《计算机辅助设计（三维）》教学大纲-中外-48学时

PAGEPAGE14《计算机辅助设计（三维）》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称计算机辅助设计（三维）课程编号310120011课程性质选修课课程类别学科专业方向课开课单位机械基础教研室授课学期第5学期学分/学时3/48课内学时48理论授课24上机学时24课内实践实验学时课外学时24适用专业机械设计制造及其自动化（中外合作办学）是否双语否先修课程工程制图、机械原理、机械设计、理论力学后续课程机械制造技术基础、毕业设计二、课程简介《计算机辅助设计（三维）》是机械类专业的专业基础课，是学生从事机械设计与仿真分析的重要课程，为实践性较强的一门课程。本课程研究利用Solidworks软件对零件、装配体、工程图进行模块化建构以及借助ADAMS软件对机械系统进行静力分析、运动学分析和动力学分析仿真，进而研究整个机械系统的工作性能，使学生掌握草图绘制、零件造型、机器装配、工程图、机构运动分析与仿真以及机械系统性能预测等知识，最终具备利用三维软件进行机械建模设计与仿真的能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识目标）.通过课程学习，使学生掌握机械零件创建、装配、机构运动仿真、工程图创建的相关知识和操作技能；能使用动力学分析软件对一般的机械系统建立动力学仿真模型并进行数据处理，掌握参数化模型和优化设计的方法。课程目标2（能力目标）.培养学生具备机械产品运动仿真和工程表达的能力，对复杂机械系统进行动态特性研究及优化分析的能力。课程目标3（价值塑造）.通过课程学习，使学生养成综合分析、全面考虑问题的习惯，引导学生运用科学分析问题的方法进行工程问题的观察和分析，做到理论和实际的紧密结合，激发学生求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，乐于创新，勇于实践。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1.3：运用机械设计制造及其自动化专业基础知识，完成解决复杂机械工程问题的基本思路和方法的训练。1.工程知识课程目标1指标点4.2：能够根据实验方案，搭建和操作实验系统，安全开展实验并正确采集整理实验数据。4.研究课程目标2、3指标点4.3能够对实验结果进行分析和解释，通过信息综合得到合理的结论。4.研究课程目标1指标点5-1：能够合理选择与使用解决复杂智能制造/材料成型及控制/测控系统工程问题所需的多种仪器设备、信息资源、现代工程工具和信息技术工具。5-使用现代工具四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元软件入门（学时数：2学时）1.课程主要内容通过生动实例说明学习三维设计的重要性，介绍本课程的任务、性质以及学习方法；了解三维设计软件的的安装方法、用户界面、视图和模型显示类型、鼠标操作；熟练实体建模的一般过程、模型的显示与控制、设计树的作用与一般规则。2.重点和难点重点：Solidworks的基本操作。难点：Solidworks的安装方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果了解三维软件建模与设计的基本思路，熟练掌握Solidworks软件的基本操作。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第二单元草图绘制（学时数：2学时）1.课程主要内容通过草绘绘制的讲解，掌握草图绘制工作界面、草图绘图工具、草图编辑工具、草图的尺寸标注和几何约束，通过实例进行草图绘制练习。2.重点和难点重点：掌握Solidworks中二维草绘创建方法及各个草绘命令的操作。难点：二维草绘创建过程中欠约束和过约束的解决技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果熟练设置草绘环境设置及构建草图的绘制和编辑命令。5.支撑课程目标支撑目标1第三单元拉伸特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的拉伸特征，掌握拉伸创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练掌握拉伸命令的使用。难点：创建拉伸特征的步骤及方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果熟练掌握拉伸创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第四单元旋转特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的旋转特征，掌握旋转创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练掌握旋转命令的使用。难点：创建旋转特征的步骤及方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力。4.学生学习预期成果熟练掌握旋转创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第五单元参考几何体及零件建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的基准平面、基准轴、基准点、基准坐标系，以及孔特征，掌握建立参考几何体和异形孔特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练掌握建立基准平面、基准轴和异形孔特征的使用。难点：具有异形孔特征的复杂实体建模步骤及方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握基准平面、基准轴、基准点、基准坐标系和异形孔特征操作步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第六单元修饰特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的倒角特征、抽壳特征、拔模特征、筋特征，以及镜像和阵列特征，掌握利用混合特征创建实体模型的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练使用修饰特征等工具来构建模型。难点：创建修饰特征的技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握倒角特征、抽壳特征、拔模特征、筋特征，以及镜像和阵列特征的操作步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第七单元扫描特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的扫描特征，掌握扫描创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法，同时了解父子特征的基本概念和利用设计树修改属性的方法。2.重点和难点重点：熟练使用扫描特征等工具来构建模型。难点：创建扫描特征的技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握扫描创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第八单元放样特征建模（学时数：2学时）1.课程主要内容通过实例讲解三维零件设计中的放样特征，掌握放样创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。2.重点和难点重点：熟练使用放样特征等工具来构建模型。难点：创建放样特征的技巧。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握放样创建实体模型基础特征的步骤、技巧与方法。5.支撑课程目标支撑目标1第九单元装配体自下而上的设计和配合方式（学时数：2学时）1.课程主要内容通过生动实例讲解自下而上三维装配设计的基本思想，掌握标准配合、高级配合和机械配合等零件配合的使用要点，以及三维装配设计中干涉分析、质量和密度属性分析的基本应用过程和要点。2.重点和难点重点：掌握装配体自下而上设计的一般流程和零件间装配配合类型。难点：选择合理的配合类型和组装顺序。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果采用自下而上的设计，熟练掌握对组合件的合理装配。5.支撑课程目标支撑目标1、2第十单元创建工程图和工程视图（学时数：2学时）1.课程主要内容通过本讲课的学习，认识工程图创建界面，掌握创建工程图的一般流程。通过实例的练习，掌握创建常规视图、投影视图、剖视图（全剖视图、半剖视图和局部视图）、斜视图、局部视图以及断裂视图等视图的创建方法。2.重点和难点重点：掌握创建工程图的步骤及方法。难点：投影视图、剖视图（全剖视图、半剖视图和局部视图）、斜视图、局部视图以及断裂视图的创建方法。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握基于三维模型的工程图创建的一般流程及方法。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第十一单元标注工程图（学时数：2学时）1.课程主要内容通过本讲课的学习，创建零件图和装配图、创建注释文本、标注尺寸公差、标注几何公差、标注表面粗糙度。2.重点和难点重点：掌握标注工程图的步骤及方法。难点：工程图标注的过程。3.教学方法通过多媒体课件和机房实操相结合，采用边讲解边练习方式，培养学生实际应用能力；通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握标注工程图的一般步骤及方法。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3第十二单元机械系统仿真建模基础（学时数：6学时）1.课程主要内容ADAMS软件的基本工作环境；建模常用设置、操作，对几何体赋予物理属性的设置；常用几何模型、约束驱动、外部载荷、力的添加。2.重难点重点：常用几何模型、约束驱动、外部载荷、力的添加。难点：正确添加约束。3.教学方法通过案例教学，使学生理解仿真建模的过程；通过上机练习，使学生熟悉软件工作环境，能够对常用设置进行操作，能够熟练运用几何建模方法、约束和驱动添加方法、外部载荷施加方法正确建立机械系统模型，并仿真运行。4.学生学习预期成果掌握常用几何模型、约束驱动、外部载荷、力的添加方法，能对一般的机械系统进行建模与仿真。5.支撑课程目标通过本单元的主要内容学习，达到课程目标1。第十三单元仿真分析与结果后处理（学时数：4学时）1.课程主要内容样机仿真输出设置与分析、样机模型检验、样机调试等技术；后处理程序及其基本操作，重现仿真过程、绘制仿真结果曲线等应用技术；传感器的使用。2.重难点重点：样机仿真输出设置与分析、样机模型检验、样机调试等技术；后处理程序及其基本操作；传感器的定义和创建脚本仿真。难点：调试样机、传感器的定义。3.教学方法通过上机演示和巡回指导，使学生理解样机仿真输出的相关设置、调试、数据处理等操作。通过案例分析使学生理解仿真分析过程，进一步掌握样机调试和控制方法。4.学生学习预期成果掌握机械系统仿真分析与结果后处理方法。5.支撑课程目标通过学习样机仿真输出的相关设置、调试、数据处理等操作，达到课程目标1；通过学习仿真分析过程和样机调试、控制方法，达到课程目标2、3。第十四单元函数的应用（学时数：6学时）1.课程主要内容ADAMS/View中常用设计函数和运行函数的创建和使用方法，包括STEP函数、IF函数、SPLINE函数等。2.重难点函数的构造。3.教学方法通过上机演示和讲授，使学生理解函数的构造方法，通过案例实践使学生掌握常用函数的应用。4.学生学习预期成果掌握常用函数的使用。5.支撑课程目标通过本单元的主要内容学习，达到课程目标1。第十五单元参数化建模与优化设计（学时数：6学时）1.课程主要内容参数化建模基本方法；设计变量的应用；优化的概念，简单机构的优化设计。2.重难点重点：参数化建模基本方法、机构的优化设计。难点：机构的优化设计3.教学方法通过案例分析使学生理解参数化建模流程，通过上机实践使学生理解优化的概念，掌握优化设计的方法。4.学生学习预期成果掌握机械系统参数化建模基本方法、机构的优化设计方法。5.支撑课程目标通过学习参数化建模基本方法，达到课程目标1；通过学习优化设计方法，达到课程目标1、2；通过实例应用，达到课程目标2、3。第十六单元综合实训（学时数：4学时）1.课程主要内容本次内容是实现学生综合应用能力的一次训练，要求在给定时间内运用Solidwords软件完成特定装配体的建模，并能够导入Adams，完成运动仿真和相关分析。2.重点和难点重点：利用已学方法创建零件模型并装配，正确导入Adams、添加约束和驱动、分析动态特性参数。难点：正确导入Adams、添加约束和驱动。3.教学方法通过实际案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的实际应用能力。4.学生学习预期成果完成Solidwords三维模型和Adams仿真模型，仿真分析结果。5.支撑课程目标支撑目标1、2、3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元软件入门讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、2、321：2第二单元草图绘制讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第三单元拉伸特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第四单元旋转特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第五单元参考几何体及零件建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第六单元修饰特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第七单元扫描特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第八单元放样特征建模讲授法、案例教学、机房实操课程目标121：2第九单元装配体自下而上的设计和配合方式讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、221：2第十单元创建工程图和工程视图讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、221：2第十一单元标注工程图讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、221：2第十二单元机械系统仿真建模基础讲授法、案例教学、机房实操课程目标161：0.5第十三单元仿真分析与结果后处理讲授法、案例教学、机房实操课程目标2、341：0.5第十四单元函数的应用讲授法、案例教学、机房实操课程目标161：0.5第十五单元参数化建模与优化设计讲授法、案例教学、机房实操课程目标1、2、361：0.5第十六单元综合实训案例教学、机房实操课程目标1、2、341：1合计481：1.2五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核各考核环节所占分值比例可根据具体情况进行调整，建议值及考核细则如下。课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩60%课堂表现10课堂听课态度、互动状态及出勤率等课堂表现，10分制。该项分值=0.1*课堂表现平均成绩*10随堂练习50采集随堂练习成绩不少于6次，主要考核对各单元基本知识、基本技能的应用能力，每次练习按10分制单独评分。该项分值=0.5*随堂练习平均成绩*10课后作业40采集课堂作业成绩不少于4次，主要考核对各单元基本知识、基本技能的掌握程度，每次作业按10分制单独评分。按照提交时间、作业正确率等评分。该项分值=0.4*作业平均成绩*10综合实训40%综合应用100考核对工程问题的观察、建构与分析能力，各单元知识的迁移、运用能力，考核形式为典型机构的综合建模和仿真分析，100分制该项分值=1*测验成绩（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元软件入门1-1Solidworks的基本操作。随堂练习课程目标1、2、3第二单元草图绘制2-1二维草绘创建步骤及方法；2-2二维草绘创建过程中欠约束和过约束的解决技巧。随堂练习，课后作业课程目标1第三单元拉伸特征建模3-1拉伸特征命令的使用；3-2拉伸特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第四单元旋转特征建模4-1旋转特征命令的使用；4-2旋转特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第五单元参考几何体及零件建模5-1基准特征的使用；5-2异形孔特征的使用。随堂练习，课后作业课程目标1第六单元修饰特征建模6-1倒角特征、抽壳特征、拔模特征、筋特征的使用；6-2镜像和阵列特征的使用。随堂练习，课后作业课程目标1第七单元扫描特征建模7-1扫描特征命令的使用；7-2扫描特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第八单元放样特征建模8-1放样特征命令的使用；8-2放样特征的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1第九单元装配体自下而上的设计和配合方式9-1装配体自下而上设计的一般流程；9-2选择合理的配合类型和组装顺序。随堂练习，课后作业课程目标1、2第十单元创建工程图和工程视图10-1创建工程图的步骤及方法；10-2投影视图、剖视图（全剖视图、半剖视图和局部视图）、斜视图、局部视图以及断裂视图的创建方法。随堂练习，课后作业课程目标1、2、3第十一单元标注工程图11-1标注工程图的步骤及方法。随堂练习，课后作业课程目标1、2、3第十二单元机械系统仿真建模基础12-1ADAMS/Vie