基于Solidworks在《机械制图》教学中的应用研究-教育文档

基于Solidworks在《机械制图》教学中的应用研究一、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