基于Solidworks在《机械制图》教学中的应用研究

陶东波 樊新波

【摘 要】《机械制图》是机械类专业的一门专业基础课程。针对该课程在高职院校中的教学现状，本文从实际出发研究了SolidWorks软件在教学过程中的运用，具体包括在教学模型库、视图表达、形体分析等方面的应用。采用该软件辅助教学，激发了学生的学习兴趣，提升了学生的空间想象力和识图绘图能力，提高了教学质量。

【关键词】SolidWorks 《机械制图》 视图表达 形体分析 模拟装配

一、引言

《机械制图》是高职院校机械类专业的一门专业基础课程，图样被称为“工程界的语言”， 对学生学习其他专业课程影响很大。然而，在许多高职院校里普遍存在着这样的现象：教师教得辛苦，学生学得吃力，效果很差。究其原因有三：第一，部分教师沿用传统授课方式，重理论，轻实践，学生缺乏主动性，学习兴趣缺失；第二，大部分教师虽然采用多媒体（如播放图片、动画）或实物模型教学，帮助学生建立三维空间，但呈现的方式多是固定的，不便根据需要随意改变；第三，大部分高职生因基础薄弱，空间想象与空间思维能力较弱，难于在二维与三维间进行切换，以致对“深奥而枯燥”的制图课丧失兴趣 [1-3] 。如何激发学生的学习兴趣，改善教学质量，成为《机械制图》教育工作者的一个难题。借助软件制图的优势，采用软件辅助教学逐渐成了一种趋势。比如SolidWorks软件是基于Windows系统环境下的三维实体建模软件，具有强大的实体建构功能，而且方便快捷，形象直观，易学易用。笔者结合自己的教学实践，谈谈SolidWorks软件在《机械制图》教学中的具体应用。

二、教学模型库建立

根据《机械制图》课程体系和授课特点，《机械制图》模型库[4]大致可分为三维模型库、二维图库、运动仿真库等。Solidworks具有强大的三维实体造型功能、三维转二维功能，以及虚拟仿真运动、创建爆炸视图等功能，可以快速方便地建立《机械制图》模型库。模型库在教学中可以完全取代实物模型，克服实物模型因体积或重量造成的携带不便的缺点，并节省了成本；模型可以全方位展示在屏幕上，为授课提供方便；模型形象逼真，动画生动形象，极大地提高了学生学习的积极性。运用互联网技术，将模型库载入网络，当学生课后遇到困难时，可以通过网络在模型库中找到所需的模型，辅助学生学习。

三、视图表达

视图是指根据有关标准和规定，采用正投影绘制的图形，其用于表达机件结构形状，通常有基本视图、局部视图、剖视图等。调用上述《机械制图》模型库中三维模型库，结合Solidworks视图命令，可以直观形象地展示视图的形成过程。如图1-a所示零件如果采用三视图表达，则内部结构难以表达清楚，宜采用剖视处理，SolidWorks提供了全剖视图、半剖视图等多种剖视方式；图1-b是采取全剖形成的剖视图，形象直观。

四、相贯线展示

相贯线是两立体表面的交线，随着产生它的立体的形状、大小和相对轴线位置的不同，相贯线表现出不同的形状。正由于相贯线种类繁多，抽象复杂，一直是教学中的难点，学生不易掌握。传统教学手段难以表达清楚这种抽象的投影关系。SolidWorks建模基于参数驱动，只要输入需改动的尺寸，就能重新建模，利用该功能，课堂上能方便地对相贯线的形成、变化规律及投影特点进行实时、动态演示[5]。

此外，利用 SolidWorks能方便地创建各种形式的立体模型相贯，如圆柱和圆柱相贯、圆柱和圆锥相贯（图2-a）、圆柱和圆球相贯（图2-b）等，将抽象复杂的相贯线转变为具体化的过程，使学生头脑中积累一定的立体素材，大大缩短了认知周期，纠正了抽象认知过程中的投影错误。

五、形体分析

大多数机器零件都可以看作是由一些基本形体通过叠加、切割等方式组合而成的组合体。面对复杂的组合体，学生不容易分清各基本形体对应的三视图。如图3-a所示是某组合体的三视图，学生在识读该视图时，面对线线框框，不知道从何下手，思维混乱。如果教师采用Solidworks进行形体分析，即把组合体分割成一个个基本形体，如图3-b所示，展示出基本形体与组合体之间的组合方式，再把各基本形体与其三视图对应起来，如图3-c所示，这样讲解层次清楚，形象直观，学生容易掌握形体分析的步骤和方法，对提高读图能力有极大的帮助。

六、模拟装配

在装配体教学过程中，学生反馈对装配体的连接关系及工作原理难以理解，因为无法看清装配体内部结构及运动过程。若教师们借助Solidworks软件的装配功能和爆炸视图功能，模拟装配过程，可以一步步展示各零部件的配合关系；运用剖视、更改透明度等功能，装配体内部结构将得以清楚地表达；通过模拟仿真，学生可以直观形象地看到运动过程，从而提升教学质量。

七、结束语

《机械制图》着重培养学生的识图绘图能力。面对水平参差不齐的学生，教师应该与时俱进地更新教学方法，改变传统的教学模式，比如在教学过程中充分发挥Solidworks三维软件的直观性、灵活性等优点，提高学生学习的积极性和主动性。事实证明，采用该软件辅助教学，教师将教得轻松，学生将学得轻松，教学效果也有显著提高，同时使学生较早了解并熟悉了三维软件，为今后的发展奠定了坚实的基础。

【参考文献】

[1]张颖，徐少华.《机械制图》教改新思路——淺谈Solidworks在机械制图教学中的应用[J].科技信息，2012（29）：303，496.

[2]符莎.基于SolidWorks的《机械制图》教学改革与探索[J].职业，2011（12）：151-152.

[3]黄雪云.Solidworks软件与机械制图课程深度融合的实践教学模式改革探索[J].中小企业管理与科技，2015（11）：292-293.

[4]周思远，马金山，张波，等.基于Solidworks的机械制图网络模型库创建方法研究[J].机械管理开发，2011（05）：55-56.

[5]崔丽艳.SolidWorks在工程图学教学中的应用[J].中国科技信息，2008（03）：238-239.