基于SolidWorks的平面連桿機構網絡教學系統二次開發

鄭金松 周德讓 張帆

摘 要：網絡教學中，為了學生能夠進行平面連桿機構的三維建模和運動仿真分析，同時不需要再本地安裝三維制圖軟件，本文基于SolidWorks進行了二次開發，學生在客戶端訪問網絡教學系統服務界面，選擇機構類型并輸入設計參數，便可以生成三維模型，并進行裝配和運動仿真。這個系統可以實現教育資源的共享，提高教學質量和效率。

關鍵詞：平面連桿機構；三維建模；SolidWorks二次開發

1 引言

網絡教學隨著計算機與網絡技術的發展越來越重要，在《機械原理》的教學張，平面連桿機構是難點，也是重點，同時它在工程機械設備中的應用也是十分的廣泛。傳統教學模式下線條狀的機構簡圖雖然可以進行機構仿真，但所實現的機構仿真不但缺乏三維真實感，而且分析結果的精度也不高。SolidWorks是一款CAD/CAM/CAE高度集成化的三維軟件，它具有強大的三維建模和分析仿真功能。因此，開發基于SolidWorks的平面連桿機構網絡教學系統具有很強的應用價值和現實意義。

2 系統開發環境

SolidWorks是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，它具有強大的三維建模功能，是現今主流的三維造型軟件之一，特別是在國內產品設計領域占據重要位置。Visual C++是微軟公司推出的面向對象的可視化集成編程系統，把它作為SolidWorks的二次開發環境，具有界面簡潔、占用資源少、操作方便等優點。因此，利用C++對SolidWorks進行專業化的二次開發必要與可行的。

本系統以網絡環境為運行平臺。網絡環境主要用于實現系統模型的整體構架，為系統的通用性及擴展性提供理論依據。基于上述要求，本系統的網絡體系結構采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，利用SolidWorks的API中COM類型接口以及基于對象的編程語言VC++進行學生界面設計，實現平面連桿機構的三維參數化建模，并將仿真結果以組件的形式進行打包嵌入到客戶機瀏覽器端；采用ASP語言編寫仿真系統界面，服務器端數據庫采用微軟Office中的Access數據庫存儲學生注冊、登陸等相關信息。

3 系統開發模型

本研究的系統原理如圖1所示。基于SolidWorks的平面連桿機構教學系統貯存在遠程服務器中，學生通過客戶端（Web瀏覽器）訪問網絡教學系統服務界面，選擇演示的機構類型并輸入設計參數，通過ASP進行參數傳遞，并調用參數化設計組件。參數化設計組件啟動服務器端的SolidWorks系統，根據學生輸入的機構類型，從機構模型庫中調出對應各構件的三維模板圖形文件，并調用SolidWorks提供的API函數，以學生提交的設計參數替換模板圖形文件中的驅動尺寸，模型再生后即可得到學生需要的構件模型；然后檢查各構件間的尺寸關系，是否發生干涉；再根據預先定義的裝配關系進行自動裝配，最后調用機構分析模塊進行機構的運動仿真分析，并將最終的機構模型和分析結果保存在服務器供學生下載。

圖1 系統原理

該系統主要由參數化設計、干涉檢查、自動裝配、運動仿真、運動分析等模塊組成。系統的結構模型如圖2所示，這種三層網絡體系能很好地解決學生和系統的交互、學生和瀏覽器的通話、瀏覽器和系統的數據交換等問題。學生應用該系統時不需要在客戶機安裝SolidWorks軟件，只需要通過瀏覽器端登錄網絡教學系統，得到使用權限后就可以向學生演示平面連桿機構的參數化設計、干涉檢查、自動裝配、運動仿真等過程，并繪制重要點的位移、速度、加速度等曲線。學生在客戶機端通過瀏覽器可以觀察到真實的機構三維模型，交互式運動仿真與裝配過程以及圖形化的運動學分析結果。學生還可以根據需要登錄網絡教學系統進行平面連桿機構設計，以鞏固所學知識。

圖2 系統結構模型

結束語

以往的平面連桿機構的計算機輔助系統都是基于本地的研究，也沒有建立機構的三維實體模型。而本文基于SolidWorks的平面連桿機構網絡教學系統實現了機構三維建模和運動仿真分析的一體化，解決了圖形抽象、資源共享性差等問題。該系統可以豐富和加強《機械原理》課程的教學手段，激發學生的學習熱情，提高教學質量和效率。■

參考文獻

[1]程榮俊，黎瑞平，等.基于Pro/E的平面機構設計與運動學分析[J].機械工程師，2010（6）：58-59.

[2]葉水安.網絡環境下的機械基礎教學模式構建[J].科技信息，2008（9）：548-549.

[3]王新珉.平面連桿機構運動分析的計算機輔助教學系統研究[D].成都：西華大學，2009.

作者簡介：鄭金松（1987-），男，講師，碩士研究生，主要研究方向為成套裝備及其自動化。

周德讓（1989-），男，碩士研究生，主要研究方向是新能源材料與技術。