利用SolidWorks提高機械設計教學質量

國秀麗 吳貴軍

摘要：介紹了利用SolidWorks建立機械設計中的零件三維模型，動態模擬了減速器的裝配過程，利用Edrawings插件將模型轉換為電子文檔，利用Cosmosmotion插件對萬向聯軸器進行了運動仿真，可以很大程度地提高教學質量。

Abstract: This paper introduces through the use of SolidWorks to establish the mechanical parts in the design of 3 d model, the dynamic simulation of the reducer assembly process, and make the use of Edrawings plug-in model to transform into electronic document. We can see that through the use of Cosmosmotion plugin to simulate the movement to the universal shaft coupling can greatly improve the quality of teaching.

關鍵詞：SolidWorks；機械設計；虛擬裝配；運動仿真

Key Words: SolidWorks; mechanical design; virtual assembly; movement simulation

1.概述

機械設計是機械類學生一門非常重要的專業課，它具有很強的工程性、實踐性和應用性，學生要學習機械零件的設計步驟、零件的壽命、強度等，很多學生沒有接觸過實際的零件，利用傳統的教學方法很難想象出零件的空間結構，理解起來有很大的難度，如果采用零件模型，具有直觀性，可以增強感性認識，但是實物模型成本較高，模型的修改、存放、攜帶也會比較困難。三維計算機軟件快速的發展就很好的解決的這些問題，可以方便的建立零件的三維模型，演示零部件間的裝配關系和裝配順序，進行機構或設備的運動仿真，輸出各個零件的受力和速度變化等情況。

2.SolidWorks簡介

SolidWorks是由美國SolidWorks公司開發的一款三維機械設計軟件，是在總結和繼承了多種大型CAD軟件基礎上，采用用戶熟悉的Windos圖形界面，易學易用，功能強大,集零件設計、裝配體設計和自動生成二維工程圖功能于一體。同時SolidWorks定制了很多插件，可以方便工程設計、提高設計效率和設計質量。

3.利用SolidWorks建立三維實體模型提高教學質量

機械設計中的大部分零件學生都沒有接觸過，教材中的圖片又是二維平面圖形，沒有立體感，學生不易理，采用三維模型可以根據教學需要，不斷變換模型角度來進行講解。圖1是用SolidWorks建立的雙列調心球軸承、梅花形聯軸器模型，可以很容易地觀察其內部結構。

圖1三維模型

4.利用SolidWorks虛擬裝配技術提高教學質量

大多數高校機械設計課程設計采用的是減速器設計，減速器的零件是比較多的，用SolidWorks把零件制做成三維模型，按照實際生產中的裝配順序，動態模擬減速器的裝配過程，學生可以清楚的看到各零部件間的裝配順序和裝配關系，同時可以很直觀的講解各零件的安放位置、用途、設計中各零件的注意事項等。圖2是減速器的虛擬裝配模型。

圖2 減速器裝配體

5.利用SolidWorks的Edrawings插件提高教學質量

Edrawing是SolidWorks自帶的電子工程圖插件，通過Edrawing可以把SolidWorks的零件、裝配體和工程圖發布成電子文檔，教師就可以在任意一個沒有安裝SolidWorks軟件的電腦上演示、講解三維模型。Edrawing還可以實現教師與學生進行遠程交互，學生有不理解的地方，教師、學生可以在三維模型上添加注釋，用Email進行相互交流。如圖3所示。

圖3 齒輪注釋

6.利用SolidWorks的Cosmosmotion運動仿真提高教學質量

空間運動機構在運動時，運動零件的速度、角速度也可能在發生變化，涉及到這些內容學生很難理解，如果把運動機構進行運動仿真，直接輸出運動件的速度、加速度、幅值等，這樣的變化曲線學生看起來很直觀，很容易被學生理解和接受。

Cosmosmotion是SolidWorks自帶的運動分析插件，和Solid Works無縫對接，直接使用Solid Works 的數據庫，對系統的運動學、動力學和靜力學進行分析和仿真[1]。單萬向聯軸器的輸入、輸出軸存在夾角時，輸入轉速雖然是恒定值，輸出軸轉速的變化隨著兩軸的夾角增大而增大，如圖4所示，輸入軸角速度是360°/s，輸出軸的角速度是在318～418°/s之間變化的。若采用雙萬向聯軸器，保證輸入、輸出軸與中間軸的夾角相等，就可以解決這一問題，如圖5所示，輸入軸角速度360°/s，中間軸的速度在波動，但輸出軸的角速度與輸入軸的角速度是相等的。對這兩種情況進行運動分析，可以加深學生理解的程度，提高教學質量。

圖4 單萬向聯軸器運動仿真

圖5 雙萬向聯軸器運動仿真

7.結束語

利用SolidWorks可以建立機械設計中的零件三維模型，立體感強，有助于學生理解和接受，可以動態模擬減速器的裝配過程，幫助學生深入了解減速器的基本結構，利用Edrawings插件發布電子文檔，方便師生交流，利用Cosmosmotion插件對部件或設備進行運動仿真，讓學生觀察到各零件的速度、加速度、受力等情況。使用SolidWorks的各項功能，可以擺脫傳統二維的、平面的教學模式，建立三維的、動畫的教學場景，很大程度地提高了教學質量。

參考文獻

[1]陳忠維.基于SolidWorks/COSMOSMotion的離散點凸輪輪廓曲線設計及后處理[J].機械，2008，35（6）：52-53.

[2]劉軍.Edrawing在制圖教學網站中的應用研究[J].科技資訊，2006（20）：96.

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。