《計算機輔助設計（三維）》教學大綱-中外-48學時

PAGEPAGE14《計算機輔助設計（三維）》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱計算機輔助設計（三維）課程編號310120011課程性質選修課課程類別學科專業(yè)方向課開課單位機械基礎教研室授課學期第5學期學分/學時3/48課內學時48理論授課24上機學時24課內實踐實驗學時課外學時24適用專業(yè)機械設計制造及其自動化（中外合作辦學）是否雙語否先修課程工程制圖、機械原理、機械設計、理論力學后續(xù)課程機械制造技術基礎、畢業(yè)設計二、課程簡介《計算機輔助設計（三維）》是機械類專業(yè)的專業(yè)基礎課，是學生從事機械設計與仿真分析的重要課程，為實踐性較強的一門課程。本課程研究利用Solidworks軟件對零件、裝配體、工程圖進行模塊化建構以及借助ADAMS軟件對機械系統(tǒng)進行靜力分析、運動學分析和動力學分析仿真，進而研究整個機械系統(tǒng)的工作性能，使學生掌握草圖繪制、零件造型、機器裝配、工程圖、機構運動分析與仿真以及機械系統(tǒng)性能預測等知識，最終具備利用三維軟件進行機械建模設計與仿真的能力。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1（知識目標）.通過課程學習，使學生掌握機械零件創(chuàng)建、裝配、機構運動仿真、工程圖創(chuàng)建的相關知識和操作技能；能使用動力學分析軟件對一般的機械系統(tǒng)建立動力學仿真模型并進行數(shù)據處理，掌握參數(shù)化模型和優(yōu)化設計的方法。課程目標2（能力目標）.培養(yǎng)學生具備機械產品運動仿真和工程表達的能力，對復雜機械系統(tǒng)進行動態(tài)特性研究及優(yōu)化分析的能力。課程目標3（價值塑造）.通過課程學習，使學生養(yǎng)成綜合分析、全面考慮問題的習慣，引導學生運用科學分析問題的方法進行工程問題的觀察和分析，做到理論和實際的緊密結合，激發(fā)學生求知熱情、探索和創(chuàng)新精神，使學生善于思考，樂于創(chuàng)新，勇于實踐。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1.3：運用機械設計制造及其自動化專業(yè)基礎知識，完成解決復雜機械工程問題的基本思路和方法的訓練。1.工程知識課程目標1指標點4.2：能夠根據實驗方案，搭建和操作實驗系統(tǒng)，安全開展實驗并正確采集整理實驗數(shù)據。4.研究課程目標2、3指標點4.3能夠對實驗結果進行分析和解釋，通過信息綜合得到合理的結論。4.研究課程目標1指標點5-1：能夠合理選擇與使用解決復雜智能制造/材料成型及控制/測控系統(tǒng)工程問題所需的多種儀器設備、信息資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具。5-使用現(xiàn)代工具四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元軟件入門（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過生動實例說明學習三維設計的重要性，介紹本課程的任務、性質以及學習方法；了解三維設計軟件的的安裝方法、用戶界面、視圖和模型顯示類型、鼠標操作；熟練實體建模的一般過程、模型的顯示與控制、設計樹的作用與一般規(guī)則。2.重點和難點重點：Solidworks的基本操作。難點：Solidworks的安裝方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果了解三維軟件建模與設計的基本思路，熟練掌握Solidworks軟件的基本操作。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第二單元草圖繪制（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過草繪繪制的講解，掌握草圖繪制工作界面、草圖繪圖工具、草圖編輯工具、草圖的尺寸標注和幾何約束，通過實例進行草圖繪制練習。2.重點和難點重點：掌握Solidworks中二維草繪創(chuàng)建方法及各個草繪命令的操作。難點：二維草繪創(chuàng)建過程中欠約束和過約束的解決技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果熟練設置草繪環(huán)境設置及構建草圖的繪制和編輯命令。5.支撐課程目標支撐目標1第三單元拉伸特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過實例講解三維零件設計中的拉伸特征，掌握拉伸創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練掌握拉伸命令的使用。難點：創(chuàng)建拉伸特征的步驟及方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果熟練掌握拉伸創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第四單元旋轉特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過實例講解三維零件設計中的旋轉特征，掌握旋轉創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練掌握旋轉命令的使用。難點：創(chuàng)建旋轉特征的步驟及方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力。4.學生學習預期成果熟練掌握旋轉創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第五單元參考幾何體及零件建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過實例講解三維零件設計中的基準平面、基準軸、基準點、基準坐標系，以及孔特征，掌握建立參考幾何體和異形孔特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練掌握建立基準平面、基準軸和異形孔特征的使用。難點：具有異形孔特征的復雜實體建模步驟及方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握基準平面、基準軸、基準點、基準坐標系和異形孔特征操作步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第六單元修飾特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過實例講解三維零件設計中的倒角特征、抽殼特征、拔模特征、筋特征，以及鏡像和陣列特征，掌握利用混合特征創(chuàng)建實體模型的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練使用修飾特征等工具來構建模型。難點：創(chuàng)建修飾特征的技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握倒角特征、抽殼特征、拔模特征、筋特征，以及鏡像和陣列特征的操作步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第七單元掃描特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過實例講解三維零件設計中的掃描特征，掌握掃描創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法，同時了解父子特征的基本概念和利用設計樹修改屬性的方法。2.重點和難點重點：熟練使用掃描特征等工具來構建模型。難點：創(chuàng)建掃描特征的技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握掃描創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第八單元放樣特征建模（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過實例講解三維零件設計中的放樣特征，掌握放樣創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。2.重點和難點重點：熟練使用放樣特征等工具來構建模型。難點：創(chuàng)建放樣特征的技巧。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握放樣創(chuàng)建實體模型基礎特征的步驟、技巧與方法。5.支撐課程目標支撐目標1第九單元裝配體自下而上的設計和配合方式（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過生動實例講解自下而上三維裝配設計的基本思想，掌握標準配合、高級配合和機械配合等零件配合的使用要點，以及三維裝配設計中干涉分析、質量和密度屬性分析的基本應用過程和要點。2.重點和難點重點：掌握裝配體自下而上設計的一般流程和零件間裝配配合類型。難點：選擇合理的配合類型和組裝順序。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果采用自下而上的設計，熟練掌握對組合件的合理裝配。5.支撐課程目標支撐目標1、2第十單元創(chuàng)建工程圖和工程視圖（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過本講課的學習，認識工程圖創(chuàng)建界面，掌握創(chuàng)建工程圖的一般流程。通過實例的練習，掌握創(chuàng)建常規(guī)視圖、投影視圖、剖視圖（全剖視圖、半剖視圖和局部視圖）、斜視圖、局部視圖以及斷裂視圖等視圖的創(chuàng)建方法。2.重點和難點重點：掌握創(chuàng)建工程圖的步驟及方法。難點：投影視圖、剖視圖（全剖視圖、半剖視圖和局部視圖）、斜視圖、局部視圖以及斷裂視圖的創(chuàng)建方法。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握基于三維模型的工程圖創(chuàng)建的一般流程及方法。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第十一單元標注工程圖（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容通過本講課的學習，創(chuàng)建零件圖和裝配圖、創(chuàng)建注釋文本、標注尺寸公差、標注幾何公差、標注表面粗糙度。2.重點和難點重點：掌握標注工程圖的步驟及方法。難點：工程圖標注的過程。3.教學方法通過多媒體課件和機房實操相結合，采用邊講解邊練習方式，培養(yǎng)學生實際應用能力；通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。4.學生學習預期成果熟練掌握標注工程圖的一般步驟及方法。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3第十二單元機械系統(tǒng)仿真建?；A（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容ADAMS軟件的基本工作環(huán)境；建模常用設置、操作，對幾何體賦予物理屬性的設置；常用幾何模型、約束驅動、外部載荷、力的添加。2.重難點重點：常用幾何模型、約束驅動、外部載荷、力的添加。難點：正確添加約束。3.教學方法通過案例教學，使學生理解仿真建模的過程；通過上機練習，使學生熟悉軟件工作環(huán)境，能夠對常用設置進行操作，能夠熟練運用幾何建模方法、約束和驅動添加方法、外部載荷施加方法正確建立機械系統(tǒng)模型，并仿真運行。4.學生學習預期成果掌握常用幾何模型、約束驅動、外部載荷、力的添加方法，能對一般的機械系統(tǒng)進行建模與仿真。5.支撐課程目標通過本單元的主要內容學習，達到課程目標1。第十三單元仿真分析與結果后處理（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內容樣機仿真輸出設置與分析、樣機模型檢驗、樣機調試等技術；后處理程序及其基本操作，重現(xiàn)仿真過程、繪制仿真結果曲線等應用技術；傳感器的使用。2.重難點重點：樣機仿真輸出設置與分析、樣機模型檢驗、樣機調試等技術；后處理程序及其基本操作；傳感器的定義和創(chuàng)建腳本仿真。難點：調試樣機、傳感器的定義。3.教學方法通過上機演示和巡回指導，使學生理解樣機仿真輸出的相關設置、調試、數(shù)據處理等操作。通過案例分析使學生理解仿真分析過程，進一步掌握樣機調試和控制方法。4.學生學習預期成果掌握機械系統(tǒng)仿真分析與結果后處理方法。5.支撐課程目標通過學習樣機仿真輸出的相關設置、調試、數(shù)據處理等操作，達到課程目標1；通過學習仿真分析過程和樣機調試、控制方法，達到課程目標2、3。第十四單元函數(shù)的應用（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容ADAMS/View中常用設計函數(shù)和運行函數(shù)的創(chuàng)建和使用方法，包括STEP函數(shù)、IF函數(shù)、SPLINE函數(shù)等。2.重難點函數(shù)的構造。3.教學方法通過上機演示和講授，使學生理解函數(shù)的構造方法，通過案例實踐使學生掌握常用函數(shù)的應用。4.學生學習預期成果掌握常用函數(shù)的使用。5.支撐課程目標通過本單元的主要內容學習，達到課程目標1。第十五單元參數(shù)化建模與優(yōu)化設計（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容參數(shù)化建?；痉椒?；設計變量的應用；優(yōu)化的概念，簡單機構的優(yōu)化設計。2.重難點重點：參數(shù)化建?；痉椒?、機構的優(yōu)化設計。難點：機構的優(yōu)化設計3.教學方法通過案例分析使學生理解參數(shù)化建模流程，通過上機實踐使學生理解優(yōu)化的概念，掌握優(yōu)化設計的方法。4.學生學習預期成果掌握機械系統(tǒng)參數(shù)化建模基本方法、機構的優(yōu)化設計方法。5.支撐課程目標通過學習參數(shù)化建?；痉椒?，達到課程目標1；通過學習優(yōu)化設計方法，達到課程目標1、2；通過實例應用，達到課程目標2、3。第十六單元綜合實訓（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內容本次內容是實現(xiàn)學生綜合應用能力的一次訓練，要求在給定時間內運用Solidwords軟件完成特定裝配體的建模，并能夠導入Adams，完成運動仿真和相關分析。2.重點和難點重點：利用已學方法創(chuàng)建零件模型并裝配，正確導入Adams、添加約束和驅動、分析動態(tài)特性參數(shù)。難點：正確導入Adams、添加約束和驅動。3.教學方法通過實際案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的實際應用能力。4.學生學習預期成果完成Solidwords三維模型和Adams仿真模型，仿真分析結果。5.支撐課程目標支撐目標1、2、3（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例第一單元軟件入門講授法、案例教學、機房實操課程目標1、2、321：2第二單元草圖繪制講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第三單元拉伸特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第四單元旋轉特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第五單元參考幾何體及零件建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第六單元修飾特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第七單元掃描特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第八單元放樣特征建模講授法、案例教學、機房實操課程目標121：2第九單元裝配體自下而上的設計和配合方式講授法、案例教學、機房實操課程目標1、221：2第十單元創(chuàng)建工程圖和工程視圖講授法、案例教學、機房實操課程目標1、221：2第十一單元標注工程圖講授法、案例教學、機房實操課程目標1、221：2第十二單元機械系統(tǒng)仿真建模基礎講授法、案例教學、機房實操課程目標161：0.5第十三單元仿真分析與結果后處理講授法、案例教學、機房實操課程目標2、341：0.5第十四單元函數(shù)的應用講授法、案例教學、機房實操課程目標161：0.5第十五單元參數(shù)化建模與優(yōu)化設計講授法、案例教學、機房實操課程目標1、2、361：0.5第十六單元綜合實訓案例教學、機房實操課程目標1、2、341：1合計481：1.2五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核各考核環(huán)節(jié)所占分值比例可根據具體情況進行調整，建議值及考核細則如下。課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績60%課堂表現(xiàn)10課堂聽課態(tài)度、互動狀態(tài)及出勤率等課堂表現(xiàn)，10分制。該項分值=0.1*課堂表現(xiàn)平均成績*10隨堂練習50采集隨堂練習成績不少于6次，主要考核對各單元基本知識、基本技能的應用能力，每次練習按10分制單獨評分。該項分值=0.5*隨堂練習平均成績*10課后作業(yè)40采集課堂作業(yè)成績不少于4次，主要考核對各單元基本知識、基本技能的掌握程度，每次作業(yè)按10分制單獨評分。按照提交時間、作業(yè)正確率等評分。該項分值=0.4*作業(yè)平均成績*10綜合實訓40%綜合應用100考核對工程問題的觀察、建構與分析能力，各單元知識的遷移、運用能力，考核形式為典型機構的綜合建模和仿真分析，100分制該項分值=1*測驗成績（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程目標第一單元軟件入門1-1Solidworks的基本操作。隨堂練習課程目標1、2、3第二單元草圖繪制2-1二維草繪創(chuàng)建步驟及方法；2-2二維草繪創(chuàng)建過程中欠約束和過約束的解決技巧。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第三單元拉伸特征建模3-1拉伸特征命令的使用；3-2拉伸特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第四單元旋轉特征建模4-1旋轉特征命令的使用；4-2旋轉特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第五單元參考幾何體及零件建模5-1基準特征的使用；5-2異形孔特征的使用。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第六單元修飾特征建模6-1倒角特征、抽殼特征、拔模特征、筋特征的使用；6-2鏡像和陣列特征的使用。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第七單元掃描特征建模7-1掃描特征命令的使用；7-2掃描特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第八單元放樣特征建模8-1放樣特征命令的使用；8-2放樣特征的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1第九單元裝配體自下而上的設計和配合方式9-1裝配體自下而上設計的一般流程；9-2選擇合理的配合類型和組裝順序。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1、2第十單元創(chuàng)建工程圖和工程視圖10-1創(chuàng)建工程圖的步驟及方法；10-2投影視圖、剖視圖（全剖視圖、半剖視圖和局部視圖）、斜視圖、局部視圖以及斷裂視圖的創(chuàng)建方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1、2、3第十一單元標注工程圖11-1標注工程圖的步驟及方法。隨堂練習，課后作業(yè)課程目標1、2、3第十二單元機械系統(tǒng)仿真建模基礎12-1ADAMS/Vie