浅议现代设计方法在机械设计制造及其自动化专业教学中的应用

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1、浅议现代设计方法在机械设计制造及其自动化专业教学中的应用机械设计制造及其自动化专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。目前我国的制造业已进入了一个新的发展时期，由以前的仿制为主转为自主创新、自主研发阶段,但机械产品种类众多，许多机械产品结构复杂，由几十、几百甚至成千上万个零部件组成，若采用传统的设计计算方法和手段，设计周期长、设计成本高，无法满足市场需求，而先进的三维数字化设计、优化设计、有限元分析、动态仿真模拟等现代设计方法以其准确、快捷和高质量的

2、特点被越来越多的企业所采用。因此，培养高素质创新人才是时代对高等学校机械设计制造及其自动化专业提出的迫切要求，需要从培养目标、培养方案和教学组织管理等方面对机械设计制造及其自动化专业的创新人才培养模式进行研究与实践，加强计算机三维辅助设计、优化技术、有限元分析技术、动态仿真模拟等技术理论和实践能力培养，满足社会对应用型、复合型、创新型机械设计制造及其自动化专业人才的培养要求。为此，必须对机械设计制造及其自动化专业方向的课程体系进行整体优化，将现代设计方法融入课程群。　　1调整培养计划，增设现代设计方法的课程　　现代设计方法是在继承和发展传统设计方法的基础上，随着计算机

3、技术的飞速发展和广泛应用，融汇新的科学理论和科技成果而形成的一个新兴的设计学学科，经过几十年的发展到现在已有包含创新设计、优化设计、可靠性设计、有限元设计、产品生命周期设计和动态设计等在内的几十种设计方法。现代设计方法学科包含的内容很多，但专业培养计划中的总学时数是有限的，并且在专业的知识体系结构需要通过公共基础课、专业基础课和专业课等多种课程来构建。因此，需要权衡多方面的因素，精心规划课程组合，以达到将现代设计方法的知识融入专业的知识体系结构中的目标。　　最终确定以《机械创新设计》、《系统可靠性设计》、《机械CAD/CAM》和《机械优化设计》四门课作为专业任选课的核

4、心课程群。《机械创新设计》课程介绍机械创新设计的表达方法、机械创新设计的选题、功能原理创新设计、机构创新设计、结构创新设计、一般创新设计技法、创造力开发和创新失误分析等内容。《系统可靠性设计》课程介绍保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标的机械设计方法，包括产品的可靠性的预计、分配、技术设计和评定等内容。《机械CAD/CAM》课程介绍机械CAD/CAM技术基础、机械CAD/CAM数据处理、机械设计与加工、机械CAD/CAM建模和数控加工基础等内容[7]。《机械优化设计》课程介绍优化设计概述、优化方法的数学基础、一维搜索方法、基于导数的优化方法、非导数优化方法、线性规划

5、方法、优化设计实用技术、机械优化设计常用软件等内容。　　《机械创新设计》、《系统可靠性设计》、《机械CAD/CAM》和《机械优化设计》这四门课程所介绍的现代设计方法都是目前在制造企业应用较为广泛的技术，通过这些课程的学习，有助于学生对现代设计方法有一个较深入的认知。　　2在其他教学环节中融入现代设计方法　　由于培养计划的限制，只能在专业任选课中开设几门课，这对全面了解现代设计方法来说是不够的，因此还需要在其他课程中融入现代设计方法的内容。　　首先是关于现代设计方法的整体性介绍。由于培养计划中没有单独开设这门课，因此，在《机械设计》课程中，结合其中设计总论的内容，专门用

6、2个学时对现代设计方法做一个概述，使学生对现代设计方法有一个较为全面的初步了解。通过这样的概述，结合《机械设计》课程的学习，调动学生进一步了解现代设计方法的兴趣，为学生在后期进行专业任选课的选择做引导。　　其次是在其他课程中结合课程内容的特点融入一些现代设计方法的知识。例如：在《工程力学》课程中，结合力学分析的内容融入有限元分析方法，将传统的力学分析计算与利用计算机辅助进行的有限元分析放在一起。先通过用有限元分析方法对一些力学分析算例进行验算的过程使学生掌握有限元分析方法的一些基础知识。然后，布置一个大作业，利用有限元分析方法对传统力学分析无法完成的算例进行分析，从而

7、使学生对有限元分析方法的应用有一个较清晰的认识。　　另外，在实践教学环节中加入现代设计方法的内容。现代设计方法是一门应用型学科，因此，在实践教学环节中加入一些现代设计方法的内容是将现代设计方法融入学生的设计思维的重要环节之一。当然，具体实施的时候也要考虑实践教学环节本事的特点，例如：在《机械原理课程设计》中可以将现代设计方法中的动态设计内容融合进来，要求学生在设计机构运动方案时利用仿真软件进行动态仿真;在《机械设计课程设计》中可以将现代设计方法中的有限元分析和优化设计内容融合进来，要求学生在结构设计中利用有限元分析软件进行受力分析，采用优化设计方法对