基于Solidworks的電子掛圖在機械類工程制圖課教學中的應(yīng)用

黃華　王偉

摘要 文章介紹了Solidworks軟件制作電子掛圖的應(yīng)用，電子掛圖將三維和二維密切結(jié)合起來，增強學生的空間想象力、樹立三維思想，以達到培養(yǎng)學生的機械制圖的綜合目的。

關(guān)鍵詞 工程制圖 Solidworks 電子掛圖 eDrawings

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

0 引言

工程制圖是一門理論和實踐相結(jié)合的基礎(chǔ)課，它主要培養(yǎng)學生的視圖和繪圖的能力，培養(yǎng)學生的空間想象力和樹立三維思想。模型能增強感性認識，幫著學生較快的建立空間想象力和樹立三維思想。但是模型在實際的教學中由于攜帶不方便、投入的經(jīng)費高，所以在常規(guī)教學中運用的并不是很多。而更多的就是利用多媒體聲音、圖片、動畫，在教學中占據(jù)重要的地位。運用電子掛圖對實行多媒體教學、緩解教學經(jīng)費有重要的意義，而且在教學中也有高質(zhì)量的保證。

在當代的社會中，計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機圖形設(shè)計軟件已廣泛用于社會生產(chǎn)生活。其中Solidworks是近代比較流行的一款三維軟件，主要因為其使用簡單和便捷，Solidworks軟件是美國Solidworks公司開發(fā)原創(chuàng)的，它是基于Windows和三維軟件CAD而建立的。它既有CAD軟件的優(yōu)點，又有自己獨有的創(chuàng)新，使得Solidworks擁有人性化的圖形界面、簡單易用、性能優(yōu)異、技術(shù)創(chuàng)新等特點聞名，用戶可以在很短時間里掌握其使用方法，并且可以較便捷的用于工作。

1 電子掛圖的建立

按照機械類專業(yè)所選用的教科書及配套的習題集制作模型，所有的模型集中起來就是模型庫。如圖1所示：

1.1 利用Solidworks的特征進行所需的模型的電子掛圖建立模型庫

SolidWorks采用基于特征的參數(shù)化三維實體建模，能方便快捷地創(chuàng)建復雜實體模型，提供了拉伸、切除、掃描、放樣、圓角、倒角、陣列、鏡向等十余種特征。首先確定模型的基本草圖，然后繪制其基本草圖。

草圖由圖形單元（由幾何元素的點、直線、圓、圓弧、曲線構(gòu)成）、尺寸、幾何約束組成，繪制步驟如下：

（1）選擇一個基準面，其中基準面的選擇由模型的特征而確定?？梢赃x擇Solidworks中默認的三個基準面，也可以選擇并創(chuàng)建其它的基準面，其選擇的原則應(yīng)簡化模型的特征生成。

（2）在選擇的基準面上繪制草圖，草圖繪制工具包括草圖實體繪制工具和草圖實體編輯工具。巧妙利用草圖繪制命令和草圖編輯命令相結(jié)合繪制草圖。

（3）標注尺寸，約束草圖。采用智能尺寸命令進行標注、進行草圖的約束，在標注尺寸的同時可以添加一定的幾何關(guān)系（例如豎直、水平、垂直、平行、相切、同心等）完成的草圖的完全定義。

（4）草圖完成后進行一系列的特征操作，得到需要實體例題模型，其中特征命令包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、圓角等命令。其中模型中的基本體、街交體、相貫體都可以利用特征模型生成。

（5）對于一部分標準件（例如齒輪、鏈輪、凸輪、軸承、螺栓、螺母、螺釘、銷釘、鉆套、調(diào)速皮帶輪等）可以利用Tolbox成標準件庫，一種標準件的結(jié)構(gòu)基本相同、只是尺寸的差異。在定義標準件的一些變化尺寸時，可用尺寸驅(qū)動法定義每個標準件。然后在建立標準件模型庫時可以改變驅(qū)動尺寸的數(shù)值然后得到一系列的標準件，從而建立標準件模型庫。

1.2 建立裝配體模型庫

利用Solidworks三維模型的可以對模型進行虛擬拆裝。SolidWorks以自下而上的理念為主。先由課本中所涉及到的模型建立成為零件，然后根據(jù)模型的零件之間的配合關(guān)系組裝成裝配體。在裝配體模型庫中為了反映裝配流程，展示整個裝配位置和裝配關(guān)系，方便他人理解和查看，模型庫中可以建立一個或多個爆炸視圖，還可利用物理模擬功能設(shè)計或錄制裝配體中零件的運動情況。在這些功能的作用下就形成了一個裝配體模型庫。

1.3 利用三維模型生成二維工程圖

當零件/實體和裝配體的三維模型庫建立后?？梢圆捎肧olidWorks快速生成工程圖的方法。生成轉(zhuǎn)配體等一些復雜的零件的工程圖，達到快速標注方便快捷。利用SolidWorks的生成工程圖的功能（RapidDraft），選擇好視圖投影方向就能將三維模型自動轉(zhuǎn)換生成相關(guān)的SLDDRW格式的二維工程圖。工程圖根據(jù)需要可以是基本視圖、斜視圖、剖視圖、軸測圖等。尺寸標注既可自動生成，也允許二維工程圖暫時與三維模型脫離關(guān)系，在沒有三維模型的狀態(tài)下添加。例如圖2的三維模型，可以生成圖3的工程圖。三維模型和工程圖使用相同文件名、不同后綴進行管理，方便調(diào)用與查詢。對于習慣采用AutoCAD的人來說，SolidWorks還可保存為與AutoCAD相關(guān)聯(lián)的DWG格式，然后再在AutoCAD中對其進行修改。同時，也可以將CAD圖轉(zhuǎn)到SolidWorks做三維處理。例如習題模型庫中有些環(huán)節(jié)就可這樣處理。

2 采用eDrawings軟件對模型庫進行后期處理

零件建模和工程圖完成后保存它們時，可有不同的文件格式。一般的情況是采用SolidWorks默認文件格式，但必須SolidWorks軟件才能打開瀏覽、修改。還可以保存為GIF和JPEG的圖片格式，制作成電子掛圖形式，但是圖片層次感差，給人理解比較困難。我們?yōu)樵鰪娏Ⅲw感，除了用SolidWorks默認文件格式保存文件之外，也利用插件eDrawings把SolidWorks的零件、裝配體和工程圖轉(zhuǎn)換存儲為電子文檔。

eDrawings是一個圖形溝通工具，是用于共享和存檔2D和3D產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的免費查看和發(fā)布的應(yīng)用程序，從網(wǎng)上可免費下載這個插件，SolidWorks也附帶了這個插件。我們建立模型庫保存時，將零件、裝配體、工程圖文件另存為eDrawings格式，后綴分別為*.eprt、*.easm、 *.edrw類型。另存時激活選項“確定可測量此eDrawings文件（O）”，以便能在eDrawings瀏覽器中測量幾何體。這樣，我們就可在任何一臺裝有Windows系統(tǒng)的PC機上自由地瀏覽、圈紅、精確測量，無需附加CAD軟件，見圖3。如果通過eDrawing把文件保存為*.exe格式，文檔內(nèi)已包含瀏覽工具，不需eDrawing瀏覽器支持就能查看，但與前者比較增大了存儲容量，故我們用eDrawings格式保存。查看圖形時可用動畫方式展現(xiàn)模型的各個細節(jié)，二維工程圖可以實現(xiàn)三維看，見圖5。

3 運用

經(jīng)上述處理后制作課件，就能方便地使用模型庫，在PowerPoint文件中嵌入eDrawings文件，講授時可以輕松地實現(xiàn)模型旋轉(zhuǎn)、放大、平移、播放三維動畫效果、二維圖樣三維看，還可在圖樣上添加注釋和圖形，而不改變原來的圖樣。這就使得看圖過程變得生動、有趣，大大增加了學生的學習興趣及促進他們空間想象力的形成，幫助了學生很快地樹立三維思想提高學習效果。

4 結(jié)束語

利用SolidWorks開發(fā)模型庫，可以取代實物模型，存儲方便，大大減低了教學成本。教師根據(jù)課程學習內(nèi)容、教學要求重點不同，可以靈活調(diào)用、適時增減和修改模型庫中的相關(guān)內(nèi)容，這樣就可以很好的達到教學電子模型庫的需要。模型庫中的文件采用eDrawing格式保存。輕松實現(xiàn)脫離CAD環(huán)境二維圖樣三維看，還可便于上傳校園網(wǎng)，供師生隨時查閱，既方便老師備課，又便于學生自學，大大提高了教學質(zhì)量。

校級科研課題，編號（2010JY01）；校級科研課題，編號（2011XS14）

參考文獻

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