基于Solidworks的機械制圖教學方法的嘗試

揚州高等職業技術學校 趙紅梅

基于Solidworks的機械制圖教學方法的嘗試

揚州高等職業技術學校 趙紅梅

SolidWorks是優秀的設計軟件，成熟應用于機械制圖教學中，使現代教育技術得到了極大進步，特別是在培養學生的空間想象和思維能力方面，效果顯著。

機械制圖 SolidWorks 教學方法

一、前言

機械制圖課程是大多數高校培養工科人才專業的一門重要技術基礎課，重點培養學生的繪圖和識圖能力，提升學生的空間想象能力和實際操作能力，是作為工科教學必不可少的環節。大量教學證明，通過基于Soidworks的機械制圖教學方法的嘗試，對于大學生現代工程創新能力的培養具有十分重要的意義。

二、Solidworks軟件簡介

Solidworks軟件是美國 Solid Works 公司開發研制的三維設計軟件。是一款參數化建模軟件，主要有零件、工程圖、裝配體三個模塊。可以實現從三維實體模型到二維工程圖的直接轉換。是一套智能型的高級 CAD／CAE／CAM組合軟件，集設計、加工、分析功能于一身。其設計思路清晰，設計理念更容易理解，友好的界面，節省大量時間。同時世界許多著名軟件公司是Solidworks公司的戰略合作伙伴，帶有國標零件庫，功能龐大的插件，支持二次開發。

三、傳統機械工程教學中存在的問題

傳統的機械類課程體系一般采用二維設計平臺進行教學，所存在的主要問題如下：

（1）知識陳舊，體系不完整，不考慮各課程之間的關聯，無法滿足后續CAE/CAM等課程的教學需求。

（2） 以二維設計作為主要教學內容，教學效果一般，使學生主要精力花費在軟件的操作上，而不能很好的去設計研發。

（3） 不能在設計與制造之間實施三維-二維-三維之間的轉換，也無法表達復雜曲面，造型、渲染和動畫能力差。

四、Solidworks在機械制圖教學中的應用

Solidworks在機械制圖教學的主要任務是學習草圖繪制、特征建模、鈑金設計、裝配、工程圖的創建方法與技巧，培養學生具備產品計算機輔助設計的實際工作技能，為學生未來從事專業方面實際工作的能力奠定基礎。

（1）教學組織方面：建議在項目課程教學時采用分組教學和集中教學相結合、教師主導和學生自主學習相結合、規定項目訓練和自選項目訓練相結合的教學組織形式。

（2）教學方法方面：建議根據完成工作任務的需要來選擇合適的教學方法。項目課程指導教師在教學實施過程中，應提前給每組發放項目任務書。任務書要明確教師講解內容及時間安排，學生應準備的知識、討論的內容及時間、完成的訓練內容等。其次，指導教師將工作任務以不同的形式呈現給學生，指導教師圍繞項目或模塊的工作任務需要來安排理論教學，并且進行知識的拓展。

（3）教學內容方面：計算機輔助設計與制造技術的發展速度很快，教師在教學的過程中，應關注CAD/CAM技術的發展，并把相關信息及時反映到教學中來。其基本教學內容如表1所示：要求，對現狀溢流壩及消能設施進行加固設計。

課程主要內容重點、難點知識、能力、素質要求操作環境基本操作顯示控制視角變換選擇對象顯示控制視角變換選擇對象通過選項命令設定SolidWorks的操作環境基準面、基準軸、坐標點的顯示與隱藏放大/縮小、旋轉

課程主要內容重點、難點知識、能力、素質要求草圖基礎草圖繪制草圖圖元尺寸標注幾何約束失敗解決圖元繪制、編輯尺寸標注幾何約束草圖繪制面和草圖原點的選擇、草圖繪制環境設定各種圖元繪制、編輯方法尺寸類型及標注方法幾何約束的顯示與隱藏，添加約束的方法失敗的類型、判斷和解決方法拉伸與旋轉特征建模草圖輪廓放樣引導線放樣掃描引導線掃描中心線放樣圓角拔模異性孔抽殼筋變換操作基礎陣列多實體拉伸與旋轉掃描引導線掃描放樣圓角拔模異性孔抽殼筋變換操作陣列多實體拉伸起始面、終止面的選擇、拉伸方向草圖復用、草圖輪廓的選擇截面草圖與路徑草圖的空間關系引導線與截面之間的空間關系，截面自由度與引導線數量的關系放樣草圖之間的空間關系，放樣要素類型引導線與放樣草圖之間的空間關系中心線與放樣草圖之間的空間關系圓角操作對象的選擇、變半徑圓角、控制線圓角拔模面的一些特殊設定方法異型孔的精確定位方法、異型孔類型及自定義尺寸方式筋草圖的特點，限制操作——不能在多個實體之間加筋移動、鏡像、縮放、復制特征線形、圓周、草圖驅動、填充陣列生成多實體零件的方法、組合、壓凹零件定位零件設計單位制質量屬性方程式手工配置系列零件設計表零件定位質量屬性零件原點的選擇、零件朝向、缺省視角重定義模型單位制的調整、尺寸精度設定模型材料屬性的設置、獲取模型質量屬性尺寸方程式的設定方法、共享數值、全局變量系列零件設計表的生成方法基體法蘭鈑金邊線法蘭斜接法蘭實體操作折彎操作成形特征基體法蘭邊線法蘭斜接法蘭實體操作折彎操作基體法蘭的類型，鈑金基本參數的設定邊線法蘭的尺寸測量方式、邊線法蘭的輪廓控制斜接法蘭的尺寸測量方式切除、倒角、 折彎、轉折、褶邊成形特征的保存位置、成形特征的四個要素裝配方法裝配顯示控制零件操作裝配干涉裝配方法零件操作生成裝配件、設定零件之間裝配關系生成爆炸視圖、采用裝配特征控制顯示零件組合、關聯零件設計檢查及采用零件操作方法排除裝配干涉工程圖模板工程圖工程圖標注工程圖視圖工程圖標注裝配工程圖測試工程圖模板的設置方法、工程圖環境設定模型、投影、剖面、斷開的剖面、輔助、細節視圖尺寸標注、幾何公差等工程符號的標注視圖顯示控制、零件序號與材料明細表

5）對于溢洪道基礎存在滲漏的水庫，為保證水庫興利作用及溢洪道安全，對溢洪道基礎進行高噴灌漿或塑性防滲墻加固，截斷滲漏通道。

（3）放水管。

對于放水管無控制措施或現狀閘門、啟閉機損壞、啟閉塔年久失修的水庫，為保證水庫下游灌溉或下游用水需求，新建或重建啟閉塔及工作橋，更換閘門及啟閉設施。

對放水管洞身質量較差的水庫，對洞身進行加固處理，洞外進行灌漿處理。

對放水管后無消能防沖設施，增加消能防沖設施，完善尾水渠設計。使放水管順利排入老河道。

（4）監測管理設施。

因小型水庫大都沒有觀測、監測及防汛照明設施，不利于水庫運行管理，根據運行需要，增設水位尺、大壩位移、變形觀測、浸潤線觀測及量水堰等設施，為水庫安全運行提供觀測、監測設施，新建或重建管理房，整修防汛道路。

2. 非工程措施。

為保證水庫運行安全，根據實際需要還需制訂一些非工程控制措施。

（1）水庫防洪調度。

根據水庫調洪計算結果，合理確定水庫的汛限水位并報上級主管部門批準。嚴格按照上級批準的調度運用計劃和上級主管部門的指令，結合水庫工程現狀和管理運用經驗，參照水文氣象預報情況，本著局部服從整體，興利服從防洪的原則，進行具體的調度運用。水庫要制定一套全面管理制度，提高水庫綜合效益，確保水庫正常合理的運行，做到科學調度。根據除險加固工程設計，確定合適的泄水方式。泄洪應通過水文預報預測，及時采取防汛措施，確保水庫安全。每年汛前要根據設計和工程現狀，經過調查了解并征求有關部門的意見，編制年度運用計劃。年度調度運用計劃中的興利部分，每年汛后根據實際蓄水和汛后可能的來水情況進行修訂。計劃的制定和修改，經上級主管部門批準后執行。

（2）工程管理運用。

1）水庫運行控制。

對于放水管管身屬于無壓的，為保證管身為無壓流狀態，必須控制閘門開啟度，從而控制放水管流量，需根據不同水位確定放水管閘門開啟度，保證放水管始終處于無壓運行狀態。

2）安全監測。

由專職人員進行設備維修、觀測資料的整編與分析。由于大壩常年受到各種荷載和水的作用，內部狀況不斷地發生著變化，這種變化大部分都是隱蔽的，緩慢的，不易察覺的。因此，需要對大壩運行期間進行經常的系統觀察和測量，以便了解大壩內部狀況的變化規律和工作情況，及時發現問題，采取措施進行養護和處理，確保大壩安全運行，充分發揮其工程效益。建立大壩定期檢查、鑒定制度。汛前、汛后以及暴風、暴雨、特大洪水等自然災害和其他險情發生后，管理人員必須按照有關技術標準，對大壩進行安全監測和檢查，對監測資料及時整理分析，隨時掌握大壩運行狀況。

3）工程維護。

為了確保水利工程的安全，嚴格按照工程維修養護標準，本著“經常養護、隨時維修、養重于修、修重于搶”的原則，對大壩和附屬建筑物，經常養護，隨時維修，使其處于安全和完整的運行狀態。

4）建筑物管理

應定期對壩體進行觀測分析，經常進行巡邏和維護管理。工程檢查是水庫管理工作的基礎，汛期每天一次，非汛期每周一次；每年汛前、汛后，用水前后，對大壩進行全面大檢查，閘門、機電設備試車運行，對工程存在問題及時分析，初步提出相應的處理意見，并報上級主管部門；發生歷史最高水位，水位驟升驟降，大風浪，特大暴雨以及工程遇到影響安全運行或其他危險跡象時，除詳細記錄時間、部位、出險情況，還要立即上報主管部門，采取應急措施，分析原因。管理所應建立技術檔案和大事記，對規劃、設計、施工及運行管理資料及時整理歸檔，保持資料準確完好，以便今后管理和工程需要提供可靠的依據。

四、結論

水庫是兼防洪、農業灌溉、水產養殖等綜合利用的水利杻紐工程，一旦水庫失事，將危及到下游保護區的安危，同時也給下游的兩岸群眾帶來巨大的生命財產損失，將造成難以估量的損失。水庫除險加固以后，其防洪能力可達到規范要求，發生標準以內洪水時，可確保下游人民群眾生命財產的安全，確保保護區內各項生產、生活的正常進行，超標準洪水發生時，可起到減少受災損失、爭取搶險時間的作用。因此，抓緊時間對這些病險水庫進行除險加固迫在眉捷。運行仿真，可得到活塞的位移、速度、加速度分別如圖5、圖6、圖7所示。從圖5中可以看出活塞的運動行程為100mm。

四、結論

建立發動機曲柄連桿機構的數學模型，在matlab的環境下，利用simulink／simMechanics模塊，建立動態仿真系統并進行分析。相比于傳統的圖解法，這種方法不需要進行一些高級語言編程就能很直觀地觀察到某機構的運動狀況，簡單高效，另外還可以修改各構件的仿真參數，得到不同類型的運動系統，大大減少了機械設計的工作量。