SolidWorks的应用.doc

SolidWorks三维设计软件在的应用摘要: 针对机械基础课程中存在的几个难点问题, 将SolidWorks机械设计软件引入到该课程的教学中来, 利用solidworks2010强大的机械仿真及有限元分析功能， 在课堂上进行运动仿真演示,，带给学生真实的视觉碰撞，帮助学生加深对教材内容的理解。关键词: SolidWorks，机械基础，教学，分析引言机械基础是以力学理论为基础、常用机构和通用零件为主要研究对象的一门专业基础课程，其目的是培养学生对机械的分析能力和进行简单的设计计算。难点在于对学生复杂机构的分析及力学模型分析。许多同学都反映这门课难学, 其中机构及机械零件的运动分析和动荷应力、交变应力的分析这部分反映的问题较多。遵循以学生为主体，教师为主导的教学思路，让学生肯学、易学，我们尝试将三维实体设计软件引入到教学中来, 利用SolidWorks机械设计软件来辅助机械基础教学。一、solidworks 实体设计软件简介solidworks实体设计软件( 最新版本为solidworks2010) 是达索系统(Dassault Systemes S.A)下的子公司开发的一种三维设计软件。与传统参数化造型CAD 系统如AUTOCAD、Pro/E、UG、CAXA 相比,它有许多优点,主要功能和特点如下:1.强大的建模能力: SolidWorks的特征树可以为使用过SolidWorks的工程师提供熟悉的设计环境；2.高效的装配能力：SWIFT为SolidWorks提供了一系列强大的工具，用来管理特征顺序、配合、草图关系以及尺寸标注和公差规则，使用户可以专注于设计，而不必受CAD系统规则的困扰；3.精确的仿真及有限元分析：SolidWorks提供了CoSMoSMotion与CoSMoSworks两个模块，可以满足用户的动力学及有限元分析；4.软件的高度集成: 可以在轻松完成三维零件建模、装配、钣金成形及三维造型关联的工程图纸、高级智能渲染。采用拖放式的实体造型并结合智能捕捉与三维定位技术, 我们可以将设计效率与速度大大提高。正是基于SOLIDWORKS的以上特点, 我们选择了它作为辅助教学的工具软件。二、SOLIDWORKS机械设计仿真辅助教学下面将结合教材机械基础( 潘旦君主编) 为例, 讲解solidworks在教学中的具体运用。1solidworks平面连杆机构的运动仿真教学在教材第二篇第十章第2节会讲到曲柄摇杆机构的一些主要特性，如急回特性及死点位置等，这些知识点由于缺乏实际的运动仿真，让学生在理解方面会出现很大的难度。为了帮助学生能轻松地学习, 我们在讲解这一节时会利用SolidWorks2010零件设计软件建立曲柄摇杆机构的模型，并利用SolidWorks中的运动算例进行曲柄摇杆机构的动画演示, 动画是交流设计思想最好的途径，使用运动算例能将SolidWorks的三维模型实现动态可视化，使学生的感官不断受到刺激，从而激发兴趣。主要步骤如下：（1） 建立模型:建立四根杆件，分别是两根长为60mm,一根长为40mm，一根为20mm,以及直径为10mm，长为10mm的圆柱销，如图1所示：（2）对曲柄摇杆机构进行装配。装配时，学生可以了解到自由度的相关知识，以及实际生产中装配应注意的要点，注：装配时应设置机架固定，其他杆件为浮动。见图2图2（3）对曲柄摇杆机构进行运动仿真新建运动算例，在对话框中选择旋转马达，分别以曲柄和摇杆为主动件，在机架与曲柄相交处设置旋转方向，进行仿真运动，如图3 图3 死点产生的原因是本节第二个难点，学生的力学基础不是很高，所以对死点的产生原因没有多大的概念，通过观看仿真、学生分组讨论、师生共同归纳这样一个步骤，使学生对知识点产生立体的感性认识。2.有限元分析本书另外的难点就在于对材料力学分析，由于材料力学是属于比较离散型的知识点，并且因为设备原因，不能经常进行破坏性试验以及一些疲劳试验，所以在这一方面，为了跟让学生更直观的了解到材料变形的情况，我们采用了SolidWorks2010强大的有限元分析功能,分析由于稳态外载荷所引起的系统或零部件的位移、应力、应变和作用力。下面举例说明：已知一梁长L=5m,高度H=1m,在均布载荷q=5000作用下发生平面弯曲，已知弹性模量为30GPa，泊松比为0.3，分析在均布载荷作用下杆的变形和应力分布情况。步骤一、根据设计要求建模，如图4 图4步骤二、分析模型，输入参数，使用有限元分析，得出梁的受力分析云分布图，如图5 图5 建立出来的位移和应变云图，可以让学生清楚的知道材料在受到弯曲的力时，是如何进行位移的，以及了解到每个部分的受力情况，分析整个梁的应力分布情况，带给学生直观的视觉冲击，从而提升学生学习的兴趣及动力。3.SolidWorks机械设计软件辅助其他部分的教学除了上面所列举的两部分内容,我们在许多章节都可以使用SolidWorks来辅助教学。比如在讲解齿轮齿条标准件与常用件时,我们就可以利用SolidWorks的标准工具库,快速建立所需要的标准件的模型,同时通过改变其参数,使学生了解参数变化时零件结构变化的情况,由此加深对这些标准件、常用件结构的理解。同时，在讲解液压传动部分时，可利用装配干涉检查、装配动画设置,让学生实现有点到面的跨越。我们还可将它用于机械设计部分的教学, 利用SolidWorks快速、高效的造型功能,构造出机械的模型,提高学生的分析问题以及解决问题的能力。三、结束语通过将SolidWorks三维设计软件引入到机械基础中来,实践证明取得了不错的教学效果。首先，学生对教材中几个比较困难的章节的学习变容易了,增强了学生分析能力与简单机械的设计能力；其次,激发了学生学习三维设计软件的兴趣, 建立机械设计的整体思维。参考文献:1 黄天成, 周思柱, 袁新梅等，三维CAD