SolidWorks軟件在《機械制圖》教學中的應用

摘要：根據《機械制圖》這門專業基礎課的特點和作用，這門課程的教學對象是大學一年級學生，他們由于思維方式的轉變，在掌握這門課程的時候難度比較大，面對這樣的問題，本文主要論述了SolidWoks在組合體中的應用，SolidWoks在剖視圖中的應用，SolidWoks在零件圖中的應用，SolidWoks在裝配圖中的應用等，并且通過在學生當中進行實踐教學，證明SolidWoks在《機械制圖》的教學過程中進行應用是可行的，教學效果也非常顯著。

關鍵詞：SolidWoks；《機械制圖》；教學；應用

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0086-02

SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，采用參數化的建模技術，能方便﹑快捷地創建任何復雜形狀的實體；SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業；SolidWorks軟件是諸多三維軟件中能夠實現相同的目的，但操作及界面最容易被初學者掌握的軟件之一。在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內的著名大學已經把SolidWorks列為制造專業的必修課，國內的一些大學（教育機構）如清華大學、哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學等也在應用SolidWorks進行教學[1]?！稒C械制圖》﹑《工程圖學》是機械類及近機械類專業學生的必修的專業基礎課，在各專業的課程建設中起到承上啟下的作用，一般的授課時間為大學一年級學生上半年，因此這門課程教學質量的好壞直接影響到學生的后續專業課程的學習、課程設計以及畢業設計的能力，一般走到相關的工作崗位應用最多的也是該門課程。但學生普遍反映這門課程學起來難度較大，作業做起來浪費時間，而且大一新生學習這門課程的困難主要在于空間想象能力的缺乏，所以教師授課時都會準備一些實體模型并帶進教室為學生的學習提供參考和幫助，但是在教學中這些實體模型一般是一些常規模型而且數量非常有限[2]。在《機械制圖》課程教學中，改變傳統的設計思想，即以二維—三維—二維的傳統教學模式，運用SolidWorks軟件建立三維實體模型，采用新的設計思想，即三維—二維—三維—二維的教學新模式，這樣既培養了大學生的空間想象能力，同時也激發了學生的對該門課程的學習興趣和積極主動性。

一、SolidWorks軟件在組合體當中的應用

組合體是由基本體按一定形式（疊加或挖切）組合而成的物體。學生在做習題時常常遇到一些復雜的組合體模型。在教學中大部分學生在做習題的時候，“三等”關系的投影規律、形體分析法以及線面分析法的解題思路比較容易掌握，但對于復雜的組合體、切割體的三維形狀很難去綜合想象，現實的教學中也提供不了習題冊上大部分的實體模型，部分同學在做題的過程中還要畫出組合體的軸測圖，這樣就大量增加了做題的時間。利用SolidWorks軟件中的建模模塊按照習題冊上提供的二維圖形進行實體建模，在課堂上講解習題的時候，開始并不讓學生直接看習題所對應的三維模型，而是引導學生利用投影規律、形體分析法和線面分析法想象出物體的形狀，并在看懂視圖的基礎上補畫第三視圖，然后再利用SolidWorks軟件在制作組合體的模型的過程中從各個角度演示其形成過程，使授課教師可以及時糾正學生對于零件的空間結構想象的錯誤的地方，增強學生空間思維能力，提高了學生的讀圖與補畫第三視圖的速度，尤其在解決組合體中截交線和相貫線的相關習題更為有效。例如圖1：

二、SolidWorks軟件在剖視圖當中的應用

假想用一剖切面（平面或曲面）剖開機件，移去觀察者和剖切面之間的部分，將其余部分向投影面投射，這樣得到的圖形稱為剖視圖，應用的主要目的是能夠清楚地表達機件內部的復雜的結構形狀，并且視圖中的虛線盡可能避免或少量出現。剛剛習慣并接受了前面的三視圖的表達方式，又要改變表達的思維方式，對于這種假想的剖切平面和它在實體當中的剖切位置很難確定，尤其是對于局部剖﹑階梯剖和旋轉剖的內容比較抽象，在SolidWorks中剖切視圖可以方便地動態修改剖切面讀的位置，進行單個或多個剖切面多方位的剖切，通過不同位置的剖切平面對形體剖切，形象地展示給學生形體經過剖切后的三維效果，引導學生畫出要求的形體的剖視圖，進而能準確地掌握剖視圖的相應畫法。

三、SolidWorks軟件在零件圖當中的應用

零件圖是表達單個零件結構形狀﹑大小和技術要求的圖樣，在《機械制圖》教學過程中涉及到零件圖的時候，由于學生初次接觸到專業方面的知識的應用，大部分同學需要一定的時間去轉變常規的思維方式，而且要想象生活及生產中使用的零件的實際形狀，教學過程中現有的教學模型是有限的，只能提供一些標準件和常用的零件模型，習題中一些復雜的零件（尤其是叉架和箱體類零件）學生不是很容易想到，而且疑惑很多，更是感到內容枯燥無味，學習和教授起來比較費勁。如果能夠運用SolidWorks軟件將教學過程中涉及的學生難以想象的零件制作成形象生動的三維模型，使用零件的渲染效果把零件表現得很真實，這樣能夠增強學生的學習主動性，起到事半功倍的效果。

四、SolidWorks軟件在裝配圖當中的應用

裝配圖是表達機器（或部件）這類產品及其組成部分的連接和裝配關系的圖樣，學生在由零件圖過渡到裝配圖的過程中由于前面所學知識的零散性，大一學生的實踐經驗也非常有限，對于稍微復雜的裝配圖很難看懂并且想象出裝配體的空間結構。由于SolidWorks軟件具有強大的裝配功能，可以方便地把單一的零件模型裝配在一起，使學生能夠形象地理解裝配體的裝配順序和拆卸順序，而且還可以將裝配體的三維模型直接生成二維裝配圖，節省了用AutoCAD繪制二維圖紙的時間，圖紙的修改工作量小，在生產中得到了廣泛的應用。在裝配圖講解時還可以利用創建爆炸圖使學生對裝配圖的理解更加深刻，教師通過進行零件的虛擬裝配和爆炸圖的建立，然后再進行運動的仿真模擬，使學生理解在將所有零件裝配到一起的基礎上還要考慮裝配結構的合理性，使學生在裝配中相應地掌握零件之間的相互配合關系、運動及動力的傳遞情況，零件在整個裝配體中的作用，從而更好地讀懂裝配圖并拆畫零件圖。例如下面的減速器裝配圖及爆炸圖2：

五、結論

1.目前在《機械制圖》、《工程圖學》等課程應用SolidWorks軟件主要存在的問題是這些課程的學時較短，如果在課堂教學中將三維模型和二維制圖相穿插進行詳細地講解需要一定的時間，在規定的時間內需要完成較大量的教學內容具有一定的難度，因此在教學中只能把組合體、剖視圖、零件圖和裝配體中的重點的典型的內容和題目應用SolidWorks軟件做成三維模型給學生進行形象的展示。

2.通過課堂測驗、課后與學生討論交流課程改革的教學效果，認為把SolidWorks軟件應用在《機械制圖》、《工程圖學》等課程的教學活動中是有益于學生對本課程及相關課程的學習，值得廣大從事相關教學的老師進行借鑒和推廣。

參考文獻：

[1]江洪，吉維峰.運用三維繪圖軟件SolidWorks改革工程圖學教學的實踐[J].工程圖學學報，2004，（1）：110-113.

[2]周艷瓊.《機械制圖》課程教學改革探討[J].科技信息，2010，（5）：132.

基金項目：安徽工業大學校級教學研究項目（2011jg45）

作者簡介：王秀珍（1979-），女，內蒙古武川縣人，碩士，安徽工業大學機械工程學院，講師。