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ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ２００５在《机械制图》教学中的应用
作者：陈爱华
关键词：SolidWorks2005；机械制图；立体表面交线；形体分析；线面分析
《机械制图》课程是工科院校中一门实践性较强的专业基础课，其主要目的是培养学生正确地运用投影法表达工程机械问题，绘制和阅读机械图样的能力及空间想象能力。传统的教学模式是利用实物模型，帮助学生进行空间想象。但实物模型具有局限性、静态性，致使部分学生在学习中仍然感到困难。SolidWorks2005是易学、易用的三维设计软件，它包括了零件设计、二维工程图的自动生成、装配等功能。把SolidWorks2005三维设计软件运用于《机械制图》教学中，采用先三维、后二维的模式，不仅有助于提高学生空间想象的能力，而且能为《机械设计》等专业课程奠定基础。
建立SolidWorks2005虚拟模型库
根据《机械制图》教材及教学大纲的要求，首先规划SolidWorks2005虚拟模型库的结构，模型库中实体的类别可分为基本几何体、组合体、各类典型的零件、装配体、标准件和常用件。
虚拟模型库构成如下：（1）基本几何体：圆柱体、圆锥体、棱柱、棱锥、球、圆环等；（2）组合体：切割型、叠加型、综合型；（3）各类典型的零件：轴类零件、盘类零件、箱体类零件；（4）装配体：部件的装配体、简单机器（如减速箱）装配体；（5）标准件和常用件：轴承、螺栓、螺母、键等。
虚拟实体模型库以教材为基础，模型库的重点为组合体。标准件和常用件可从应用插件SolidWorks Toolbox中选取。装配体的零件可与典型零件共用，以提高模型库的利用率。
各类模型在虚拟实体模型库所占的比例如下：基本几何体占15%左右、组合体占35%左右、各类典型的零件25%左右、装配体15%左右、标准件和常用件占10%左右。
在教学过程中，根据需要提取模型，可用于展示内外形状、形体分析、装配等。
应用SolidWorks2005剖析立体表面交线
立体表面交线分平面截交线和相贯线。理解与掌握立体相交表面交线的形成与投影是《机械制图》课程的学习难点。应用SolidWorks2005对组合体进行实体建模后，能直观地观察立体表面交线的空间形状。对相交立体运用剖面视图，能直观地呈现不同截面上表面交点的位置。由于SolidWorks2005建模是一个参数化的设计过程，当改变立体相交的位置时，可得到各种不同的相贯线，能拓展学生空间想象思路。
实例一：应用SolidWorks2005分析圆锥体与圆柱相交的相贯线。
（一）从虚拟模型库提取圆锥与圆柱的相交体，观察其相贯线的空间形状，图1所示。
（二）通过标准视图的指令，得到表面交线在基本投影面上的投影。图2为相交体的标准视图。
（三）通过剖面视图选择不同的截面位置，呈现不同截面上表面交点的位置，如图3、图4所示。
（四）根据SolidWorks2005参数化的设计特征，改变其位置与形状尺寸，分析其表面交线的变化，如图5所示。
应用SolidWorks2005进行组合体形位分析
各类组合体是由基本的几何体切割与叠加而成的。假想将一个复杂的组合体分解为若干基本体，并对它们的形状与位置进行分析，在此基础上画出组合体的视图。这种思考的方法称为形体分析法。SolidWorks2005具有创建零件（*.sldprt）、装配体（*.sldasm）、工程图（*.slddrw）三大类文件功能。当SolidWorks2005对组合体进行形位分析时，能形象、直观、准确展现组合体的组合与分解。
实例二：应用SolidWorks2005轴承座的形体分析。
（一）分析组合体构成，轴承座由底板、支承板、轴承、凸台、肋板五部分构成，如图6所示。图6为SolidWorks2005装配体（*.sldasm）文件。
（二）把轴承座拆分为简单的几何体，分析各个简单的几何体投影视图。在装配体（*.sldasm）文件解除配合时，应用移动零件的按钮，逐个移动零部件，分析每个简单的几何体投影，如图7。
（三）以底板为不动件，逐个叠加形成组合体。在三维立体叠加的过程中，同时进行二维工程图的叠加。教学中展示三维到二维本质的转化。
（四）展示组合与分解动态过程。在装配的环境下，制作爆炸视图，并保存。打开所要爆炸的装配体文件，单击配置管理器按钮，选择装配体配置，单击鼠标右键，选择动画爆炸及解除爆炸，再现组合体的组合与分解。
应用SolidWorks2005对组合体线面分析
构成物体的各个表面，不论形状如何，它们的投影如果不具有积聚性，一般都是一个封闭的线框。在读图中，常用线和面的投影特性分析物体各部分的形状和位置，想象物体的整体形状，这种思考的方法称为线面分析法。应用SolidWorks2005进行组合体线面分析，根据三视图，进行实体建模，在教学中展示建模式过程。
实例三：应用SolidWorks2005对V型切割体进行线面分析。
（一）根据图8所示V型切割体三视图，分析其外形轮廓基本上是长方形，想象出该组合体由一个长方体被切割掉若干部分所形成。
（二）根据线面投影特性，分析各个局部形状。应用SolidWorks2005，提取实体模型，在设计树下，拉动活动滚动条（图9所示），一步一步展示其切割体形成过程，图10所示。
（三）把三视图和组合体对照，加深对线面的投影特性理解与应用，在教学中可起到举一反三的作用。
应用SolidWorks2005于《机械制图》教学中，由过去的借助静态的挂图、模型讲解变为三维动态演示教学，能使学生动态地观察到实体模型的各个侧面及内腔，观察到三维实体到二维视图形成过程，观察到组合体的形成过程。这种直观形象的教学方式，有利于学生空间想象能力的形成和创新能力的提高。
参考文献：
[1]何铭新，钱强.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2]胡仁喜，等.SolidWorks2005中文版机械设计高级应用实例[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3]李爱荣.AutoCAD三维建模功能在《机械制图》教学中应用[J].CAD/CAM计算机辅助设计与制造，2002，（1）.
作者简介：
陈爱华，硕士，金华市高级技工学校机械专业高级讲师，从事专业课教学与研究。