浅谈solidworks在机械类课程中的教学应用

2012-09-28 09:37周金霞
赤峰学院学报·自然科学版 2012年22期
关键词:工程图机械类实体

周金霞

(安徽三联学院,安徽 合肥 230601)

1 引言

工程机械类专业课程着重启发、引导和培养学生专业知识领悟及实操应用技能,针对性强、实践性广.若内容枯燥、抽象,用传统的教学模式教学,学生的空间概念很难建立,使得多数学生容易产生厌学情绪.与其让学生抽象地去思维,不如利用solidworks软件动态地进行三维实体建模,随意的进行旋转、放大、缩小、装配、爆炸等等,以达到从不同角度对实体进行观察的最终目的.辅助学生培养良好的空间想象能力,更为有效地掌握机械类课程知识的学习,简单说明solidworks软件与机械类知识有机结合的实施方法.

2 Solidworks软件介绍

基于微软公司开发平台,美国solidworks公司在windows操作系统支持下开发并设计的一款三维设计软件.它具有功能强大、易于学习和掌握、使用方便快捷等特点,只要用户掌握了微软公司Windows系统的基本操作功能,就可以运用solidworks软件来实现绘图和设计构思,如今solidworks软件已广泛地运用于军工、航天、汽车、医疗机械等众多领域.Solidworks软件在机械类课程教学中最为常用几个功能如下:

2.1 零件建模

SolidWorks软件提供了基于特征的、参数化的虚拟三维实体建模功能,通过特征工具来进行旋转、拉伸、扫描、阵列等操作来完成零部件的实体建模.建模后的零件,可生成工程图,也可插入到装配体中形成装配关系,同时生成数控代码,导入到数控机床中直接进行零件加工.

2.2 装配体

Solidworks软件可以创建有很多虚拟零部件组成的虚拟装配体,这些零部件可以是零部件,也可以是子装配体.在自上而下的设计中,生成新零件时,需要参考其它与之相关零件,并保持对应地参数关系,在装配环境下,可方便地进行设计、修改零部件;利用自上而下的设计方法,插入已有的三维零、部件模型,按照约束关系将两个或两个以上的零部件进行装配,形成对应的虚拟装配,也可对其进行运动分析、干涉现象检查等,从而形成产品的真实效果图.

2.3 工程图

solidworks软件可利用已有的零件及装配的三维实体模型,可自动生成对应零件及装配的二维工程图,只要指定三维实体模型的投影方向或者剖切位置等,就可以得到对应的工程图,并且工程图是全相关的,伴随实体模型尺寸的修订,零件模型、装配体、各个视图的对应尺寸都会进行自动更新.

3 机械类课程教学中如何应用Solidworks软件

3.1 《机械制图》课程教学中如何应用Solidworks软件

涉及到工程机械类专业应用领域,《机械制图》是一门非常重要的专业技术基础课.对于工程技术人员而言,必须具备专业技能的前提要求是能够熟练掌握工程图样的视图方式、绘制手法、剖解视图等多种工具.本课程对学生的抽象性、逻辑性思维判断能力要求偏高,看似简单,眼高手低的误区普遍存在.由于课程内容由浅入深、环环相扣,而学生未及时温习和动手绘图,逐渐步入学习兴趣的低谷.然而本课程在机械类课程体系中起着贯穿始末、承上启下的作用,本课程知识点的掌握情况将直接影响后续机械类课程的学习及人才梯队发展的良莠不齐.

传统教学中,教师通常的辅助教学模式是采用实物模型、三维挂图等手段来完成,均存在一定的直观性和局限性,虽然能够帮助学生建立一定的空间想象能力,但由于各种模型的尺寸和相对位置过于单一,致使教学应用中的效果反馈不佳.这时利用Solidworks软件平台下的三维建模功能,将成为完善课件开发制作和演示的一种有效实用工具.(1)在教学研讨过程中绘制出所需的实体(如下图1);(2)在绘图及讲解过程中演示各种实体的成型轨迹,通过多维度旋转实体,让学生认知不同角度的实体结构真面目(如下图2);(3)运用剖面视图操作功能对实体进行任意位置和角度的剖切,让学生直观地学习实体剖切以后的具体形状(如下图3)等等.Solidworks软件在《机械制图》课程教学中的灵活应用,可以快速培养学生的空间实体建模兴趣,增强学生的空间想象能力,从而快速帮助学生理解并掌握本课程中的重、难点知识,调动学生学习积极性,达到提升教学效果的目的.

图1

图2

图3

3.2 《机械设计基础》课程教学中如何应用Solidworks软件

作为专业基础课程,《机械设计基础》已经成为工程机械类专业不可或缺的重要学习科目,系统分类、多维度渗透、理论与实践的交叉应用成了通用教学科目向专业科目过渡的一个重要转折点.虽然本课程的意义重大,由于绝大多数院校实验课和实验设备较少,教材中各种机构的运动、传动及零件联接都是以图片显示出来的,无从谈起有良好的教学效果.如今借用多媒体条件,在教学中教师可以用Solidworks软件来创建所需的零部件模,用装配功能来创建各部分的配合关系;利用运动算例功能来模拟连杆机构的运动,如图4,使得学生能够很直观的了解平面四杆机构的运动过程,同时也可以观察机构运动所具有的一些特性.应用Solidworks软件辅助《机械设计基础》教学,可以快速有效地改变填鸭式教学形式,让参与者走进来,引导并提高学生学习积极性,同时能更容易理解、掌握复杂的运动规律和运动原理.

图4

图5

3.3 《液压与气压传动技术》课程教学中如何应用Solidworks软件

作为一门工程类别专业的技术基础课程,该课程是主要研究液压与气动传动技术一般规律和具体应用的一门科学.《液压与气压传动技术》在多年的教学引导和验证下,成就了一大批从事军工、工程机械、医疗、勘测等行业的专业技能人员.加上Solidworks软件在课程学习中的示范案例讲解和实验应用,无论是对学生解决实际问题的能力(包括思维素质、创新能力、科学精神),还是对后续课程的学习,都是一种推进手段和催化剂.很多基本原理和结构学生难以理解,为了使抽象难懂的理论知识变得通俗易懂,可用solidworks软件对学生不易理解的知识点可以利用三维模型演示、运动仿真及虚拟加工等手段进行讲解,如图5.使学生很直观的看到其内部结构及其内部油液(或气体)的走向等等.

4 结语

本文依据多年从事机械类课程教学的经验,分析并总结了Solidworks软件在机械类专业技术基础课程教学中的灵活应用.Solidworks软件作为教学辅助工具,弥补了传统教学手段的不足,不仅可以更加直观地对一些概念、基本原理、结构进行分析,而且还可以提高学生的空间想象能力和学习兴趣,从而实现课堂上教与学的灵活互动,最终达到较好的教学效果.伴随计算机多媒体技术的不断发展,Solidworks软件在教学中的应用必然会引领教坛专业领域并成为专业时尚教学工具.

〔1〕詹迪维.SolidWorks快速入门教程 (2010中文版)[M].北京:机械工业出版社,2010.

〔2〕王巍.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2009.

〔3〕陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2007.

〔4〕凤鹏飞.液压与气压传动技术[M].北京:电子工业出版社,2012.

〔5〕平芳.solidworks在工程制图教学中的应用[J].滁州学院学报,2004.

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