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時間：2023-03-23 15:23:25
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1CAD技術的發(fā)展
CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產(chǎn)品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產(chǎn)品的設計效率飛速地提高?，F(xiàn)已將計算機輔助制造技術（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統(tǒng)（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設計是決定產(chǎn)品命運的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設計工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結合人工智能技術的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設計技術、智能活動是由設計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規(guī)設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。
2三維CAD技術在機械設計中的優(yōu)點
通過實際應用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在以下幾點:
2.1零件設計更加方便
使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。
2.2裝配零件更加直觀
在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。
2.3縮短了機械設計周期
采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進行新機械的開發(fā)設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產(chǎn)品。
2.4提高機械產(chǎn)品的技術含量和質量
由于機械產(chǎn)品與信息技術相融合,同時采用CADCIMS組織生產(chǎn),機械產(chǎn)品設計有了新發(fā)展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設計、運動方針和優(yōu)化設計等,保證了產(chǎn)品的設計質量。同時,大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產(chǎn)品的質量。
3CAD技術在機械設計中的應用
3.1零件與裝配圖的實體生成
3.1.1零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。
對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。
3.1.2實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現(xiàn)。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學技術的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術不斷提高,從普通機床到數(shù)控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計算機化方向發(fā)展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現(xiàn)代制造技術。
一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數(shù)控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應以工程數(shù)據(jù)庫為基礎,進行統(tǒng)一管理,而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。
3.3機械CAE軟件的應用
機械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結構優(yōu)化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。
4CAD前沿技術與發(fā)展趨勢
4.1圖形交互技術
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具,務求易學好用,得心應手。一個友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態(tài)導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術
也正在研究之中。
4.2智能CAD技術
CAD/CAM系統(tǒng)應用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫,及時準確地向設計師提品開發(fā)所需的知識和幫助,智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設計新手也能做出好的設計來,現(xiàn)代設計的核心是創(chuàng)新設計,人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中,用智能設計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設計制造,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。
4.3虛擬現(xiàn)實技術
虛擬現(xiàn)實技術在CAD中已開始應用,設計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品,可以從人機工程學角度檢查設計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題,及早看到新產(chǎn)品的外形,從多方面評價所設計的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續(xù)發(fā)展的一個重要方向.另外,隨著協(xié)同技術、網(wǎng)絡技術、概念設計面向產(chǎn)品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發(fā)展,利用基于網(wǎng)絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術,實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設計和制造,已成為機械設計制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
參考文獻
[1]黃森彬主編.機械設計基礎.高等教育出版社.
[2]榮涵銳.新編機械設計CAD技術基礎〔M〕.北京:機械工業(yè)出版社,2002.
一、機械零部件傳統(tǒng)的設計局限
傳統(tǒng)機械零部件的設計帶來了運用中出現(xiàn)的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、表面剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn)，都是機械零部件傳統(tǒng)的設計局限性所產(chǎn)生的。機械機械零部件設計是人類為了實現(xiàn)某種預期的目標而進行的一種創(chuàng)造性活動。傳統(tǒng)機械機械零部件設計的特點是以長期經(jīng)驗積累為基礎，通過力學、數(shù)學建模及試驗等所形成的經(jīng)驗公式、圖表、標準及規(guī)范作為依據(jù)，運用條件性計算或類比等方法進行設計。傳統(tǒng)設計在長期運用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設計方法，但是它有很多局限：在方案設計時憑借設計者有限的直接經(jīng)驗或間接經(jīng)驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設計既不充分又不系統(tǒng)，不強調創(chuàng)新，因此很難得到最優(yōu)方案；在機械零部件設計中，僅對重要的零部件根據(jù)簡化的力學模型或經(jīng)驗公式進行靜態(tài)的或近似的設計計算，其他零部件只作類比設計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統(tǒng)設計偏重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實現(xiàn)，忽略人―機―環(huán)境之間關系的重要性；傳統(tǒng)設計采用手工計算、繪圖，設計的準確性差、工作周期長、效率低。
二、創(chuàng)新思維機械零部件的設計思想
機械零部件設計的本質是創(chuàng)造和革新?，F(xiàn)代機械機械零部件設計強調創(chuàng)新設計，要求在設計中更充分地發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產(chǎn)品。
（一）運用創(chuàng)造思維
設計者的創(chuàng)造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現(xiàn)，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達能力、自控能力、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創(chuàng)造表達出新成果的整個創(chuàng)造活動的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力和素質、加強創(chuàng)新實踐等方面著手。設計者不是把設計工作當成例行公事，而是時刻保持強烈的創(chuàng)新愿望和沖動，掌握必要創(chuàng)新方法，加強學習和鍛煉，自覺開發(fā)創(chuàng)造力，成為一個符合現(xiàn)代設計需要的創(chuàng)新人才。
（二）運用發(fā)散思維
發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規(guī)，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯(lián)結在一起”的問題，常規(guī)的辦法有螺紋聯(lián)結、焊接、膠接、鉚接等，但運用發(fā)散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一，在技術創(chuàng)新和方案設計中具有重要的意義。
（三）運用創(chuàng)新思維
創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規(guī)思維基礎上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產(chǎn)生新的結果的思維活動過程就是創(chuàng)新思維。機械機械零部件設計的過程是創(chuàng)新的過程。設計者應打破常規(guī)思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結構、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。
三、科學的進行機械零部件設計
（一）把握機械零部件設計的主要內容
機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基礎。機械零部件設計的主要內容包括：根據(jù)運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結構構形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應滿足的要求是由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。
（二）嚴格計算機械零部件的失效形式
機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據(jù)的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷（下轉第57頁）（上接第58頁）的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內。三是振動穩(wěn)定性準則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準則要求所設計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應合理設計其結構及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當零部件過度磨損后，將改變其結構形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設計時應采取措施，力求提高零部件的耐磨性。
（三）正確選擇機械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部件表面質量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關系到產(chǎn)品的質量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機械零部件的設計和制造過程中，對于不同類型的機器，其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設計工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實際出發(fā)，全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟性，才能作出合理的選擇。
（四）全面優(yōu)化機械零部件設計方法
要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械結構強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷發(fā)展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準則和方法正在形成。計算機輔助設計（CAD）是把計算機技術引入設計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設計方法。CAD技術促成機械零部件設計發(fā)生巨大的變化，并成為現(xiàn)代機械設計的重要組成部分。目前，CAD技術向更深更廣的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下基于專家系統(tǒng)的智能CAD；CAD系統(tǒng)集成化，CAD與CAM（計算機輔助制造）的集成系統(tǒng)（CAD/CAM）；動態(tài)三維造型技術；基于并行工程，面向制造的設計技術（DFM）；分布式網(wǎng)絡CAD系統(tǒng)。
【參考文獻】
[1]王啟，等．常用機械零部件可靠性設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996．
[2]隋明陽．機械設計基礎[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002．
如何將中國傳統(tǒng)文化融合到現(xiàn)代廣告設計中去?其作用又有哪些?這自然不是簡單的問題，對于傳統(tǒng)文化我們是照搬照抄，還是將傳統(tǒng)文化放置一邊，不予理睬?筆者認為好的設計應著重于人與人、人與空間和人與自然的融合上，是對傳統(tǒng)文化的再創(chuàng)造。而這種再創(chuàng)造是在理解的基礎上，用現(xiàn)代的審美觀對傳統(tǒng)的一些元素加以改造、提煉和運用，使其更富有時代的特征：或者把傳統(tǒng)的造型方法與表現(xiàn)形式運用到現(xiàn)代設計中來表達設計的理念，體現(xiàn)民族個性，這是對傳統(tǒng)文化再創(chuàng)造的理解。中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設計的融合作用究竟體現(xiàn)在哪些方面呢?
一、中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設計構圖的作用
所謂傳統(tǒng)文化，是指中國幾千年文化發(fā)展史中在特定的自然環(huán)境、經(jīng)濟形式、政治結構、意識形態(tài)的作用下形成、積累和流傳下來，并且至今仍在影響著當今文化的“活”的中國古代文化，這些文化又包含了國畫、剪紙、建筑、皮影、雕刻等等。而傳統(tǒng)文化又與廣告有著不解之緣，兩者在構圖上的融和關鍵在于廣告設計中傳統(tǒng)美學的審美性。之前我們說過；中國是一個歷史文化古國，每個人都受到傳統(tǒng)文化的熏陶，這必然導致我們對“美”的崇拜和追求觀念不同與西方國家，形成具有中國傳統(tǒng)文化獨色的廣告作品。因此，中國傳統(tǒng)美學的審美性影響著廣告設計作品中“美”的體現(xiàn)，也影響著中國傳統(tǒng)文化的繼承和發(fā)展。
我們都知道廣告設計是屬于“瞬間藝術”，人們駐足于前的時間短，視線集中的程度有限，要想在這苛刻的條件下給人留有印象，廣告的設計就不能太過于復雜，必須要做到一目了然，簡潔明確，使人在一瞬之間、一定距離外能看清楚所要宣傳的事物。為了達到這個目的，廣告的設計總是盡可能采取假定的設計手法，將不同時間、空間發(fā)生的活動組合在一起，并經(jīng)常運用象征手法，啟發(fā)人們的聯(lián)想來吸引消費者。所以在廣告構圖中，要突出重點，就要刪去次要的細節(jié)，甚至是背景。這種設計手法與國畫處理構圖的手法一致。例如：在國畫構圖中要求“以一當十”、“以少勝多”的精煉：或者“計白當黑”、“無畫處皆成妙境”的簡潔；“疏可走馬，密不透風”的對比關系等。由此我們可以看出，在現(xiàn)代廣告設計中，構圖要概括集中，突出醒目地表達所要宣傳的事物，表現(xiàn)物與物之間的內在聯(lián)系，賦予畫面更廣泛的含義并使人們在有限的畫面中能聯(lián)想到更廣闊的生活，感受到新的意義。我們只有將中國傳統(tǒng)文化的精髓融合到現(xiàn)代廣告設計的理念中去，才能使民族傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代廣告設計真正的融為一體，從而增強廣告設計的傳播效率與文化藝術意蘊。另外，傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代廣告設計的融和還可以有效增加廣告的附加價值，傳統(tǒng)文化由于自身特有的功能性和特殊的文化底蘊，本身就具有“滿足人們精神需要”的價值，這種價值可以在現(xiàn)代廣告設計中起到增強附加價值的作用。
二、中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設計構思的作用
在現(xiàn)代廣告設計中，我們在跟隨西方現(xiàn)代設計潮流的時候，已不滿足于純粹跟隨，開始對傳統(tǒng)文化進行探索，并應用傳統(tǒng)文化的構思方法來結合現(xiàn)代廣告設計，體現(xiàn)中國傳統(tǒng)文化的意蘊及自身的文化內涵，把握并創(chuàng)造出具有東方特色的廣告設計作品。廣告設計是一種“瞬間藝術”，好的廣告作品不僅要讓人“一目了然”，還要“一見傾心”，為它所吸引，留下深刻的印象。這就要求在廣告設計中要具備精湛的構思。清代一位學者曾說過，一幅畫“與其令人愛，不如使人思”，好的廣告設計作品也是如此。它要讓人聯(lián)想、引起人的美好愿望、表現(xiàn)意境，就要有手段，我們稱之為“意匠”。如：“獨具匠心”指的就是別人沒有想到的你想到了，這也是在廣告設計中我們經(jīng)常提到的一種構思方法。“意匠”具體說來就是選材(先取最精粹部分)、剪裁(去污存清)、夸張(強調形象的特征)、經(jīng)營位置(構圖)、表現(xiàn)(選項用恰當?shù)募挤?等，而這一切，恰恰是我國廣告設計者最為常用的構思手段。
三、中國傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代廣告設計內容的作用
傳統(tǒng)文化是現(xiàn)代廣告?zhèn)鞑コ晒Φ幕A，而現(xiàn)代廣告?zhèn)鞑t是因為傳統(tǒng)文化的滋養(yǎng)才具備了強勁的精神發(fā)散效力，“越是民族的就越是世界的”這句話在一定程度上對于廣告同樣適用。中國傳統(tǒng)文化源遠流長，怎樣在廣告設計的內容上體現(xiàn)傳統(tǒng)文化的精髓??這是我們值得深思的問題。筆者認為應從一個“意”字開始，廣告設計內容上的意字，指的是傳統(tǒng)文化所要表達的意蘊，也是意味深長之意?！耙狻笔莻鹘y(tǒng)文化在內容設計上的關鍵，也適合于現(xiàn)代廣告設計所提出的吉祥如意的設計理念，更符合中國人在廣告設計上的要求。例如：腦白金的廣告語“今年孝敬咱爸媽，送禮還送腦白金”、“今年過節(jié)不收禮，收禮還收腦白金”，就是利用了中國傳統(tǒng)文化對“意”的理解。中國自古就有尊老愛幼、孝敬父母的傳統(tǒng)美德，“腦白金”定位成一種禮品，并且是一種能帶給人健康的禮品，極力宣傳送禮更要送健康的“意”念。這個觀念定位恰好順應了中國的傳統(tǒng)，為廣大消費者所能接受，從而有效地樹立了企業(yè)、品牌形象。整個廣告根植于中華民族傳統(tǒng)文化，是有強烈的現(xiàn)代氣息，既符合了廣告主的要求，又達到了準確的廣告定位。
1 機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向
機械設計制造及其自動化是機械技術和電子技術為主體、多門技術學科相互滲透相互融合的產(chǎn)物，是在發(fā)展工程中逐步完善的一門新興的邊緣學科。實現(xiàn)機械自動化改變了工業(yè)的產(chǎn)品結構、技能結構并且使得機械工業(yè)的生產(chǎn)及管理發(fā)生了重大變化。
機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)具備機械設計制造基礎知識與應用能力，能在工業(yè)主產(chǎn)第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發(fā)、應用研究、運行管理和經(jīng)營銷售等方面工作的高級工程技術人才.
科學技術是第一生產(chǎn)力，隨著科學技術的發(fā)展，機械設計及其自動化已經(jīng)成為一門獨特的新興學科，那未來發(fā)展的方向如何？
我國從20世紀80年代開始進行機械設計及其自動化研究，但同美歐日特別是日本相比，距離很大，我國起步晚、發(fā)展程度低是一個毋庸置疑的社會事實，我國是世界上最大的發(fā)展中國家，因此，發(fā)展機械實際制造及其自動化應該與我國基本國情相適應。立足于基本國情，實現(xiàn)機械設計制造及其自動化的高效穩(wěn)步發(fā)展。
1.1 把機械設計制造與機電一體化進行有效結合
機電一體化是機械自動化的高級形態(tài)，是機械工業(yè)發(fā)展的延伸，也是機械工業(yè)的重要的發(fā)展方向。機電一體化改變了人類對機器的看法，機電一體化使得機器不在是冷冰冰的鋼鐵，是機器擁有了智能化的特點。改變了機器的模式。
1.2 把機械設計制造與信息技術有機結合
現(xiàn)代社會信息技術已經(jīng)成為人類不可分離的一部分，隨著信息技術的強大，機械設計制造沒有跟上信息技術發(fā)展的腳步。信息技術日新月異，但在我國，大部分的機械制造乃至大部分的工廠都是以密集的人力勞動為主，隨著勞動力成本的上升，這些工廠面臨市場的洗禮，實時轉型成為工廠生存的關鍵。機械制造與計算機結合，可以有效的把人從繁重的體力勞動中解放出來，實現(xiàn)我國從勞動密集型向知識密集型轉型，增加企業(yè)抵抗市場洗牌的能力，增強抗風險能力。
1.3 在機械設計制造與信息技術結合的基礎上實現(xiàn)機械自動化的網(wǎng)絡化
同計算機一樣，網(wǎng)絡也成為人們生活的一部分，機械的制造、組裝、推廣都離不開網(wǎng)絡，特別是機械成品的使用和推廣離不開網(wǎng)絡的作用。
1.4 機械設計制造及其自動化同樣要走可持續(xù)發(fā)展之路
環(huán)境污染已經(jīng)成為當今社會一個很重要的問題，前些年，我們一味追求經(jīng)濟效益，犧牲了環(huán)境，現(xiàn)在我們正在品嘗環(huán)境污染的惡果，特別京津冀地區(qū)飽受霧霾的侵襲。從食品工業(yè)的機械自動化來看，我國和其他國家有著很大的差距。本身機械工業(yè)是一個污染比較強的工業(yè)類型，發(fā)展見效快的低成本自動化技術，潛力大、前景好、投資不多、見效快，是比較符合我國現(xiàn)階段的工業(yè)水平，但在發(fā)展過程中，要節(jié)約能源、減少耗材，走綠色化、可持續(xù)化之路，總之，經(jīng)濟不應該以環(huán)境作為代價。
1.5 機械設計制造及其自動化需要較強的自學和創(chuàng)新能力
理論是實踐的基石，因此，在本專業(yè)的學習中，要注重對專業(yè)知識的學習，只有打下良好的專業(yè)基礎，才能在實踐中學以致用?，F(xiàn)代社會技術日新月異，只具備良好的專業(yè)素質也是遠遠不夠的，我們要在專業(yè)知識的基礎上增強自身的創(chuàng)新能力。把理論和創(chuàng)新能力結合，才能跟上科技發(fā)展的步伐。
機械設計制造及其自動化并不是單純的機械零部件的加工，本專業(yè)涉及范圍較廣，不僅要去具備本專業(yè)必需的制圖、計算、實驗、測試、文獻檢索和基本工藝操作等基本技能；還要具備本專業(yè)領域內某個專業(yè)方向內所必要的專業(yè)知識，了解其科學前沿發(fā)展趨勢。
2 機械設計制造及其自動化的發(fā)展前景
機械設計制造及其自動化涉及到很多專業(yè)，正如本論文所闡述的觀點，本專業(yè)需要的機電一體化、網(wǎng)絡計算機乃至環(huán)境保護有機結合，因此機械制造及其自動化專業(yè)要求學員利用一切能夠利用的時間去學習、鍛煉，到基層到工廠，在實踐中發(fā)現(xiàn)自己理論上的不足和欠缺，只有把理論和實際工作經(jīng)驗完美結合，才能完成從理論到實踐的“蛻化”。
現(xiàn)代社會，競爭最激烈的是人才的競爭，機械類專業(yè)的就業(yè)，除了教學、營銷外，常見的還有生產(chǎn)總監(jiān)、設備物流管理、開發(fā)機械產(chǎn)品、開發(fā)儀器乃至武器，甚至一些模具的設計制造，更有甚者CNC工程師等等， 中國加入世界貿易組織后，對機械方面的人才需求日益強烈，機械方面人才就要迎來復蘇的春天。
自己的路需要自己去行走，自己的人生需要自己去拼搏，就業(yè)也是需要個人的興趣和能力的，所謂“干一行愛一行”只有愛一行才能干好一行。
無論一個社會的文明發(fā)展到什么程度，都離不開機械制造，它是人類生活的物質基本保障，因此，在目前形勢下，我國機械設計制造及其自動化的發(fā)展現(xiàn)狀和前景都是非常好的行業(yè)。
關鍵詞：機械設計；CAD技術
1CAD技術的發(fā)展
CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產(chǎn)品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產(chǎn)品的設計效率飛速地提高?，F(xiàn)已將計算機輔助制造技術（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統(tǒng)（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設計是決定產(chǎn)品命運的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設計工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結合人工智能技術的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設計技術、智能活動是由設計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規(guī)設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。
2三維CAD技術在機械設計中的優(yōu)點
通過實際應用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在以下幾點:
2.1零件設計更加方便
使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。
2.2裝配零件更加直觀
在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。
2.3縮短了機械設計周期
采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進行新機械的開發(fā)設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產(chǎn)品。
2.4提高機械產(chǎn)品的技術含量和質量
由于機械產(chǎn)品與信息技術相融合,同時采用CADCIMS組織生產(chǎn),機械產(chǎn)品設計有了新發(fā)展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設計、運動方針和優(yōu)化設計等,保證了產(chǎn)品的設計質量。同時,大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產(chǎn)品的質量。
3CAD技術在機械設計中的應用
3.1零件與裝配圖的實體生成
3.1.1零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。
對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。
3.1.2實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現(xiàn)。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學技術的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術不斷提高,從普通機床到數(shù)控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計算機化方向發(fā)展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現(xiàn)代制造技術。
一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數(shù)控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應以工程數(shù)據(jù)庫為基礎,進行統(tǒng)一管理,而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。
3.3機械CAE軟件的應用
機械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結構優(yōu)化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。
4CAD前沿技術與發(fā)展趨勢
4.1圖形交互技術
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具,務求易學好用,得心應手。一個友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態(tài)導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術也正在研究之中。
4.2智能CAD技術
CAD/CAM系統(tǒng)應用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫,及時準確地向設計師提品開發(fā)所需的知識和幫助,智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設計新手也能做出好的設計來,現(xiàn)代設計的核心是創(chuàng)新設計,人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中,用智能設計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設計制造,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。
4.3虛擬現(xiàn)實技術
虛擬現(xiàn)實技術在CAD中已開始應用,設計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品,可以從人機工程學角度檢查設計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題,及早看到新產(chǎn)品的外形,從多方面評價所設計的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續(xù)發(fā)展的一個重要方向.另外,隨著協(xié)同技術、網(wǎng)絡技術、概念設計面向產(chǎn)品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發(fā)展,利用基于網(wǎng)絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術,實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設計和制造,已成為機械設計制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
參考文獻
[1]黃森彬主編.機械設計基礎.高等教育出版社.
[2]榮涵銳.新編機械設計CAD技術基礎〔M〕.北京:機械工業(yè)出版社,2002.
主要課程：工程力學、機械設計基礎、電工與電子技術、微型計算機原理應用、機械工程材料、制造技術基礎。主要實踐性教學環(huán)節(jié)：包括軍訓，金工、電工、電子實習，認識實習，生產(chǎn)實習，社會實踐，課程設計，畢業(yè)設計(論文)等，一般應安排40周以上。
主要專業(yè)實驗：現(xiàn)代制造技術綜合實驗、測試與信息處理實驗。
專業(yè)選修課：機械動力學、軟件工程、網(wǎng)絡技術、多媒體技術及應用、數(shù)據(jù)庫原理及應用、機械創(chuàng)新設計、工業(yè)機器人基礎、機械故障診斷學、文獻檢索、專業(yè)外語、有限元方法、機械優(yōu)化設計、工藝過程自動化、先進制造技術、特種加工、成組技術與CAPP、智能機械概論、微小機械概論、虛擬樣機技術、市場營銷學、在線檢測與控制、實用控制系統(tǒng)設計、數(shù)控機床與編程。
機械設計制造及自動化專業(yè)就業(yè)前景如何
機械制造是制造業(yè)的重要組成部分，其作為國民經(jīng)濟各個技術部門的基礎裝備，對于調整并完善中國的工業(yè)體系具有重要的作用。處于技術創(chuàng)新時代的今天，工業(yè)企業(yè)要獲得長足發(fā)展，就要對于機械設計制造及其自動化技術進行深入而系統(tǒng)地研究，以不斷地擴展其應用領域，提高其應用價值。長期以來，中國在該項領域研究中獲得了一定的成績，但是相比較于工業(yè)發(fā)展國家，中國在機械自動化領域中的研究還相對薄弱。對于中國的機械設計制造及其自動化的未來發(fā)展趨勢進行探究成為了重點研究課題。
1 現(xiàn)代分析機械設計制造及自動化技術淺析
作為傳統(tǒng)工科專業(yè)中重要的一種，機械設計制造對于國家經(jīng)濟發(fā)展與技術發(fā)展有著重要的意義，并且機械設計制造的技術也在不斷的發(fā)展當中。但是，隨著外界經(jīng)濟環(huán)境的快速發(fā)展，機械設計制造技術水平也面臨著新的挑戰(zhàn)和壓力。傳統(tǒng)機械設計制造技術存在著一定的缺陷和不足，不能更好的適應現(xiàn)代工業(yè)水平的發(fā)展需求。自動化技術是近年來隨著技術不斷發(fā)展而出現(xiàn)的新技術，是現(xiàn)代科學技術的結晶，是基于傳統(tǒng)技術的發(fā)展，并且廣泛的應用在機械設計制造過程中。自動化技術的應用，對于機械設備產(chǎn)品的自身價值提供了更多的價值。機械產(chǎn)品融入自動化技術，通過信息處理和交互，實現(xiàn)了更多的功能，突破了傳統(tǒng)機械設備的技術水平限制。機械設計制造與自動化技術的同步發(fā)展和相互交融，提高了機械產(chǎn)品的使用效率和安全性，對于提高生產(chǎn)力有著至關重要的意義。
自動化技術是以計算機技術、信息技術為主要內容，并且融合其他學科來滲透和發(fā)展的，是一門綜合性學科專業(yè)。自動化技術的應用，對于傳統(tǒng)機械設計制造行業(yè)造成了深遠的影響，并且賦予機械設計制造行業(yè)了很多新的內容與定義。例如，在機械制造行業(yè)生產(chǎn)過程中，需要對于制造過程的工藝進行嚴格的控制，并且有著高度的變量精確性要求。自動化技術的應用，通過電子信息技術，達到了對工藝變量的精確控制，實現(xiàn)了高效的無人化管理，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
2 分析機械設計制造及自動化技術發(fā)展
現(xiàn)階段，我國機械設計制造及自動化專業(yè)技術正處于一個飛速發(fā)展的階段，并且也取得了一系列的相關研究成果。但是，與其他國際社會上的發(fā)達國家專業(yè)水平相比，還存在一定的差距。機械設計制造及自動化技術的發(fā)展方向從現(xiàn)代社會的發(fā)展趨勢來看，大體可分為網(wǎng)絡信息化、智能化、模塊化、綠色化與生活化的趨勢，下面筆者就這幾個技術發(fā)展的趨勢方向進行分析。
第一，信息網(wǎng)絡化發(fā)展。信息網(wǎng)絡技術已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的一個重要技術，并且對于各行各業(yè)都帶來了深入的影響。機械設計制造及自動化技術也受到信息網(wǎng)絡技術的影響，其專業(yè)深度與廣度得到了大幅度的提升。很多基于信息網(wǎng)絡技術的新技術應用于自動化技術當中，使得很多遠程監(jiān)控、信息交互等都得到了實現(xiàn)。例如，在企業(yè)生產(chǎn)機械設備的過程中，通過遠程監(jiān)控，可以使管理者實時的掌握企業(yè)生產(chǎn)情況，并且對于設備生產(chǎn)狀態(tài)進行控制和調整，提高了對生產(chǎn)過程的控制能力。與此同時，在企業(yè)生產(chǎn)的過程中，自動化技術與信息網(wǎng)絡技術相結合，實現(xiàn)了不同生產(chǎn)部門之間的信息交流與共享，更好的提高了不同生產(chǎn)部門之間的配合程度，有效的提高了生產(chǎn)質量和生產(chǎn)效率，是現(xiàn)代機械制造行業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的不可或缺的重要動力之一。
第二，智能化與模塊化發(fā)展。智能化是一個重要的標準，是區(qū)別傳統(tǒng)機械與現(xiàn)代機械的一個重要指標。智能化是機械產(chǎn)品的發(fā)展目標，是提高機械產(chǎn)品自身適應現(xiàn)代生產(chǎn)與社會需求的重要前提。通過智能化技術的應用，可以更好的拓展機械設備的應用范圍。模塊化是現(xiàn)代社會生產(chǎn)中一個重要的思想，通過模塊化思維的推廣，使得機械產(chǎn)品從研發(fā)到使用的效率都得到了大幅度的提高，標準化建設成為可能，有效的促進了機械制造業(yè)的規(guī)范、標準的發(fā)展。
第三，綠色化與生活化發(fā)展?，F(xiàn)代社會的一個重要發(fā)展理念就是可持續(xù)化，持續(xù)發(fā)展是保證人類長遠生存的關鍵。機械產(chǎn)品的研究與生產(chǎn)，其根本目的是為了促進社會發(fā)展，為人們營造舒適的生活環(huán)境。機械設計制造及自動化技術的發(fā)展必須以綠色化為根本目標。通過環(huán)保技術的應用，提高機械產(chǎn)品的循環(huán)利用，進而為后續(xù)生產(chǎn)降低成本。機械產(chǎn)品應該與人類的生活進行深入的融合，并且體現(xiàn)出機械制造業(yè)的技術密集和知識密集的特點。機械設計制造及自動化技術融入生活的一個重要特點就是，農業(yè)生產(chǎn)、辦公、居住等多方面的內容都實現(xiàn)了自動化，為人類生活帶來了極大的便利。
3 結束語
機械自動化方便了機械工業(yè)的技術結構、產(chǎn)品結構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理等方方面面，作為工業(yè)技術的一個門類，它值得我們投入一定的精力去了解、認識?；蛟S我們以后不會從事這方面的工作，但是了解機械設計制作自動化技術之后，我們才能更加堅定的支持它的發(fā)展。現(xiàn)在我國的任何企業(yè)都離不開機械的設計與制作，而機械設計制作自動化也跟我們的生活密切相關，這是不容否認的。希望，在未來不但是國家企業(yè)重視機械設計制作自動化技術，而且更多的人能為其發(fā)展投入自己的精力。
參考文獻
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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）25-0252-03
大學生的實踐能力不強及創(chuàng)新能力薄弱是當前高等教育最突出的問題。實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要載體，故加強實踐環(huán)節(jié)是形勢所趨。中南大學機械基礎實驗平臺主要承擔全校工科類本科生的機械設計基礎、工程制圖、創(chuàng)造工程學等課程的實驗教學與管理工作。為了滿足中南大學首創(chuàng)的創(chuàng)新型大學辦學要求和“A”型人才結構目標，本文探討如何整合優(yōu)化大機械基礎實驗平臺，建立符合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標，集知識、能力、素質結構為一體的基礎性實驗平臺。
一、大機械基礎實驗平臺建設方案
（一）搭建六個開放性實驗教學平臺
實驗中心根據(jù)獨創(chuàng)的“五個層次”實驗教學體系，搭建了六個實驗教學平臺：引導認知平臺、基本訓練平臺、基礎實驗平臺、綜合實驗平臺、創(chuàng)新實踐平臺和開放實踐平臺。
（二）建立實驗室開放管理機制
實驗中心通過采用信息技術和計算機技術，建立了實驗教學全過程和實驗室基本信息計算機管理系統(tǒng)，實現(xiàn)實驗室管理信息化和網(wǎng)絡化，建立了開放性實驗教學網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。
（三）隊伍建設及激勵機制
學校和實驗中心通過制定一系列優(yōu)惠政策、激勵措施、監(jiān)督機制，激勵實驗教學人員在職攻讀碩士、博士學位，同時鼓勵實驗技術人員參加科研工作，使實驗教學人員與教師一樣可在學術上有所發(fā)展，穩(wěn)定了實驗隊伍。
（四）建設三個特色示范基地
按照從機械測繪、機械設計、機械制造的創(chuàng)新過程，建設三個特色示范基地：圖形三維可視化虛擬技術示范基地、現(xiàn)代測繪制造基礎技術示范基地和機械創(chuàng)新實驗示范基地。
圖形三維可視化虛擬技術示范基地其組成部分有：大幅面沉浸式虛擬現(xiàn)實投影系統(tǒng)、小型桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、6自由度交互式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實及視景仿真軟件系統(tǒng)。
現(xiàn)代測繪制造基礎技術示范基地主要由三坐標測量儀、影像測量儀、復合式激光掃描機及小型快速成型系統(tǒng)組成。
機械創(chuàng)新實踐示范基地主要組成部分有：學生創(chuàng)意制圖、創(chuàng)新設計展示廳、機構概念創(chuàng)新設計和機械設計展示廳、機械創(chuàng)新設計多功能自控展示廳、機構創(chuàng)意組合實驗室、機械傳動設計及多軸搭接實驗室、平面機構創(chuàng)新設計及運動分析實驗室、平面機構設計分析及動態(tài)仿真實驗室、TRIZ創(chuàng)新實驗室、機械系統(tǒng)集成組合實驗、機器人機構與控制搭接實驗室。
二、大機械基礎實驗教學體系構建
（一）實驗教學理念
1.實驗教學要與我校首創(chuàng)的創(chuàng)新型大學辦學要求和“寬專業(yè)、厚基礎、高素質、突出創(chuàng)新能力”人才培養(yǎng)模式緊密結合。
2.在教學過程中，應給學生自我發(fā)展的空間，對不同能力、不同潛力、不同志向的學生實現(xiàn)個性化培養(yǎng)，提高其應變能力，以創(chuàng)新型人才、具有市場競爭力的多樣化綜合型高級人才為培養(yǎng)目標。
3.將資深教授實質性地引入實驗中心的關鍵崗位，使之在實驗室規(guī)劃、建設中發(fā)揮引領和主導作用，實現(xiàn)理論教學和實驗教學師資的有機融合以及實驗教學與科學研究、產(chǎn)品研發(fā)的有機融合。
4.本著讓實驗教學覆蓋廣、受益大、影響深的原則，大機械基礎實驗平臺應該成為全校學生工程實踐訓練和素質教育基地。
5.通過學、研、產(chǎn)平臺培養(yǎng)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，依托我院學科性公司――山河智能和中大創(chuàng)遠，工藝實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習設計與論文等實踐教學到科技成果產(chǎn)業(yè)化學科性公司進行，教師和學生置身于科技成果轉化為產(chǎn)品的實際工作之中。
6.加強與國內外學校、科研機構和工廠企業(yè)的合作、共建和交流，引進先進的教學理念和技術與裝備，實現(xiàn)開放辦學。
（二）實驗教學體系建設
構建分層次、多模塊、相互銜接的開放型、綜合性大機械基礎實驗教學體系，包括以下四個層面。
1.認知性工程訓練：以建立大工程背景知識為目標，以激發(fā)學生對工程實踐的興趣和好奇心為出發(fā)點，開設機械結構認識、制造工藝認識、控制技術認識及工程管理認識等四個教學單元，面向全校理、工、文、經(jīng)、管及法學6個學科門類數(shù)十個專業(yè)的大一學生開放，為全校各個專業(yè)提供多種選擇，使每位學生在不同的層面上認識工業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)的主要流程和涉及的關鍵技術，由此建立基本工程素養(yǎng)。
2.工程技能基礎訓練：以培養(yǎng)學生在知識經(jīng)濟時代應該具有的工程師意識和職業(yè)轉移能力、工程實踐能力和與他人溝通合作的能力為目標，在保留傳統(tǒng)實訓項目基礎上，增加了綜合性、創(chuàng)新性的實習實訓項目，把機、電、計算機、數(shù)控技術相結合，突出先進制造技術的訓練和培訓，面對全校機械專業(yè)、非機械工科專業(yè)以及經(jīng)濟、商學、管理等文科專業(yè)大一、大二年級學生開課，將實踐教學及其工藝理論知識的學習內容分為若干個教學模塊：材料成形模塊、常規(guī)機械加工模塊、數(shù)控加工與CAD/CAM模塊、特種加工與快速成形模塊，不同專業(yè)學生可選擇其中若干個模塊進行教學。在這個層次的工程訓練中，學生通過自己動手完成基礎工程技術和現(xiàn)代制造技術等一系列的工程訓練項目，直接獲得對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝過程的基本認識，接受生產(chǎn)工藝技術組織管理能力的基本訓練。
3.機械工程學科基礎訓練：以培養(yǎng)學生的綜合實驗能力和嚴謹細致的工作作風，加強其機械基礎系列課程之間的聯(lián)系為目標，通過讓學生按幾何體表達機構綜合機械設計機械創(chuàng)新的認識規(guī)律依次進行引導認知、基本訓練、基礎實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實踐，將工程制圖、機械設計基礎、創(chuàng)造工程學等課程的實驗教學環(huán)節(jié)融為一體，形成完整的機械基礎課程實驗教學體系，面向機械類和近機類專業(yè)大二、大三學生開課。該實驗教學體系打破過去為實驗而實驗的封閉的實驗教學體系。
4.科技創(chuàng)新實踐：以機電系統(tǒng)工程為背景，以培養(yǎng)與訓練學生對產(chǎn)品的全數(shù)字化設計、制造、測試、管理及創(chuàng)新能力為目標，中心主辦了“數(shù)字化制造三維建模競賽”、“湖南省機械設計創(chuàng)新競賽”、“中南地區(qū)港澳特區(qū)金工設計制造創(chuàng)新競賽”，并組織參加全國各類競賽，使學生在實踐過程中通過創(chuàng)造性地集成運用所學知識，掌握全數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)的基本原理、知識、技能及創(chuàng)新能力，支持高年級本科生、研究生從事創(chuàng)新性科學研究及實踐。
三、大機械基礎實驗課程體系設置
（一）課程建設理念
圍繞加強學生理論與實踐相結合的能力、綜合分析與創(chuàng)新能力、自主設計與創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)為目標，在總結了中心近幾年的教學及改革研究成果的基礎上，提出了“一條主線、二者服務、三點結合、四個轉變、多種模塊”的非技術性工程素質培養(yǎng)四年不斷線教學的課程建設理念。一條主線：以培養(yǎng)學生的工程意識、工程實踐能力及創(chuàng)新意識為主線；二者服務：教師、實踐實驗指導人員聯(lián)手為學生服務，工程實踐與學科基礎實驗聯(lián)手為啟迪創(chuàng)新思維、培養(yǎng)創(chuàng)新能力服務；三點結合：實現(xiàn)理論教學、實踐教學、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)三點有機結合；四個轉變：由實踐教學從屬于理論教學向理論、實踐教學成功接軌轉變，由傳統(tǒng)的金工實習和課程設計向現(xiàn)代工程實踐教學轉化，由操作技能培訓向技能、管理與創(chuàng)新實踐相結合轉變，由單項技能傳授向基于網(wǎng)絡的集成技術傳播轉化；多種模塊：將實踐教學內容分為若干個教學模塊，根據(jù)不同專業(yè)、不同學生來進行模塊式教學。
（二）課程體系結構
實驗中心以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為宗旨，為打破原有教研室的束縛，擬采用全新的大機械基礎實驗教學體系，在現(xiàn)有課程設置基礎上進行調整優(yōu)化。其課程分布如圖1所示。
四、成效與展望
整合優(yōu)化后的大機械基礎實驗平臺實施效果顯著，主要表現(xiàn)在四個方面。
1.調動了學生實踐學習的積極性。大量的設計型、研究型的實驗項目和開放型的體系，提高了學生積極學習工藝知識、系統(tǒng)的分析與設計制作技能和先進制造技術的主動性。
2.學生的動手能力和綜合性工程素質有較明顯的提高。來自后繼專業(yè)課任課教師、學校教學質量評價系統(tǒng)、不同院系的以及研究生培養(yǎng)部門或用人單位的反饋意見表明，在大機械基礎實驗平臺實施的實踐教學對學生綜合能力的培養(yǎng)起到了重要作用。
3.通過實驗教學的改革，學生對創(chuàng)新實踐的興趣有了很大提高，綜合實驗能力和研究創(chuàng)新能力得到加強。學生畢業(yè)論文的質量有了很大的提高，幾年來共有100多篇論文公開發(fā)表，平均每年有30篇評為校優(yōu)秀畢業(yè)設計論文。學生的綜合素質也有了明顯提高，在各類比賽中取得了驕人的成績。
4.通過各層次實踐教學鍛煉和創(chuàng)新設計的磨練，學生的才智與潛力得到了充分的發(fā)揮，優(yōu)化了各類專業(yè)的本科生知識結構，畢業(yè)生就業(yè)率高，他們的實踐能力與吃苦精神受到用人單位的高度評價。
眾所周知，古代科學的突出特點是知識體系的統(tǒng)一性；近代科學的典型特征是知識的分化；而現(xiàn)代科學則是在高度分化的基礎上，朝著知識綜合化的方向發(fā)展。本文所探討的大機械基礎實驗平臺正是順應現(xiàn)代科學發(fā)展趨勢而構建的符合大機械學科發(fā)展規(guī)律與國際先進水平接軌的基礎實驗教學平臺。放眼未來，大機械基礎實驗平臺的建設和完善將持續(xù)不斷的服務于培養(yǎng)與造就具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質人才。
參考文獻：
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傳統(tǒng)機械零部件的設計帶來了運用中出現(xiàn)的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、表面剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn)，都是機械零部件傳統(tǒng)的設計局限性所產(chǎn)生的。傳統(tǒng)設計在長期運用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設計方法，但是它有很多局限：在方案設計時憑借設計者有限的直接經(jīng)驗或間接經(jīng)驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設計既不充分又不系統(tǒng)，不強調創(chuàng)新，因此很難得到最優(yōu)方案；在機械零部件設計中，僅對重要的零部件根據(jù)簡化的力學模型或經(jīng)驗公式進行靜態(tài)的或近似的設計計算，其他零部件只作類比設計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統(tǒng)設計偏重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實現(xiàn)，忽略人——機——環(huán)境之間關系的重要性；傳統(tǒng)設計采用手工計算、繪圖，設計的準確性差、工作周期長、效率低。所以，在現(xiàn)代機械部件設計中，很有必要用到創(chuàng)新思維的方法去設計。論文參考網(wǎng)。
1 創(chuàng)新機械零部件的設計思想
機械零部件設計的本質是創(chuàng)造和革新?，F(xiàn)代機械機械零部件設計強調創(chuàng)新設計，要求在設計中更充分地發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產(chǎn)品。
1.1 運用創(chuàng)造思維
設計者的創(chuàng)造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現(xiàn)，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達能力、自控能力、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創(chuàng)造表達出新成果的整個創(chuàng)造活動的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力和素質、加強創(chuàng)新實踐等方面著手。設計者不是把設計工作當成例行公事，而是時刻保持強烈的創(chuàng)新愿望和沖動，掌握必要創(chuàng)新方法，加強學習和鍛煉，自覺開發(fā)創(chuàng)造力，成為一個符合現(xiàn)代設計需要的創(chuàng)新人才。
1.2 運用發(fā)散思維
發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規(guī)，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯(lián)結在一起”的問題，常規(guī)的辦法有螺紋聯(lián)結、焊接、膠接、鉚接等，但運用發(fā)散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一，在技術創(chuàng)新和方案設計中具有重要的意義。
1.3 運用創(chuàng)新思維
創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。論文參考網(wǎng)。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規(guī)思維基礎上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產(chǎn)生新的結果的思維活動過程就是創(chuàng)新思維。機械機械零部件設計的過程是創(chuàng)新的過程。設計者應打破常規(guī)思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結構、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。
2 科學的進行機械零部件設計
2.1 把握機械零部件設計的主要內容
機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基礎。機械零部件設計的主要內容包括：根據(jù)運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結構構形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應滿足的要求是由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。
2.2 嚴格計算機械零部件的失效形式
機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據(jù)的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內。三是振動穩(wěn)定性準則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準則要求所設計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應合理設計其結構及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當零部件過度磨損后，將改變其結構形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設計時應采取措施，力求提高零部件的耐磨性。
2.3 正確選擇機械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部件表面質量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關系到產(chǎn)品的質量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關系。
2.4 全面優(yōu)化機械零部件設計方法
要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械結構強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷發(fā)展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準則和方法正在形成。計算機輔助設計（CAD）是把計算機技術引入設計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設計方法。CAD技術促成機械零部件設計發(fā)生巨大的變化，并成為現(xiàn)代機械設計的重要組成部分。論文參考網(wǎng)。目前，CAD技術向更深更廣的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下基于專家系統(tǒng)的智能CAD；CAD系統(tǒng)集成化，CAD與CAM（計算機輔助制造）的集成系統(tǒng)（CAD/CAM）；動態(tài)三維造型技術；基于并行工程，面向制造的設計技術（DFM）；分布式網(wǎng)絡CAD系統(tǒng)。
參考文獻
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中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
一、估算軸徑，選擇連軸器
1.初步估算軸徑選擇軸的材料為45鋼，調質處理。查機械設計手冊[ 機械設計基礎，卜祥安主編，北京師范大學出版社，2008年7月]表19.1-1，可得材料力學性能參數(shù)為：；；；；。
查機械設計手冊表19.3.-1公式，可初步計算軸徑，根據(jù)已選材料查機械設計手冊表19.3-2，可選取A=115，得
2.根據(jù)實際工作需要，應選擇50mm、允許最大轉矩為850的平鍵套筒聯(lián)軸器。
二、軸結構的初步設計
根據(jù)受力（圖1是蝸輪軸的受力分析），應選取圓錐滾子軸承，型號初選30214。
如圖a所示，按最簡單的結構設計軸，與軸承配合處取直徑，與齒輪配合處直徑也取，齒輪與軸承之間采用套筒軸向定位方式；查國家標準手冊軸承寬度T=26.24mm，端蓋寬B=25.5mm。
三、軸的力學性能分析與設計
1.軸的受力分析如圖b所示：
軸傳遞轉矩
蝸輪圓周力
蝸輪徑向力
蝸輪軸向力
根據(jù)機械設計原理，聯(lián)軸器由于制造和安裝而產(chǎn)生的附加軸向力：
2.軸的支反力分析
1）如圖c所示，在水平平面內的支反力：
由得
由：
2）如圖e所示，在垂直平面內的支反力：
3）如圖g所示，由于的作用，在支點A和B處的支反力：
由得
3.彎矩及彎矩圖分析
1）如圖d所示，蝸輪的作用力在水平平面的彎矩圖：
2）如圖f所示，蝸輪的作用力在垂直平面的彎矩圖：
由于蝸輪作用力在D截面上的最大合成彎矩：
3）如圖h所示，由于作用的彎矩圖：
當上述合成彎矩共面時該軸最危險，該彎矩為二者之和，截面最大合成彎矩為：
4）如圖i所示，作轉矩圖：
四、軸的強度校核
1.確定危險截面
根據(jù)軸的結構及上述彎矩圖、轉矩圖，可確定在截面B處彎矩較大，并存在與軸承配合時引起的應力集中；截面E處彎矩也比較大，直徑小，又有圓角結構引起的應力集中；截面D處彎矩最大，且有鍵槽及齒輪配合引起的應力集中，故屬危險截面。
2.安全系數(shù)校核計算由于該減速器軸轉動，彎矩引起對稱循環(huán)彎應力，轉矩引起為脈動循環(huán)切應力。
根據(jù)機械設計手冊表19.3-17查得抗彎斷面系數(shù)
彎曲應力幅為：
根據(jù)受力分析，由于是對稱循環(huán)應力，故平均應力
查機械設計手冊公式（19.3-2），可得：
切應力幅為：
根據(jù)式（19.3-3）：
軸D截面的安全系數(shù)由式（19.3-1）確定
由機械設計手冊表19.3-5可知,該軸D截面是安全的。
圖1 蝸輪軸的受力分析
五、綜上設計，可初步設計簡易的蝸輪軸，其結構設計圖如圖2所示。
圖2 蝸輪軸的結構設計圖
參考文獻：
機械設計基礎，卜祥安主編，北京師范大學出版社，2008年7月
《機械設計基礎》課程開設在大學農牧學院的能源與動力工程專業(yè)，共有三個模塊，分別為理論教學模塊60學時、實驗教學模塊4學時以及課程設計1周。
1.2教學體系中存在的問題
課堂教學模式陳舊，重講輕練。課堂教學中，教師常過分強調知識的全面性，造成課堂教授內容過多，與學生互動較少，同時沒有給學生留下足夠“學”的時間。例如在講平面四桿機構設計時，課堂時間大部分在講授其設計基本思路與方法，很少講習題，更沒有時間讓學生練習，嚴重阻礙知識體系的掌握。實驗教學條件和內容不完善，學生缺乏參與感。受實驗教學條件的限制，現(xiàn)有實驗教學內容僅包括機械原理認識實驗與機械零件認識實驗，均為參觀性實驗。學生在實驗過程中只能對常用機械零件產(chǎn)生感性認識，而沒有實際動手操作，致使參與感嚴重缺失。課程設計時間短，題目單一，且與實際脫節(jié)。課程設計的時間為一周，只能做一個題目，即二級變速器的設計。在這一周的時間內，需對設計的各環(huán)節(jié)進行分析、計算、選型和作圖等，時間非常倉促，學生非常吃力。加之設計題目與實際脫節(jié)，學生對設計內容不感興趣，阻礙了學生設計能力的提高。課程考核方式單一，偏重于理論知識的考核，實驗等實踐內容幾乎不在考核之列，造成學生對實驗課程和課程設計不重視，專心于理論知識的學習，不利于學生機械設計綜合設計能力的提高。
2教學體系改革措施
課堂教學、課程設計、實驗教學是機械設計課程整個教學體系中不可忽略的三個重要環(huán)節(jié)，本課程的教學改革也應從這三個環(huán)節(jié)入手。課堂教學應提高教學效率，課程設計應提高學生的工程設計能力，實驗教學應以培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力為目的。同時理順課堂教學、課程設計與實驗教學之間的關系，建立多元化的教學體系。
2.1改革課堂教學方法，整合教學內容，提高教學效率
針對教學模式陳舊、重講輕練的現(xiàn)狀，課堂教學應遵循精講多練的原則。在理論授課時精講基本概念、基本理論和基本方法，使知識易于理解、掌握和記憶。同時給學生留出一定的思維空間，避免滿堂灌和填壓式的教學方法。同時課堂教學應多采用現(xiàn)代教學手段，例如對于一些較為復雜的空間模型和機械運動規(guī)律的講授，應采用幻燈片、動畫或錄像等方式，更有利于對常用機械零件的結構和特點的認識和掌握。在課程教學體系改革的大背景下，課程教學內容需要整合，應以機械零件設計為主線，以基礎理論側重實用為原則。機械原理和機械零件設計都是以機構運動簡圖為研究模型建立機械運動簡圖，因此應把結構分析，機構運動簡圖的定義、性質和常用運動副的代號，機構運動簡圖的建立作為重點講授內容。對于機構原理部分的內容，過去主要是采用講授圖解法。隨著計算機輔助機械設計的應用與推廣，其教學內容應該以講授解析法為主，并增加計算機輔助機械設計的內容，向學生簡單介紹AutoCAD的操作知識以進行機械設計，課后要求學生利用計算機完成簡單機構的設計任務。對于機械傳動和零件設計，應盡量減少理論計算公式的推導，增加零件細部結構的設計介紹和常用設計參數(shù)的選取原則的介紹，并加強對機械組合的介紹，比如多種傳動方式的組合、原理、特點以及工程實際中的應用、維護等。多向學生介紹機械方面的新發(fā)展、新思路，以開闊學生的眼界。此外，參考教材的選用應著眼應用性和先進性。將版本較老、內容較難的教材改為內容較為簡單、學生感興趣、應用型強的教材。
2.2完善實驗條件，注重實驗教學，重點培養(yǎng)學生的動手和創(chuàng)新能力
針對學生對本課程的學習積極性很高，但學習很吃力的現(xiàn)狀，分析其原因，主要是因為學生對理論推導的課程內容有所排斥。但學生對事物的感性認識能力較強，且比較愛動手操作。應對實驗條件和實驗教學內容做出調整。例如建設機械設計綜合實驗室，購買機械設計課程相關教學儀器設備，用于滿足教學實驗條件，并在維持總學時（64學時）不變的情況下，大幅加大實驗學時所占的比例。其中，理論學時由60學時壓縮至36學時，實驗學時由4學時增加至28學時。為增加學生對機械機構的操作能力和創(chuàng)新能力，實驗教學在課程教學中所占的比例大幅增加，實驗教學內容也有了相應的調整，包括認識實驗、操作實驗和創(chuàng)新實驗。其中，認識實驗主要是參觀機構工作原理，4個實驗共8學時；操作實驗主要是常用機械模型的制作，3個實驗共14學時；創(chuàng)新實驗主要是根據(jù)學生的興趣進行機械模型創(chuàng)新設計，1個實驗共6學時。
2.3健全課程設計內容，全面提高學生機械設計能力
機械設計課程設計是提高學生機械零件設計能力的一個重要環(huán)節(jié)。課程設計給定的時間短，涉及知識面廣，完成的內容多，計算量大，繪圖工作繁重，有時一個普通的傳動方案就需要幾個小時甚至幾天的時間。鑒于該現(xiàn)狀，應使課程設計的題目多樣化，并給出設計功能要求，讓學生根據(jù)自己的興趣選題并擬定結構方案，指導教師給出合理建議，并盡量借助于現(xiàn)代設計手段、設計方法指導學生完成課程設計任務。在課程設計過程中，要求學生在手工計算的基礎上，完成裝配草圖設計，并運用CAD軟件完成裝配工作圖和零件工作圖的繪制。這樣不僅能使學生在學習期間接觸和掌握計算機輔助繪圖技巧，又可以加深學生對行業(yè)標準和設計規(guī)范的理解掌握，全面提高學生的機械設計能力，為其今后從事設計工作打下良好基礎。
2.4考核形式多樣化，全面考察學生的學習成果
傳統(tǒng)的機械設計課程的課堂教學多，考核多以閉卷考試為主，因而導致學生對實驗、設計不感興趣，偏重于書本知識的掌握，形成了“高分低能”的不良現(xiàn)象。而社會的發(fā)展要求學生具有理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力，因此，課程的考核形式應多樣化，以全面考察學生的學習成果為目的，不能單純以書面考試為主。按照這一思路，課程的考核形式也應作出相應的調整。例如新制定的考試方案中，閉卷（或開卷）考試占30%，實驗完成情況占30%，課程小論文占20%，平時表現(xiàn)占20%。其中，閉卷（或開卷）考試內容為課堂教學的重點及難點；實驗成績包括實驗模型制作水平、實驗積極性及實驗團隊合作情況；學生可自行擬定課程小論文題目及內容，但論文中必須能反應學生對本課程結構體系的認識及學習感受（需對課程教學提出合理建議或意見）或對課程某一典型章節(jié)（典型機械結構）的深入理解；平時表現(xiàn)包括課堂教學及實驗教學出勤率、學習積極性及作業(yè)完成情況。
3結論
