进科学技术的机械设计方法，通过应用这种方法能够提升机械产品的设计效率和质量。但是在机械设计逆向工程应用发展中存在成本耗费大、受市场限制的问题，想要实现有效的机械设计目标需要有关人员投入更多的精力。计算机辅助设计技术在机械设计逆向工程中的应用能够对先进国家的技术更好的消化和吸收，将这些技术转变为自身机械生产设计的动力。
传统的逆向工程设计研究和应用注重实体物上，关注是对新产品的制造，具体实施在只有实物模型的条件下，在了解产品设计之后，对产品零部件进行逆向重构的过程。传统逆向工程设计研究往往是通过对产品的拆解和重新构建实现新产品的制造。在计算机辅助设计技术的应用发展下能够借助坐标测量设备、通用CAD软件等将实体物进一步转化为CAD模型，在计算机辅助软件和计算机集成制造系统的配合下对产品进行处理、再设计。算机辅助设计技术在逆向工程中的应用以仿真的方式为有关人员的机械产品设计提供了实物分析，加强了有关工作人员对产品特点和产品零部件模型的充分认识。
2.2 计算机辅助设计技术在汽车覆盖件中的应用
汽车覆盖件模型的设计对汽车车型和汽车的个性化设计都具有重要的影响。在现代汽车覆盖模型设计中，常常会出现设计人员设计和工艺人员设计之间的冲突现象，导致汽车覆盖件的设计人员无法在汽车覆盖件生产和制造环节中有效工作，严重的还会出现返工的现象，无形中增加了汽车覆盖件设计的成本费用，不利于提升汽车覆盖件的生产效率。汽车覆盖件的设计一般包括对市场需求的了解、模具结构的制造、模具工艺和热度问题的分析等。计算机辅助设计技术在汽车覆盖件设计中的应用能够将汽车覆盖件转变为实物，如果出现了设计的问题之后可以返回上一次操作重新设计。另外，在汽车覆盖件的绘图设计中，传统的绘图方式采用的手工的方式，对设计人员的手工操作有着较高的要求，在具体操作的时候很容易出现问题。而将计算机辅助设计技术应用在绘图设计中能够应用相关软件进行设计操作，提升了汽车覆盖件设计的效率。
2.3 计算机辅助设计技术在零件装配观察中的应用
机械零件装配的设计需要设计人员应用不同的装配来实现自己的设计理念，由此带来的机械零件装配设计效果也是多样的。而计算机辅助设计技术在机械零件装配中的应用能够借助计算机系统操作演示不同机械设计之间的不同搭配，从而进行搭配设计的筛选， 剔除掉不符合实际需要的零件装配设计，节省机械零件装配设计所需要不必要的时间和测试费用，提高工作效率。
3 结束语
综上所述，将计算机辅助设计技术应用到机械产品的设计中能够提升机械产品设计的准确度，实现对复杂数据和图形的简化分析。为了进一步提升机械产品的设计加工效率，需要有关设计人员加强对计算机辅助设计技术的研究应用。需要注意的是，计算机辅助设计技术大多来自于发达国家，我国自主研发的较好，将其应用在机械产品加工设计中和国外相比仍有较大的差距。为此，还需要有关人员加强对计算机辅助设计技术的自主研发力度，结合社会主义经济市场发展需要和对该技术的应用情况提升计算机辅助设计技术的应用水平，加大力度宣传计算机辅助设计技术，从而为计算机辅助设计技术的发展应用提供更为广阔的空间。
参考文献
[1]沈进.浅谈计算机辅助设计技术在机械设计中的应用[J].信息与电脑（理论版），2011，12：34.
关键词：CAD技术;机械设计;机械加工;作用
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
随着计算机技术在机械工程设计中的应用，计算机辅助设计（CAD）逐渐替代了传统的机械设计方法。而CAD技术自身功能的不断发展和方向也对现代机械工程设计产生了巨大的影响。由于其在机械工程设计中应用的广度和深度也不断扩大，掌握CAD技术已经成为现代机械科研人员必备的专业素质。
一、 CAD技术的基本概念与功能
1、CAD技术的概念
CAD技术其实指使用者利用计算机的软件以及硬件系统对产品还有工程进行设计、绘图并且辅助工程分析与技术文档编制应用技术的全称。CAD结合了人和机械最优特性，将两者联系起来进行共同设计，是新时代的潮流设计方法。这个设计过程就是利用人的判断能力还有经验来控制。整个控制过程是通过人机交流或图形变换的方式进行，使信息在人与计算机之间进行传递，并进行改进和废除，从而获得最佳设计结果。从这里就可以看出，CAD与计算机绘图还是有区别的，计算机绘图仅仅是使用图形软件和硬件来绘图和进行标注的一种用来代替繁重的手工制图的技术，但也属于CAD的基础技术之一。CAD技术融入了工程设计的方法和现代计算机科学技术，将两者有效地结合应用，符合现代产品在速度和质量上更新换代的发展需求，其成为现代机械工程设计和加工中一个重要的组成部分。
2、CAD技术的功能
CAD技术有很实用的计算和分析功能，还有数据管理和交换、以及图形的处理等很多种功能。CAD技术可以用来对产品进行一般设计以及优化设计方案，使产品更加具有创新性，还可以提高可行性。其利用仿真和动态分析，处理科学计算的机械设计和技术优势。当数据库管理时，CAD技术能实现各系统的数据交换和接口功能。并且，CAD技术本身自带了多种图像处理功能，如采用CAD技术，构建立体几何，二维图形交互和输入、输出模拟图形等功能。除了这些专门的功能，文件制作，编辑文字，软件设计等与通用的CAD软件功能一样。
二、CAD技术在机械设计中的作用
1、 CAD技术在现代机械设计中的作用
（1）减少了设计的工作量和周期。CAD技术在机械设计中将复杂的造型转化成简单易识别的几何图形，不仅使工作难度大大降低也缩短了设计周期，从而提高了设计与生产的效率。
（2）简易化零件设计。机械工程CAD技术在实际装配中可以是新设计的一部分，同时也检测其他因素周围的零部件设计的位置和形状，这种功能保障了新零件和周围零件的完美精确结合，大大降低了由于零件设计误差造成的装配失败率和错误率。
（3）修改方便。在装配时机械部件要修改时，CAD技术可以用来修改其部分巧妙地完成修改场景的部分，操作非常简单。
（4）直观方便装配零件。CAD可以渗透到零部件的每个内部记录的装配系统的关系中，同时能够迅速找出装配中发生的错误，并使用隐藏功能显现机械内部的结构。在完成装配后，更能利用CAD进行模拟演示，检验各产品部件是否已达到要求，并及时处理和解决问题，对减少产品的设计报废率起到了很大程度上的作用。
（5）确保产品设计的质量。采用CAD技术进行加工零件，能很好的保证零部件质量和设计的一致性，因此保障了产品的质量。
2、CAD技术在现代机械设计实践中的作用
（1）创建一个装配图的实体部分。
CAD技术具有表面模型，三种3D模型的状态，并在一个实体模型的形式建模。在这些中，用系统功能的物理模型提供球体，立方体，锥体，楔形和其他几何环状体的三维图形系统。对于相对简单的零件，一般先分析其组成，并在体内分解为基本的物理三维建模，然后采用有效的操作，产生了三维实体造型的整体的一部分。相比于简单的部件，过程复杂的零件相对繁琐，首先应该绘制二维轮廓元素，然后通过旋转或拉伸得到三个基本的实体逐渐完成了三维实体建模，最后三维空间使用装配所有零件的坐标。
（2）绘制二维，三维几何形状
在机械设计过程中处理数据和图形元素。但绘图工作量的工作比数据要大得多。随着CAD技术的进步和提高，软件的图形处理能力变得更加强大，机械制图压力显著下降，提高了机械制图的质量。CAD技术在机械设计中的应用是一个尖端技术和质量保证，是一个功能强大的机械工程设计，计算机软件的更新换代将机械设计现代化发展愈加精确和精细，在机械设计中发挥不可忽视的重要作用。
三、CAD技术在机械工程设计中的应用
作为现代机械工程设计最主要也最重要的设计手段，CAD技术的应用主要体现在计算机辅助绘图、计算机辅助建模、工程分析以及结构优化等方面。
1、计算机辅助绘图
计算机辅助绘图是CAD技术在机械工程设计中最早的应用，也是最基本的功能。传统的手工绘图工作量大，且图纸的质量受到诸多外界因素的影响，其准确性和美观性都难以得到保证。而利用CAD软件中自带的丰富的图形库和绘图命令，可以轻易画出高质量的工程图。且打印出来的图纸整洁清晰，易于保存。计算机辅助绘图使得广大绘图人员可以不再需要长时间伏案绘图，减轻了绘图工作的劳动强度。同时，充分利用CAD软件中的图形库和功能完备的绘图命令，可以大大提高工程图绘制的效率。
2、计算机辅助建模
计算机辅助建模是现代CAD技术的重要内容，也是现代机械工程设计的核心部分。利用三维CAD软件的建模模块，设计人员可以建立所要设计产品的立体模型，甚至其相关尺寸都是真实的，只不过在计算机中以一定的比例显示而已。三维建模是机械工程设计人员进行产品开发和设计的有力武器。利用三维CAD技术，采用特征造型和参数设计的手段，设计人员能够在计算机的虚拟环境中进行产品模型的直观设计。尤其是在产品的装配阶段，三维造型的优势显得尤为突出。在传统设计阶段，设计人员只能充分发挥自己的空间想象能力在脑海中构建自己设计的模型。这样的设计出现差错和失误是在所难免的，而这些错误又往往难以提前发现。可能直到产品的装配阶段，人们才会发现原始设计中的遗漏和隐患，从而严重影响了产品的设计质量和设计效率。这些问题在CAD技术中的三维建模功能面前迎刃而解。设计人员只需将建立的产品模型装配在一起，就可以发现其结构或者功能上的不合理之处，并及时进行修正，既提高了设计效率，又保证了设计的可行性。
3、工程分析和结构优化
产品的力学性能分析和结构优化是进行优化设计必不可少的内容。而有限元分析和动力学分析等现代设计方法的发展，促使CAD技术在工程分析和结构优化功能上进行拓展。目前众多的CAD软件已经提供了与ansys等有限元分析软件的接口。用户可以直接将利用三维CAD技术建立的产品模型导入到有限元分析软件中，在给定的负载下对产品模型进行工程分析。然后以工程分析的结果为基础，优化产品的结构。这种分析和优化的设计方法在复杂结构产品的优化设计过程中体现出巨大的优势。
结束语
CAD技术给机械工程设计领域带来了一次技术上的革命，设计周期的不断缩短以及设计创意的井喷式爆发，推动机械工业进入到一个新的发展纪元。随着计算机技术的不断发展，CAD技术也将更加完善，其在机械工程设计中的应用也必然更加广泛。目前我国的CAD技术发展和应用水平虽然取得了不小的进步，但与国际先进水平相比仍有一定的距离。这就需要我们加大对于CAD技术的研究和开发力度，为我国的工业化进程奠定坚实的技术基础。
参考文献
[1]徐小龙.浅析CAD在机械设计中的应用[J].魅力中国，2011（14）.
关键词:机械设计基础;课程体系;课程教学
《机械设计基础》是新疆交通职业技术学院汽车制造与装配技术专业的一门介于基础课和专业课之间的重要的设计性技术基础课程,通过本课程的学习,可为学生学习后续专业课程提供必要的基础知识;为学生将来从事产品设计、开发提供必要的理论基础;为将来从事工艺、运行、管理工作时,能对所使用机械传动原理有正确的了解,获得对设备正确使用、维护和故障分析的能力;使学生具有运用标准、规范、手册和图册查阅有关技术资料及编写说明书的能力。《机械设计基础》是理论知识和实践知识综合运用的课程,在整个课程体系中从理论性课程过渡到结合工程实际的设计课程,起到桥梁作用。该课程体系目前仍延续过去的模式,新体系尚处于探索之中。为了突出高职高专的教学特点,提高教学质量,本文就该课程在课程体系、教学内容、教学方法和教学手段、实践环节等方面的问题,提出一些探讨意见。
一、《机械设计基础》传统教学模式存在的突出问题
(一)教学方法单一落后
《机械设计基础》是机械原理和机械零件的综合,主要讨论机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法,授课内容多,而实际教学课时安排不足;讲述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较较少;讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果不够;课堂讲授多,课堂课外讨论少。实践教学,仍以劳动性操作为主,对学生独立获取知识能力和自主学习、创新思维能力培养不够。教学手段也不尽如人意,课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简单的教具,很难取得好的教学效果。
(二)课程没有针对专业要求合理设置
《机械设计基础》课的知识点非常丰富、繁杂,如不精心组织、把握重点,全部灌输给学生,将适得其反。因此,教学前,教师要对所教的内容加以精选与提炼,把握教学重点,丰富教学内容,以激发学生的学习兴趣。例如,在组织齿轮传动教学时,并不是把教材上所有内容都教给学生,而是根据高职学生的特点和各专业不同的要求,选择不同的侧重点进行教学。工程机械运用与维护专业的学生,就业岗位是销售及维修,因而对他们的教学注重的是应用方面,如齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封等;而对于机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业的学生,就业岗位主要是机械加工操作、机械加工工艺编制及机床设备的维护等工作,因而对他们的教学重点,除了齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封外,还要把齿轮的切齿原理作为重点,同时应了解变位齿轮的基本概念。只有针对不同专业组织教学内容,才能有的放矢,取得好的教学效果。
(三)实验教学比重偏低,学生动手能力的培养欠缺
实验及实践教学是帮助高职学生理解课堂理论教学内容的必要手段,也是提高他们动手能力的重要途径。传统的实验课在实验室中进行,由于实验器材陈旧、缺少,不能保证每位学生的动手操作机会,为此,可将实验与生产实践结合起来。在课余时间可至校办工厂和校外实习基地进行有关实践,如参与维修设备、加工简单的零件等。
二、《机械设计基础》课程体系的设计
(一)改革内容
1.改革思路
本课程组以企业需求为基本依据,按照生产一线实际需要,结合高职教育的特点,强调基本知识,注重实际应用,从机械的组成及特性出发,形成工程力学――材料及热处理――公差与配合――常用机构――联接――机械传动――支承零部件――机械系统设计综述这一新课程体系。该体系将以往的理论力学、材料力学、公差与配合、机械原理和机械零件几门单列的技术基础课程有机地融为一体,理论分析以适度够用为限,突出了针对性和实用性。
2.整合教学内容
在教学内容整合上,删除繁琐的公式推导、理论证明,注重如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。例如将齿轮、轴、滚动轴承等工程实践性很强、并对工程设计与应用能力有很大帮助的章节作为教学重点内容;将与磨损、螺纹连接、弹簧等章节安排作为学生自学的内容,通过答疑的方式对学生进行辅导;将教材中介绍很简略,但与生产第一线联系很紧密的一些工程知识比如轴承的安装、拆卸、、组合设计以及失效形式、齿轮加工、蜗轮蜗杆加工等知识内容进行补充。
3.结合专业培养目标取舍教学内容
由于各专业的培养目标不同,所安排的课程和教学要求也不同。因此《机械设计基础》课应根据工程机械运用与维护专业、机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业课的学习要求,对各专业毕业生就业岗位的要求选取适合的教学内容,使学生能把有限的时间和精力花在学习掌握有用的知识上。
4.增加创新设计内容
《机械设计基础》课程需适应现代科技发展的要求,牢牢把握住本学科的发展脉络,及时补充新型机构、传动零件知识,介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容,以拓宽视野,培养创新设计的思路和方法。在课程设计实训中加强对学生在课程中应用计算机CAD/CAM主流软件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程实训。专周设计实训的课题主要包括从动件、轴、滚动轴承和联接件等的设计计算、三维造型装配、二维工程图和设计说明书等内容,使学生能够综合运用多门专业课程的知识和技能,在计算机辅助下完成,提高了专业素质和工程应用能力。
5.通过设计培养学生的自学能力和独立工作能力
《机械设计基础》教学中常用机构的设计、通用零件的选择和设计是教学中的重要内容。在教学中可以通过设计作业,如“凸轮机构设计”、“齿轮机构设计”及“轴系部件设计”等,使学生对常用机构和通用零件设计获得必要的工程实战训练,培养学生严谨的学习态度。“机械零件课程设计”是《机械设计基础》课程教学的重要环节。课程设计要让学生一方面加深对已学知识的掌握,培养自身综合运用所学知识和技能独立、灵活地分析问题和解决问题的能力,另一方面,课程设计也要让学生掌握使用工具书的方法和使用技术资料的技能,培养自身的设计能力和独立工作能力。此外,课程设计还要有利于学生形成良好读书习惯和自学能力,以满足自身的终身教育的需要。
(二)课程体系设计思路
1.整体教学设计
按照典型减速器设计的流程所必须的知识和能力结构,归纳《机械设计基础》课程学习领域的主要工作任务,选择一级直齿圆柱齿轮减速器设计作为载体,构建主体学习单元(学习情境),按照资讯、决策、计划、实施、检查与评估六步法,工学交替、任务驱动、项目导向,将真实生产过程和产品融入教学全过程,设计学习情境。并根据行业、企业标准建立《机械设计基础》课程教学体系,选定合适的载体,设计教学单元,完成教学设计。
本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,设计了4个学习主情境,分别以减速器机械联结的设计、减速器机械传动的设计、减速器轴系的设计和减速器的与密封为载体。4个学习情境包含17个学习性工作任务,把理论学习和实践训练贯穿其中。
2.单元教学设计
学习情境1:减速器机械联结的设计通过螺纹联结、键联接、销联结的设计计算,让学生熟悉机械零件的受力分析,熟悉杆件拉压变形、剪切变形、挤压变形的强度计算,熟悉螺纹联结、键联接、销联结的选用方法和工作原理,并掌握相应联结的设计与安装方法和工艺要求。
学习情境2:减速器机械传动的设计通过圆柱齿轮的设计计算,让学生熟悉齿轮失效形式、材料选择、热处理方法、各类齿轮受力分析和设计准则,并掌握相应的齿轮的选用方法。通过带传动的设计计算,让学生熟悉带传动的组成、工作原理、特点、类型和应用;V带传动;V带轮的常用材料和结构;带传动的安装、张紧和维护;了解同步齿形带传动简介。
学习情境3:减速器轴系的设计计算通过减速器轴的设计计算,让学生熟悉轴的材料及选择;轴的结构设计;轴强度的粗略计算;按扭转强度计算;按弯扭合成强度计算。通过减速器轴承的设计选择,让学生熟悉轴承功用、类型;滑动轴承类型、结构;轴瓦的结构及材料;液体与非液体摩擦轴承简介;滚动轴承类型、特点、精度及代号;滚动轴承失效形式;滚动轴承组合设计。通过减速器输出端的联轴器的设计选择,让学生熟悉联轴器的功用,类型、结构、特点和选择;离合器主要类型及其结构。
学习情境4:减速器的与密封通过减速器的与密封的设计,了解机械中有关与密封的基本知识。
减速器专用周:通过对减速器整体的设计,让学生掌握整个机械设计过程。教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿其中。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)启发引导式
机械设计基础是一门理论性和实践性很强的课程,我们在讲授理论知识的同时非常重视联系工程实际,重结论,重应用。例如在讲述摩擦的自锁概念时,列举大量常见的实例,启发学生去思考,并同时从反面提出问题,请学生回答并解释,以此来培养和提高学生独立思考的能力。
(二)多种教学方法进行组合
采用理论教学、多媒体教学、现场教学、实验教学、课堂讨论、做学合一及综合能力训练等教学手段相结合,常用机构讲解改变过去罗列式的教法,从创新的角度用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置有更广泛的了解,开阔眼界,学以致用。
《机械设计基础》课程实验是高职学生职业技能培养的重要环节,学生通过实验,可直接接触到生产一线的技术问题和操作技能问题。因此,该课程实验具有很强的针对性。如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验和减速器的结构分析和装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术,测量方法,从而接触和熟悉测量工具与设备。
采用课堂讨论方法调动学生的主观能动性,教与学融为一体,使学生成为课堂的主体。例如在讲授轴的设计时,先给出各种轴的结构,由学生从加工、装配、承载上讨论分析轴的特点,给出条件然后组织学生讨论,在教师的引导下,得出正确、合理的结论。使学生真正参与到教学中来,课堂气氛活跃,教学效果明显。
《机械设计基础》是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中应特别注重理论联系实际。例如,在讲解机构时,列举了实际机器(汽车、内燃机等)和日常生活中(客车上的折叠椅、缝纫机的踏板机构等)的应用实例,又特别介绍了与专业有关的金属切削机床(车床、铣床、牛头刨床等)应用实例,因而增强了基础课与专业课之间的联系。
(三)利用现代教学手段,激发学生学习兴趣
将多媒体教学手段引进课堂教学。在遵循教学基本规律和学生认识规律的基础上,恰当地制作CAI课件可以将传统教学手段难以表现的内容、教材中的重点和难点表达清楚。
利用生产现场拍摄的录像,再现范成法加工齿轮的过程及根切现象;利用多媒体动画片展现带传动中的弹性滑动现象、展现四杆机构的演化、展现各种间歇运动机构的原理、展示行星轮系与差动轮系的区别、齿轮的失效机理等等。通过多媒体课件直观而形象的展示出来。
如在齿轮一章授课过程中,学生对渐开线的形成等内容的理解较困难,若利用相关软件,编制并演示渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就理解了什么是渐开线,为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示、中心距的变化等又能使学生对渐开线齿轮的啮合特性有更深刻的理解,从而大大提高了课堂教学的效率和效果。
四、搞好课程设计,培养学生的综合技能
《机械设计基础》课程设计是综合本课程以及相关课程的理论知识、基本技能,独立完成机械传动装置或简单机械设计任务的一种途径,具有较强的实践性、综合性,是一次提升和整合知识的过程。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,同时教会学生查阅和使用各种资料和手册,熟悉国家有关标准和规范,掌握常用的设计方法和手段(如计算机绘图和计算机辅助设计等)。在选题上,仍以单级或两级直(斜)齿圆柱齿轮减速器设计为主。在课程后期,组织学生对该传动装置进行拆卸、安装和到减速器生产厂家现场参观,提前下发设计任务书,让学生进行一些前期的计算工作,最后通过编写设计计算说明书和答辩,提高学生对设计的论证能力和可行性分析能力。
课程结构决定课程功能。课程能否体现出它的创新价值,在一定程度上取决于课程结构是否有利于师生创造性的发挥和培养,能否为学生的创新提供宽松适宜的时空条件和环境,使学生积极、主动地创造性地学习和发展。教师应在教学中注重提高学生处理实践中具体问题的能力,形成课程知识与实践的连贯沟通,使学生逐步具备适应社会的能力,尽快成为国家需要的高技能应用型专业人才。
参考文献:
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三维CAD技术主要包括装配设计、实体建模等系统功能。以其对图样的档案管理和快速完成三维造型与设计的特点，在三维建模的基础上，逐步发展成为CAD技术的核心技术。打破了传统CAD技术只能在纸上作业的局限，融入计算机技术，解决了图纸在保存和利用上出现的问题，提高了图纸资料的安全性，满足了不同行业对设计的不同要求，将设计人员的想法通过三维特征等准确的表达出来。
2机械设计中三维CAD技术的具体运用
2.1形成阶段
在机械设计方案的形成中应用三维CAD技术，利用其编辑功能实现对零部件的排列组合。在机械设计方案中，对于所需的零部件要加以重组和加工，使其排列和组合达到合理，这样才能确定最终的机械设计方案。三维CAD技术可以将较为复杂的零部件进行拆分和旋转等，经过排列组合得到合适的零部件结构，使机械设计工作能够顺利开展。另外三维CAD技术中CAD/CAM软件可以利用曲面造型、数据分析和平面设计等方式，统一管理和应用这些数据，注重对该软件的开发与利用，将有利于促进机械设计方案的按时保质完成效率。
2.2建模阶段
机械设计的建模过程中三维CAD技术的应用最为普遍，三维CAD技术因其自身的直观性特点，能够呈现出更为直观的设计方案，有助于相关的设计人员根据直观的建模发现其不足，并找到设计方案中潜在的弊端。三维CAD技术中主要的建模有三种方式。首先是表面模型的三维实体建模。它主要适用于比较简单的物理模型的建模，如圆柱体、圆形、球形等，将这些简单物体的内在零件分解成无数个个体，逐一的进行分析，然后在进行实体建模工作。其次是实体模型的三维实体建模，主要应对较为复杂的零件结构，通过一定的计算方式，根据设计人员的意图对图形等进行排列组合，找到合理的实体模型促进设计方案的完成。最后是线框模型三位实体建模。根据机器运行中的相关信息资料，分析其具体的运动位置，然后依据零件所处的相应的坐标数据进行建模，生成最终的实体模型。另外三维CAD技术还具有检查的功能。设计人员可以利用三维CAD技术中的资源查找器找出出现问题的零件，及时发现其弊端并加以改造和更新。有效的避免了机械因零件出现故障而导致的损害。
2.3CAE软件应用阶段
在接卸应用中要将三维CAD技术应用到CAE软件中，使其共同协作，促进机械设计方案的完成。机械设计中的CAE软件是机械工程设计中的一种计算机的辅助工程软件。它自身具有很多的功能，如孙段设计和分析的循环周期、查找产品事故的原因和优化产品设计等。机械设计中的CAE软件最大的作用就是优化机械结构设计，合理分析和对比机械设计方案中产生的数据信息，做出最佳的机械设计方案。将三维CAD技术应用到CAE软件中，主要是在三维CAD技术对零件进行基本的数据确定并建立相应的模型之后，通过CAE软件对其进行具体的分析，计算出最符合规定的零件的规格。通过这种结合降低对零件的损耗，延长机械的使用寿命。
3对三维CAD技术的展望
3.1规范化发展
三维CAD技术的规范化发展，将会越来越符合未来的发展趋势，在追求强大的基础上，加强与实际的联系。对于三维CAD技术的规范化发展主要注重在数据交换格式、数据模型和计算机辅助资源三个方面的规范化。另外还要重视对STEP体系的应用，将其融入到三维CAD技术中，达到良好的结合，及时的解决在设计中参数化模型出现的传输问题。
3.2集成化发展
三维CAD技术在未来的发展中集成化性质将更加显著，三维CAD技术集成了网络数据库、计算机硬件等多个领域的应用技术，不单单是一种独立存在的技术，它是和多项计算机技术共同协作的，另外它还集成了制造资源管理、计算机辅助制造和管理信息系统。随着科学及水平的提高，三维CAD技术的集成化程度也将加深，人们也将更关注其在计算机中CAD/CAM的集成，为机械设计带来便利。
3.3智能化发展
随着设备智能化的发展，三维CAD技术在未来的发展中也将越来越智能化。三维CAD技术是设计人员借助计算机载体，把实际生产生活中的技术和经验通过参数编入程序，然后建立一个计算机内部的数据库，增强计算机的判断力和辨认能力的一项技术。三维CAD技术将随着科学技术的发展，不局限于提供画图和建模的功能，还会提供参数设计和特征造型的功能，三维CAD技术在未来的发展中将实现工程数据集聚到数据模型中的功能，在机械设计应用中使设计人员能够最大限度的发挥技能，实现其设计的理想标准，同时提高设计人员的工作效率。
4结论
【关键词】CAD技术；机械设计；应用
随着时代的发展，CAD技术在机械设计中逐渐占据重要地位。其中，CAD技术的运用在为机械设计的信息化提供了一定的基础，对机械设计的水平进行了全方位的提高。其中，CAD技术的发展在一定程度上满足了现代化机械设计的发展需求，为机械设计提供了强大的技术保障。
1 CAD技术的功能
其一，是具有一定的分析功能以及科学的计算功能：在对CAD技术运用的过程中，能够科学计算设计中的数字仿真模拟、有限元、可靠性以及动态分析，从而完成相关产品的优化设计。
其二，是交换功能以及数据管理：在CAD技术中，对数据库进行管理，不同的CAD系统之间的接口功能以及数据交换功能也不尽相同。
其三，是图形的处理功能：在CAD技术中，拥有着三维几何造型、图形输人输出功能、二维交换图形技术以及图形仿真模拟等功能。
2 CAD技术在机械设计中对传统技术的影响
2.1 创新性
CAD技术的运用使机械设计的质量得到了本质上的改变，在一定程度上改进了传统设计技术中的不足。在对机械设计的过程中，CAD技术相较于传统设计技术而言更具有创新性。传统设计技术中，对实践经验更加注重，在设计中多采用改型、仿照以及类比等设计方式，没有足够的创新性。而在机械设计中对CAD技术运用的过程中，可以使设计的立体效果更加明显，使设计者在设计过程中的创新思维得到更大程度的激发，从而使设计出的产品更加具有创新性。
2.2 信息化
CAD技术的运用在为机械设计的信息化提供了一定的基础。在对CAD技术运用的过程中，其相关的设计技术可以是机械设计的整个过程全部计算机化，还可以在对设计产品进行加工之前，对其设计运用三维技术设计进行观察检验，从而使设计中的不足以及缺陷能够被技术发现，得到及时的改良，从而使设计时间在一定程度上缩短，使设计质量得到相应的提高。
3 CAD技术在机械设计中的应用
在机械设计中的CAD技术运用的过程中，其具体应用主要体现在装配图和零件的实体生成、模具集成制造、机械CAE应用以及多维几何绘图等几个方面。其中，CAD技术在运用的时候对传统设计方法以及设计手段进行了更新，在一定程度上摆脱了传统设计中存在的存在的不足和束缚，在设计观念中融入了现代设计的特点，从而使机械制造业得到了飞速的发展。
3.1 装配图和零件的实体生成
在对CAD技术运用的过程中，其三维建模形式主要有表面模型、实体模型以及线框模型等三种形式。其中，在一些具有实体建模功能的CAD系统中都会拥有一些相对基本的体系，系统中会提供六种基本的体系，圆柱体、立方体、圆锥体、楔形体、球体以及环状体等。在设计的过程中，对一些相对简单的零件进行结构掌握以及分解，对分解出的基本体运用相关的三维技术进行实体造型，最后对布尔运算对其进行并、差、交等操作，从而使零件相关的三维实体模型得以建成。另外，对一些不能进行分解的零件，相关人员可以通过运用二维几何元素构成对零件的截面轮廓进行定义，然后再对三维实体造型进行运用。
3.2 模具集成制造
随着我国经济以及科技的飞速发展，制造业中相关的生产技术也得到了相应的提高，从传统的设计模式向着信息化不断转变。在相对完整的CAD技术中，都会具有图形编辑、曲面造型、仿真模拟、三维绘图、数控加工、有限元分析以及动态显示等模块。其中，工程数据库是这些模块的前提基础，而其主要来源是零件的实体造型。
3.3 机械CAE的应用
在机械CAE相关系统中，拥有着动力学、强度评价、寿命评估、结构优化设计以及工程数值分析等多种功能。在对物品的造型解决之后，对CAE系统对其中包含的寿命、刚度、动态特性、强度以及合理性等问题进行解决。
3.4 多维几何绘图
在对机械进行设计的过程中，一般拥有着数据以及图形等两种需要进行处理的信息。在设计的过程中，绘图占用极大的比重，而随着其相关技术的不断发展，CAD系统中绘图软件的功能技术也得到了不断的强化。其中，在CAD相关的绘图软件中，还具有图形编辑、文字、调用图块、交互式绘图、标准尺寸、实现图像交换以及区分层次等多种主要功能。
4 结束语
综上所述，在机械设计中的CAD技术运用的过程中，其具体应用主要体现在装配图和零件的实体生成、模具集成制造、机械CAE应用以及多维几何绘图等几个方面。CAD技术在运用的时候对传统设计方法以及设计手段进行了更新，在一定程度上摆脱了传统设计中存在的存在的不足和束缚，在设计观念中融入了现代设计的特点，从而使机械制造业得到了飞速的发展。另外，在机械设计中对CAD技术运用的时候，还可以使设计的立体效果更加明显，使设计者在设计过程中的创新思维得到更大程度的激发，从而使设计出的产品更加具有创新性。
【参考文献】
[1]高雄.CAD技术在机械设计中的应用[J].机电信息，2012，25（3）：192-193.
