Solidworks软件在机械制图教学中的应用

万志华

【摘 要】阐述了运用Solidworks三维软件解决机械制图教学中的难点问题。实践证明，利用Solidworks三维造型技术辅助机械制图教学，能有效地降低教学难度，提高学生的空间思维能力，使教学过程变得直观生动，取得了较好的教学效果。

【关键词】Solidworks；机械制图；空间思维能力

Application of Solidworks software in Mechanical Drawing Teaching

WAN Zhi-hua

（Wuhan Polytechnic University， Wuhan Hubei 430023， China）

【Abstract】This paper expounds the difficulties in the teaching of mechanical drawing by using Solidworks software. The practice proves that the teaching of mechanical drawing with Solidworks 3D modeling technology can effectively reduce the difficulty of teaching， improve students' ability of space thinking， make the teaching process more intuitive and vivid， and achieve better teaching effect.

【Key words】Solidworks； Mechanical Drawing； Space thinking ability

0 前言

《机械制图》是高等学校理工科学生必须掌握的一门技术基础课，多数高校都是在第一个学期就开设这门课程，其主要任务是培养学生绘制和阅读各类工程图样的能力。[1]刚刚进入高校的学生，大都空间思维能力较弱，同时缺乏生产实践经验。传统的机械制图教学模式，一般采用实物模型、挂图、幻灯片等辅助教学用具来帮助学生理解图形，这些方式繁琐、费时，实践表明其效果也不佳。尤其讲解求截交线、相贯线以及复杂组合体投影时，传统的教学手段往往让学生很难理解教学内容。最近的教学实践表明，借助一些三维软件的实体造型功能，通过对机械零件的实体模型演示，将抽象、静止的内容转换成形象、生动的立体模型图，采用先三维、后二维、再三维的模式进行教学，可以有效地培养学生的空间想象能力，收到了较好的教学效果。

1 Solidworks在机械制图教学中的应用

1.1 Solidworks三维软件的功能和特点

Solidworks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，成为CAD/CAM产业中应用最为广泛的软件之一。Solidworks基于特征进行参数化设计，能用数值参数和几何约束来控制三维几何体建模过程，生成三维零件和装配模型；再根据工程实际需要直接生成二维工程图和各种标注，完成零件工程图和装配工程图。[2]Solidworks三维设计中包括了产品完整的几何结构，可以从三维模式中产生其他各种视图，除基本标准的三视图外，还可生成轴测图、向视图、各种剖视图、局部视图等，如图1所示。由于Solidworks系统中三维和二维的相关性，在不同的设计环境中模型都是相互关联的，可以在三维、二维或其他设计环境中直接修改模型的尺寸和结构，其他的模型就可以自动更新。三维二维的相关性可动生成二维尺寸，并可以灵活调整尺寸的种类和位置。

图1 Solidworks建立立体模型并生成工程图

Solidworks三维软件具有直观快捷的特点，在机械制图教学中应用该软件能激发学生的学习兴趣，提高学习效率，下面运用几个实例讨论一下Solidworks三维软件在制图教学中应用，选用的实例为机械制图的部分重点及难点。

1.2 Solidworks三维软件在求解截交线时的应用

如图2所示，顶尖被水平面P和正垂面Q切割，完成其俯视图。[3]

图2 求顶尖的俯视图

传统的教学模式为：（1）展示顶尖模型；（2）分析截切面的位置及截交线的形状；（3）画出完整的俯视图；（4）利用积聚性求一些特殊点；（5）利用纬线圆求一般点；（6）光滑连接并整理加粗。其求解过程如图3所示。

图3 利用求特殊点和一般点的方法求截交线

利用Solidworks三维软件辅助教学的过程如下：（1）建立顶尖三维模型；（2）旋转模型让学生观察截交线的形状；（3）直接生成二维工程图；（4）参照生成的三视图完成俯视图。其求解过程如图4所示。

图4 利用Solidworks三维软件求截交线

比较两种教学模式，可以发现，利用Solidworks三维软件进行辅助教学，可以让学生建立平面与立体之间的双向思维，更好地培养学生的空间想象能力。

1.3 Solidworks三维软件在求复杂组合体三视图时的应用

如图5所示，根据组合体的主、俯视图，绘制其左视图。

图5 求组合体的左视图

这种练习的难点在于，学生需要在没有立体图的情况下进行形体分析。如果学生的空间思维能力较弱，那么想象起来就会比较困难。传统教学模式采用的教学步骤为：（1）通过形体分析法将组合体分割成几个基本部分；（2）利用三等关系将基本部分的主俯投影找到；（3）想象基本部分的立体形状，补全每个基本部分的左视图；（4）将各基本部分综合到一起，形成组合体的左视图。这种模式的缺点在于自始至终没有立体模型，学生必须凭空想象，造成的结果是，学生最后画出的左视图部分不完整或有错误。

利用Solidworks三维软件辅助教学就可以有效的解决这个问题，其过程如下：（1）找到每个基本部分的投影；（2）对每个部分进行立体建模；（3）综合得到组合体的立体模型；（4）旋转模型，让学生直观地看到组合体的形成过程；（5）直接生成组合体的三视图；（6）绘制左视图。这种模式很好地解决了学生想象立体困难的问题，生动直观地进行形体分析，降低了解题难度。其求解过程如图6所示。

图6 利用Solidworks三维软件求组合体的三视图

2 结论

实践表明，在机械制图教学中利用Solidworks三维软件能将难点、重点内容或者口头很难表达清楚的内容，以直观、生动的形式展示在学生面前，从而提高教学质量。面向三维技术的机械制图教学模式，有利于培养学生的空间思维能力、图形表达能力和机械工程的素养，以适应当前科技、社会发展和知识经济时代人才培养的需要。[4]

【参考文献】

[1]李媛，易素君，廖士礼.Auto CAD三维功能在机械制图教学中的应用[J].广东交通指职业技术学院学报，2006，5（1）：103-105.

[2]李启炎.Solidworks三维设计教程[M].同济大学出版社，2005.

[3]吴志军.机械制图[M].西北工业大学出版社，2015.

[4]王莺，施高萍.三维CAD 技术在机械制图教学中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报，2009，21（1）：88-90.

[责任编辑：杨玉洁]