SolidWorks在《画法几何及机械制图》课程中的应用探讨
万浩，丁展，王健，赵振江，周银，龚玉玲，李杨
(泰州学院 船舶与机电工程学院，江苏 泰州)
摘 要： 本文针对《画法几何及机械制图》教学中的重点和难点内容进行教学改革，在通过Solidworks软件对这部分内容进行演示讲授的同时，让学生使用该软件进一步强化练习，培养学生的空间思维和构型能力。实践表明，将Solidworks软件与《画法几何及机械制图》联合运用的教学模式是科学的，在丰富了教学模型的同时，降低了抽象三维知识的教学难度，提高了课堂效率，增加了学生对知识消化、理解、运用的能力，提升了学生的学习兴趣。
关键词： 机械制图；SolidWorks；三维造型；工程图
《画法几何及机械制图》是机械类专业开设的一门非常重要的专业基础课程，整个教学过程中主要从画法几何、机械制图和计算机绘图三个方面培养学生的空间思维能力和机械制图能力。本课程从画法几何部分的点、线、面的空间投影规律入手，并逐步拓展至三维实体的空间投影，培养出学生的空间逻辑思维能力、抽象思维能力和多向思维能力等。在这一基础上，依据国家制图标准中的相关规定，在通过仪器绘图、徒手绘图、计算机绘图的过程中，使学生初步形成自我分析、解决工程问题的意识，在掌握识读、绘制二维及三维机械图的同时，培养学生认真、严谨、务实的工作态度。作为一门工程技术语言，机械图样被用来表达工程人员的设计意图，反应机器零部件的工作原理、结构形状、尺寸大小和技术要求等，使加工生产部门能够加工出符合设计要求产品。作为设计部门与加工部门顺利对接的桥梁，学好这门直观重要。然而，这门课程中在讲授画法几何基本理论和机械图样识读与绘制知识时，需要学生具有一定的空间思维能力和较多的动手实践去理解。常规的讲授法必然会使整个教学过程显得枯燥、难懂，因而寻找一种能直观反映空间几何关系的教学方法，通过教中有练、练后再教、教练结合，加深学生的理解、提高课堂效率[1-3]。
针对这一问题，在教学过程中利用Solidworks软件，使学生加深对空间体系的理解、加强对抽象画法几何概念的认识，巩固空间形体投影规律相关知识。而且，由于Solidworks 软件所具备的三维及二维设计功能，以及方便简洁的人机操作界面，在教学过程中利用其进行操作和展示相关概念、知识具有独特的优势。通过在《画法几何及机械制图》课程中引起Solidworks 软件进行教学，可以将一些抽象性的概念具体为图形，将一般教学过程中较难表达出来的细节部分直观、生动的呈现给学生，有助于学生在空间体系中构建三维模型，在训练学生的空间逻辑、抽象和多向思维能力的同时，利用学生的动手实践激发学习兴趣，进而增加学生学习本门课程的积极性、主动性和创造性[4,5]。
一 Solidworks软件简介
SolidWorks是一款基于Windows开发的3D软件，功能强大、技术创新和易学易用是其3大主要特点，是目前工程界广泛应用的CAD解决方案。通过SolidWorks进行3D设计可以给出不同的方案，降低产品设计过程中的错误，提高所设计零部件的质量。SolidWorks软件由零件、装配、工程图和分析4大模块组成，其中零件模块又进一步细分草图设计、零件设计、曲面设计、钣金设计等模块。在零件模块中可以利用实体建模、曲面建模、模具设计等完成相应的三维造型。对于完成建模的零件，则可以在装配模块中进行组合装配成装配体。装配模块中的爆炸视图还可以很好的各零件间的位置和装配关系。SolidWorks还提供了工程图模块，使用该模块可以方便的将所绘制的三维模型转换为产生认可的工程图。除此之外，SolidWorks还提供了多种强大的模拟分析功能，主要包括SIMULATIONWorks、SIMULATIONMotion和 SIMULATIONFloWorks。
二 Solidworks软件在教学中的应用实例
（一） 加强基本概念的理解
在讲述回转体的基本概念，如圆柱体中的轴线、母线、素线、转向轮廓线等概念时，教师通过Solidworks软件可以在一边讲授的同时，一边操作演练母线绕着轴线回转形成圆柱体的过程，如图1所示。在边讲边练的过程中，平常枯涩的概念则以动态的形式呈现给学生，加深了学生对相关概论的理解和记忆。再结合学生的动手练习，在进一步巩固相关的概念的同时，提高了学生对Solidworks软件的操作能力，增加了学生的课题学习兴趣，较大地提高了课堂效率。
节点发送数据时主要考虑3个变量：NB（退避次数，Number ofBack）、CW（竞争窗口的长度，Content Window Length）、BE（退避指数，Back-off Exponent）[6]。当节点需要发送数据时，数据传输机制的实现流程：
（二） 建立直观教学模型
在教授相贯体这一节时，使用Solidworks软件演示可以直观地呈现出相贯体的构建和相贯线的形成过程。例如，利用简单的拉伸/旋转、拉伸/旋转切除等命令就可以方便地构建出两相交立体(即相贯体)，并直观的反映出两相交立体表面的交线(即相贯线)。从图2所示的Solidworks所给的模型可以发现，外表面相贯、内表面与外表面相贯、内表面相关是相贯线产生的三种形式。此外，通过特征面板中的特征编辑命令还可以方便的调整两相贯立体的尺寸变化对相贯线形状的影响。例如，利用Solidworks软件改变两相贯圆柱体中某一圆柱体直径后，其相贯线形状的变化情况，操作过程既方便又简单，有益于学生的理解也便于其上手操作进一步加深相贯体和相贯线知识点的理解。
图1 圆柱体的绘制
图2 相贯体与相贯线
（三） 加强学生的实践能力
我们常见的零件通常是由一些基本形体通过叠加、切割等方式组合形成的组合体，形体分析法是一种将复杂零件简化为基本形体的思维方法。利用形体分析法可以将复杂机件分解为一些简单的基本形体，并确定这些基本形体间的相对位置关系及组合方式，便于机械图样的绘制和读取。通常，在讲授组合体的形体分析过程中采用幻灯片讲授的方法，缺少了对该知识点实际操作演示过程以及学生的动手实践过程。而利用Solidworks软件绘制零件，就是一个先进行形体分析再组合建模的过程，在这个过程中利用常见的操作命令对各个简单形体进行叠加、切割和穿孔等操作来实现零件的建模。在Solidworks左侧的设计树中，建模过程中的每一步(每一次简单形体的建立)都有记录(如图3所示)，便于学生分析总结形体分析法在实际应用过程的使用步骤和规律。
教师在上课的过程中要时刻对学生的学习状态以及学习效率进行观察，而且部分安排在下午的理论课会导致学生在课堂上出现犯困的状态，再加上理论课的课堂比较枯燥，会导致学生产生厌烦的心理状态，这种状态不利于学生提高学习效率，也不利于课堂教学任务以及课堂内容的完成效率。教师可以在课堂上组织有趣的课堂活动，进而缓解学生犯困的现象。教师也可以提出难易度比较适中的问题，并且改变传统“老师讲，学生听”的教学模式，引导学生主动思考，主动回答，充分调动了学生对课堂内容主动思考的能力，在增加课堂气氛的活跃度的同时也促进了学生对课堂知识的理解。
图3 设计树
三 结语
实践表明，将Solidworks软件应用到《画法几何及机械制图》课程中，在讲授的过程中将抽象的空间在Solidworks软件中直观呈现出来，并通过学生的直接动手绘制加深相关抽象概论的理解和记忆。课堂以学生为动手实践练习为主导，以教师教学-学生练习-实际应用的新模切实提高课题的思维活性和学习激情。使学生获得专业知识的同时，有使用专业知识解决实际工程问题的能力，全面提升学生的综合素质。
参考文献
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[4] 刘翀, 唐西平, 王晓丹. Solidworks软件应用于机械制图教学中的方法探索[J]. 当代教育实践与教学研究:电子版,2015(3):101-101.
[5] 张约美. Solidworks在机械制图教学中的应用[J]. 科技信息,2012(30):253-253.
本文引用格式： 万浩,等.SolidWorks在《画法几何及机械制图》课程中的应用探讨[J]. 教育现代化,2019,6(71):186-188.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.71.061
基金项目： 泰州学院教改项目(2018JGB17)。
作者简介： 万浩，泰州学院，博士，讲师。
标签：机械制图论文; solidworks论文; 三维造型论文; 工程图论文; 泰州学院船舶与机电工程学院论文;