ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ２００５在《機(jī)械制圖》教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：SolidWorks2005應(yīng)用到形體分析、線面分析、立體表面交線形成等《機(jī)械制圖》教學(xué)中，這種應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，使《機(jī)械制圖》教學(xué)變得形象、直觀，有利于學(xué)生空間想象能力的形成，提高教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：SolidWorks2005；機(jī)械制圖；立體表面交線；形體分析；線面分析

《機(jī)械制圖》課程是工科院校中一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生正確地運(yùn)用投影法表達(dá)工程機(jī)械問題，繪制和閱讀機(jī)械圖樣的能力及空間想象能力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是利用實(shí)物模型，幫助學(xué)生進(jìn)行空間想象。但實(shí)物模型具有局限性、靜態(tài)性，致使部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中仍然感到困難。SolidWorks2005是易學(xué)、易用的三維設(shè)計(jì)軟件，它包括了零件設(shè)計(jì)、二維工程圖的自動(dòng)生成、裝配等功能。把SolidWorks2005三維設(shè)計(jì)軟件運(yùn)用于《機(jī)械制圖》教學(xué)中，采用先三維、后二維的模式，不僅有助于提高學(xué)生空間想象的能力，而且能為《機(jī)械設(shè)計(jì)》等專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。

建立SolidWorks2005虛擬模型庫

根據(jù)《機(jī)械制圖》教材及教學(xué)大綱的要求，首先規(guī)劃SolidWorks2005虛擬模型庫的結(jié)構(gòu)，模型庫中實(shí)體的類別可分為基本幾何體、組合體、各類典型的零件、裝配體、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件。

虛擬模型庫構(gòu)成如下：（1）基本幾何體：圓柱體、圓錐體、棱柱、棱錐、球、圓環(huán)等；（2）組合體：切割型、疊加型、綜合型；（3）各類典型的零件：軸類零件、盤類零件、箱體類零件；（4）裝配體：部件的裝配體、簡(jiǎn)單機(jī)器（如減速箱）裝配體；（5）標(biāo)準(zhǔn)件和常用件：軸承、螺栓、螺母、鍵等。

虛擬實(shí)體模型庫以教材為基礎(chǔ)，模型庫的重點(diǎn)為組合體。標(biāo)準(zhǔn)件和常用件可從應(yīng)用插件SolidWorks Toolbox中選取。裝配體的零件可與典型零件共用，以提高模型庫的利用率。

各類模型在虛擬實(shí)體模型庫所占的比例如下：基本幾何體占15%左右、組合體占35%左右、各類典型的零件25%左右、裝配體15%左右、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件占10%左右。

在教學(xué)過程中，根據(jù)需要提取模型，可用于展示內(nèi)外形狀、形體分析、裝配等。

應(yīng)用SolidWorks2005剖析立體表面交線

立體表面交線分平面截交線和相貫線。理解與掌握立體相交表面交線的形成與投影是《機(jī)械制圖》課程的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。應(yīng)用SolidWorks2005對(duì)組合體進(jìn)行實(shí)體建模后，能直觀地觀察立體表面交線的空間形狀。對(duì)相交立體運(yùn)用剖面視圖，能直觀地呈現(xiàn)不同截面上表面交點(diǎn)的位置。由于SolidWorks2005建模是一個(gè)參數(shù)化的設(shè)計(jì)過程，當(dāng)改變立體相交的位置時(shí)，可得到各種不同的相貫線，能拓展學(xué)生空間想象思路。

實(shí)例一：應(yīng)用SolidWorks2005分析圓錐體與圓柱相交的相貫線。

（一）從虛擬模型庫提取圓錐與圓柱的相交體，觀察其相貫線的空間形狀，圖1所示。

（二）通過標(biāo)準(zhǔn)視圖的指令，得到表面交線在基本投影面上的投影。圖2為相交體的標(biāo)準(zhǔn)視圖。

（三）通過剖面視圖選擇不同的截面位置，呈現(xiàn)不同截面上表面交點(diǎn)的位置，如圖3、圖4所示。

（四）根據(jù)SolidWorks2005參數(shù)化的設(shè)計(jì)特征，改變其位置與形狀尺寸，分析其表面交線的變化，如圖5所示。

應(yīng)用SolidWorks2005進(jìn)行組合體形位分析

各類組合體是由基本的幾何體切割與疊加而成的。假想將一個(gè)復(fù)雜的組合體分解為若干基本體，并對(duì)它們的形狀與位置進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上畫出組合體的視圖。這種思考的方法稱為形體分析法。SolidWorks2005具有創(chuàng)建零件（*.sldprt）、裝配體（*.sldasm）、工程圖（*.slddrw）三大類文件功能。當(dāng)SolidWorks2005對(duì)組合體進(jìn)行形位分析時(shí)，能形象、直觀、準(zhǔn)確展現(xiàn)組合體的組合與分解。

實(shí)例二：應(yīng)用SolidWorks2005軸承座的形體分析。

（一）分析組合體構(gòu)成，軸承座由底板、支承板、軸承、凸臺(tái)、肋板五部分構(gòu)成，如圖6所示。圖6為SolidWorks2005裝配體（*.sldasm）文件。

（二）把軸承座拆分為簡(jiǎn)單的幾何體，分析各個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體投影視圖。在裝配體（*.sldasm）文件解除配合時(shí)，應(yīng)用移動(dòng)零件的按鈕，逐個(gè)移動(dòng)零部件，分析每個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體投影，如圖7。

（三）以底板為不動(dòng)件，逐個(gè)疊加形成組合體。在三維立體疊加的過程中，同時(shí)進(jìn)行二維工程圖的疊加。教學(xué)中展示三維到二維本質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

（四）展示組合與分解動(dòng)態(tài)過程。在裝配的環(huán)境下，制作爆炸視圖，并保存。打開所要爆炸的裝配體文件，單擊配置管理器按鈕，選擇裝配體配置，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇動(dòng)畫爆炸及解除爆炸，再現(xiàn)組合體的組合與分解。

應(yīng)用SolidWorks2005對(duì)組合體線面分析

構(gòu)成物體的各個(gè)表面，不論形狀如何，它們的投影如果不具有積聚性，一般都是一個(gè)封閉的線框。在讀圖中，常用線和面的投影特性分析物體各部分的形狀和位置，想象物體的整體形狀，這種思考的方法稱為線面分析法。應(yīng)用SolidWorks2005進(jìn)行組合體線面分析，根據(jù)三視圖，進(jìn)行實(shí)體建模，在教學(xué)中展示建模式過程。

實(shí)例三：應(yīng)用SolidWorks2005對(duì)V型切割體進(jìn)行線面分析。

（一）根據(jù)圖8所示V型切割體三視圖，分析其外形輪廓基本上是長(zhǎng)方形，想象出該組合體由一個(gè)長(zhǎng)方體被切割掉若干部分所形成。

（二）根據(jù)線面投影特性，分析各個(gè)局部形狀。應(yīng)用SolidWorks2005，提取實(shí)體模型，在設(shè)計(jì)樹下，拉動(dòng)活動(dòng)滾動(dòng)條（圖9所示），一步一步展示其切割體形成過程，圖10所示。

（三）把三視圖和組合體對(duì)照，加深對(duì)線面的投影特性理解與應(yīng)用，在教學(xué)中可起到舉一反三的作用。

應(yīng)用SolidWorks2005于《機(jī)械制圖》教學(xué)中，由過去的借助靜態(tài)的掛圖、模型講解變?yōu)槿S動(dòng)態(tài)演示教學(xué)，能使學(xué)生動(dòng)態(tài)地觀察到實(shí)體模型的各個(gè)側(cè)面及內(nèi)腔，觀察到三維實(shí)體到二維視圖形成過程，觀察到組合體的形成過程。這種直觀形象的教學(xué)方式，有利于學(xué)生空間想象能力的形成和創(chuàng)新能力的提高。

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作者簡(jiǎn)介：

陳愛華，碩士，金華市高級(jí)技工學(xué)校機(jī)械專業(yè)高級(jí)講師，從事專業(yè)課教學(xué)與研究。