基于UG軟件的機械設計基礎課程設計的教學實施要點

摘 要：運用UG軟件進行機械設計基礎課程設計是一項教學改革，正被越來越多的學校應用于教學實踐中。為達成更好的教學效果，本文以一級圓柱齒輪減速器為例，就開展課程設計過程中應著重注意的事項，提出了一些行之有效的教學實施要點。

關鍵詞：機械設計基礎課程設計;UG軟件;三維實體建模;裝配

機械設計基礎課程設計是高職機械類及近機類學生第一次較全面的設計訓練[1]，是高素質實用型、技能型專門人才[2]培養的重要環節。該課程設計的圓滿施行關系到學生正確設計思想的樹立、機械零件與機械產品設計方法及設計步驟的掌握[2]和設計規范性的養成，其重要性不言而喻。在課程設計中運用UG軟件進行三維實體建模和裝配設計模擬了企業中產品的設計流程，為學生能更好地適應用人單位的要求，提供了難得的實操機會。

為使課程設計能取得更好的教學效果，通過多年的教學實踐，不斷探究，以一級圓柱齒輪減速器為例，就開展課程設計中應著重注意的事項，提出了有應用參考價值的教學實施要點。

一、運用UG軟件的裝配設計要采用符合企業設計流程的混合裝配

UG軟件的裝配模塊既可實現自底向上裝配，也可實現自頂向下裝配。在設計機械產品時，往往不會所有非標準件的零件都有現成的圖紙讓你按照圖紙去建模以實現自底向上的裝配[3]。所以，在實際設計中，往往采用混合裝配，即根據需要在兩種裝配模式下切換[4]。這樣做的優點是可以邊設計、邊修改、邊裝配，從而高效地完成設計工作。

在課程設計過程中，常有學生想要先將所有非標準件的零件完成三維實體建模，再將它們自底向上一一裝配起來。就拿低速軸、箱蓋、箱座等零件來說，在沒有零件圖的情況下要完成這些零件的三維實體建模，就必需要借助二維平面圖進行設計，確定各零件的結構和尺寸;建模后，再通過裝配約束關系將它們安裝到裝配體中。相較于在混合裝配時運用“在裝配體中創建零件模型”的方法，這種自底向上裝配的做法既無形中增加了設計的難度，又不可避免地會導致重復工作的出現，大大降低了設計效率，最為緊要的是這樣的做法不符合企業設計流程。

我們的教學要始終以“就業為導向”，要讓學生養成良好的設計習慣。所以，在教學中必須向企業的做法靠攏。

二、運用UG軟件進行裝配時，要確保每一個零件裝配正確

由于裝配中各零件之間的位置是相互關聯的，前一個零件的位置有誤就可能影響到后一個零件的位置和結構尺寸。所以，每安裝一個零件都要檢查裝配是否正確。

在UG軟件的裝配模塊下，下列方法可快速地確定裝配是否正確。

1、創建視圖截面。打開“視圖”→“截面”→“編輯截面”命令，出現“視圖截面”對話框，通過切換“方向”或“備選平面”或單擊基準坐標系的旋轉按鈕，觀察剖切的視圖，直至切換到期望的平面[5]。這種方法既可以觀察零件的內部結構，也可以更好地觀察各零部件之間的裝配關系。

2、通過視圖定向的方法，可以方便地觀察裝配情況。視圖的定向常用方法有：（1）使用視圖工作欄，選擇視圖方位列表中的視圖。（2）使用右鍵快捷菜單，選擇“定向視圖”命令，在出現的下一級菜單中選擇所需的視圖定向。（3）使用快捷鍵，如需要定向到左視圖，只需按Ctrl+Alt+L鍵即可。

3、創建干涉檢查。打開“分析”→“簡單分析”命令，出現“簡單干涉”對話框，可檢查裝配體中兩零件之間是否干涉。

4、創建間隙分析。打開“分析”→“裝配間隙”→“執行分析”命令，出現“間隙分析”對話框，可對裝配體進行間隙分析。

三、設計要符合國家標準和設計規范

設計中正確運用標準和規范，可以保證互換性，降低成本，縮短設計周期，這是機械設計應遵循的原則之一[6]。要讓學生明確UG軟件的作用只是實現設計的工具，因為相比熟練運用UG軟件高效地完成設計，更為重要的是要通過此次課程設計使學生形成良好的設計規范性。

以低速軸的設計為例，需要重點強調的內容有：

（1）安裝齒輪的軸頭的直徑要符合標準直徑。

（2）安裝密封元件和滾動軸承處的直徑，應與密封元件和軸承的內孔徑尺寸一致[7]。

（3）安裝齒輪的軸頭上的鍵槽長度尺寸當采用A型普通平鍵聯接時應等于鍵的長度，其尺寸要在鍵長的標準長度系列中。

（4）除非特別重要的尺寸，一般情況下，各段軸長盡可能取整數。同理，軸上鍵槽的定位尺寸也要為整數。

（5）（出二維工程圖時用到）鍵槽的寬度、深度尺寸及其公差均要查國家標準。

（6）（出二維工程圖時用到）相應軸段上的幾何公差值要查國家標準。

隨著CAD/CAM 技術的迅猛發展，將三維設計軟件運用到高職機械設計基礎課程設計中已成為教學改革的必然。要想達成更好的教學效果，需要教師在教學中潛心深入實踐，勇于探索。

參考文獻

[1][5][6] [7]李國斌.機械設計基礎課程設計指導書[M].北京：機械工業出版社，2016（7）.

[2]邱銘.高職院校高等數學教學的幾點認識[J].宿州教育學院學報，2010（8）：177-179

[3][5]王興濤，丁來源，李國琳.UG NX 11.0機械設計案例教程[M].北京：清華大學出版社，2018（8）.

[4]姜永武.UG典型案例造型設計[M].北京：電子工業出版社，2009（1）.

作者簡介：

李旭（1967-），女，廣西機電職業技術學院機械工程系 副教授。研究方向：CAD/CAM