機械 CAD 課程介紹

課程基本信息

課程名稱：機械 CAD（Computer Aided Design，即計算機輔助設計）

課程類型：專業基礎課 / 技術技能課

適用專業：機械設計制造及其自動化、機械工程、車輛工程、模具設計與制造等機械類相關專業

學分 / 學時：[X] 學分，[X] 學時（其中理論教學 [X] 學時，實踐教學 [X] 學時）

課程目標

知識目標：學生能夠系統掌握機械 CAD 的基本概念、原理和方法，熟悉常用 CAD 軟件（如 AutoCAD、SolidWorks 等）的界面、操作環境和基本操作命令。深入理解機械制圖的國家標準和規范，并能夠運用 CAD 軟件準確繪制符合標準的機械零件圖和裝配圖。了解參數化設計、三維建模、工程圖生成等 CAD 技術的高級應用知識，為后續的專業課程學習和實際工程應用打下堅實的理論基礎。

能力目標：通過大量的實踐操作訓練，使學生熟練掌握 CAD 軟件的繪圖技巧和編輯功能，能夠獨立完成機械零件的二維和三維建模，具備快速、準確地繪制各種復雜機械圖形的能力。培養學生運用 CAD 軟件進行機械產品設計、分析和優化的能力，能夠根據工程實際需求進行合理的設計表達和方案調整。提高學生的空間想象能力和創新思維能力，使學生能夠在 CAD 設計過程中靈活運用所學知識，提出創新性的設計思路和解決方案。

素質目標：培養學生嚴謹的工作態度和良好的職業素養，使學生在 CAD 繪圖和設計過程中嚴格遵守機械制圖標準和規范，注重細節和準確性。增強學生的團隊協作意識和溝通能力，通過小組合作完成復雜的機械設計項目，培養學生的團隊合作精神和解決實際問題的能力。激發學生對機械 CAD 技術的學習興趣和創新意識，提高學生的自主學習能力和終身學習意識，使其能夠適應不斷發展的機械工程領域的技術需求。

課程內容

CAD 基礎知識：介紹 CAD 技術的發展歷程、應用領域和發展趨勢，使學生對 CAD 技術有一個全面的認識。講解 CAD 軟件的安裝、啟動和基本操作界面，包括菜單欄、工具欄、繪圖區、命令行等的功能和使用方法，讓學生熟悉軟件的操作環境。詳細闡述機械制圖的基本原理和國家標準，如尺寸標注、線型、字體、圖幅等規范，為后續的 CAD 繪圖奠定基礎。

二維繪圖基礎：學習 CAD 軟件的基本繪圖命令，如直線、圓、圓弧、多邊形、橢圓等的繪制方法，使學生掌握基本圖形的繪制技巧。掌握 CAD 軟件的編輯命令，如移動、復制、旋轉、鏡像、縮放、修剪、延伸等，能夠對繪制的圖形進行靈活編輯和修改。講解圖層的概念和使用方法，包括圖層的創建、設置、管理和切換，以及線型、顏色、線寬等屬性的設置，使學生能夠合理組織和管理圖形對象。學習尺寸標注的方法和技巧，包括線性標注、半徑標注、直徑標注、角度標注、公差標注等，使學生能夠準確地標注圖形的尺寸和技術要求。

二維繪圖綜合應用：通過繪制機械零件圖（如軸類零件、盤類零件、叉架類零件等）和裝配圖，綜合運用所學的二維繪圖和編輯命令，培養學生的繪圖能力和工程實踐能力。學習機械零件圖和裝配圖的繪制步驟、方法和技巧，包括視圖選擇、表達方法、尺寸標注、技術要求等，使學生能夠繪制出符合國家標準和工程實際需求的機械圖樣。掌握塊的創建和使用方法，將常用的圖形對象定義為塊，提高繪圖效率和圖形的復用性。學習外部參照的使用方法，能夠在繪圖過程中引用其他圖形文件，實現圖形的協同設計和管理。

三維建模基礎：介紹三維建模的基本概念和方法，包括實體建模、曲面建模和參數化建模等，使學生對三維建模有一個初步的認識。學習 CAD 軟件的三維建模命令，如拉伸、旋轉、掃描、放樣等，能夠創建簡單的三維實體模型。掌握三維模型的編輯和修改方法，如倒角、圓角、抽殼、陣列等，使學生能夠對創建的三維模型進行進一步的細化和完善。學習三維模型的視圖表達方法，包括基本視圖、軸測圖、剖視圖等，能夠將三維模型轉換為二維工程圖，實現三維設計與二維繪圖的有機結合。

三維建模綜合應用：通過創建復雜的機械零件三維模型（如齒輪、箱體、模具等）和裝配體模型，綜合運用所學的三維建模和編輯命令，培養學生的三維設計能力和創新思維能力。學習裝配體的創建方法和裝配約束的使用，能夠將多個零件模型組裝成一個完整的裝配體，并進行干涉檢查和運動仿真分析。掌握工程圖的生成方法，能夠根據三維裝配體模型自動生成二維裝配圖和零件圖，并進行尺寸標注和技術要求的添加。學習 CAD 軟件的渲染和動畫制作功能，能夠對三維模型進行渲染處理，添加材質、燈光和背景等效果，制作出具有真實感的產品效果圖和動畫演示，提高產品的展示效果和競爭力。

CAD 高級應用：介紹參數化設計的概念和方法，使學生了解參數化設計在機械設計中的應用優勢和重要性。學習 CAD 軟件的參數化設計功能，如創建參數化草圖、添加尺寸約束和幾何約束等，能夠實現參數驅動的設計修改和優化。講解 CAD 軟件與其他工程軟件（如有限元分析軟件、數控編程軟件等）的接口和數據交換方法，使學生能夠將 CAD 設計數據應用于后續的工程分析和制造過程中。介紹 CAD 技術在機械設計制造中的最新應用案例和發展趨勢，如協同設計、虛擬樣機技術、逆向工程等，拓寬學生的視野，激發學生的學習興趣和創新意識。

教學方法

理論講授：通過課堂講解、多媒體演示等方式，系統地傳授機械 CAD 的基本概念、原理和方法，使學生掌握必要的理論知識。

案例教學：結合實際的機械設計案例，詳細講解 CAD 軟件的操作步驟和應用技巧，讓學生在實踐中學習和掌握 CAD 技術。

實踐操作：安排充足的實踐教學環節，讓學生在計算機上進行實際操作練習，鞏固所學的理論知識，提高繪圖和設計能力。

小組合作學習：組織學生進行小組合作學習，共同完成復雜的機械設計項目，培養學生的團隊協作意識和溝通能力。

在線學習與輔導：利用網絡教學平臺，提供在線學習資源和輔導，方便學生自主學習和解決學習中遇到的問題。