基于Solidworks虛擬模型的機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)

孫喜兵

摘 要：在機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)中使用Solidworks軟件建立三維虛擬模型，不僅能生動(dòng)地展示零部件立體結(jié)構(gòu)，還可以通過軟件進(jìn)行虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真，而且對(duì)于機(jī)構(gòu)的演示能夠隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行修改和調(diào)整，互動(dòng)性強(qiáng)，教學(xué)效果好。

關(guān)鍵詞：機(jī)械基礎(chǔ) Solidworks 虛擬模型 教學(xué)

在職業(yè)院校機(jī)電類專業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)課教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方式只能準(zhǔn)備若干配套的掛圖、模型，而如果教師根據(jù)教學(xué)要求，需要更改模型時(shí)，則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能滿足實(shí)際教學(xué)變化的需要。為此，筆者以Solidworks軟件為例，對(duì)虛擬建模在機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行如下探討。

一、Solidworks介紹

Solidworks是一套基于Windows 的機(jī)械三維CAD軟件。它全面采用非全約束的特征建模技術(shù)，其建模過程全相關(guān)性，可以在設(shè)計(jì)過程的任何階段修改設(shè)計(jì)，同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的改變，并且可以使用造型的實(shí)體零件進(jìn)行仿真裝配，動(dòng)態(tài)觀察可運(yùn)動(dòng)零部件的運(yùn)動(dòng)情況，檢查干涉情況，進(jìn)行有限元分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的CAD/CAM。

二、教學(xué)應(yīng)用舉例

1.機(jī)械零件結(jié)構(gòu)展示

在課堂教學(xué)中，對(duì)于機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)的講授要借助于掛圖和模型，但由于模型數(shù)量的限制，使得教師在教學(xué)中很不方便。另外在使用模型時(shí)，教師總覺得模型太小，在展示時(shí)學(xué)生不能很清楚地觀看，而且教師舉著模型講解也很不方便。

圖1 凸緣聯(lián)軸管展示效果

利用軟件三維建模功能，能很方便地對(duì)機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)做全方位的展示。例如在講解聯(lián)軸器時(shí)，由于其種類較多，且教材中的圖形都是二維裝配圖或者是靜態(tài)的立體圖，學(xué)生要了解其結(jié)構(gòu)非常吃力。而通過軟件，教師可以把每個(gè)零件先在系統(tǒng)中造型，然后講解時(shí)一個(gè)一個(gè)地組裝成完整的聯(lián)軸器，并且在組裝的過程中還可以利用其移動(dòng)零件的功能對(duì)其工作原理做介紹，這樣學(xué)生就容易理解了。圖①所示為凸緣聯(lián)軸器的展示效果。

在機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，類似這樣的內(nèi)容很多，如軸承、各種齒輪傳動(dòng)、離合器、制動(dòng)器等，都可以進(jìn)行這樣的展示。

2.運(yùn)動(dòng)形式演示及機(jī)構(gòu)的演化過程展示

在機(jī)械基礎(chǔ)課中有很多運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的介紹，傳統(tǒng)教學(xué)都是利用掛圖和機(jī)構(gòu)模型。利用圖形展示運(yùn)動(dòng)形式，學(xué)生理解較為吃力，而利用機(jī)構(gòu)模型演示，距離較遠(yuǎn)的學(xué)生難以觀察清楚，特別是對(duì)于機(jī)構(gòu)演變的介紹更不方便。在對(duì)機(jī)構(gòu)演變的演示過程中，教師需要用多個(gè)機(jī)構(gòu)交替呈現(xiàn)，操作起來麻煩且不直觀。利用二維動(dòng)畫也可以演示，但機(jī)構(gòu)在這種演示過程中互動(dòng)性較差。

在使用Solidworks軟件演示機(jī)構(gòu)動(dòng)作的原理時(shí)，教師可根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整，使得演化的過程更加直觀，交互性更好。如對(duì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型的講解，可以通過固定和浮動(dòng)不同的桿件或改變機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度，獲得三種基本類型；對(duì)于機(jī)構(gòu)的演化，則可以通過對(duì)同一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)用調(diào)整各桿件的長(zhǎng)度和固定不同的桿件作機(jī)架來實(shí)現(xiàn)從曲柄搖桿機(jī)構(gòu)→曲柄滑塊機(jī)構(gòu)→導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)→曲柄搖塊機(jī)構(gòu)等。這樣既不需要很多的模型，也不需要用多個(gè)動(dòng)畫來分別演示，學(xué)生就可以很直觀地了解演化過程。

3.標(biāo)準(zhǔn)件機(jī)構(gòu)的展示

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件零件，由于其種類較多，在模型準(zhǔn)備方面很難做到全面。比如各種齒輪傳動(dòng)，種類多且每一種類的尺寸規(guī)格也多，學(xué)生理解有困難，學(xué)習(xí)效果很差。在Solidworks軟件的toolbox模塊中，有中國(guó)及其他多國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)件的圖形庫，包括螺栓、螺母、墊圈、軸承等。在教學(xué)時(shí)，教師可以直接從庫里調(diào)取相關(guān)的圖形文件，且可以設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格參數(shù)，獲得各種類型及不同規(guī)格的模型。這樣可以讓學(xué)生了解這些零件的形狀、規(guī)格，還可以讓學(xué)生進(jìn)行比較，從而能更好地掌握零件及其特性。

三、小結(jié)

Solidworks軟件在教學(xué)中可將零件的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式表達(dá)出來，且可以根據(jù)教學(xué)要求隨時(shí)隨地調(diào)整現(xiàn)有模型，或建立新的模型，充分滿足機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中對(duì)不同種類模型的需要。利用Solidworks建立的虛擬模型，色彩豐富、形象逼真，通過對(duì)它的運(yùn)用可以使相關(guān)知識(shí)點(diǎn)更加清晰明朗。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝永齊.SolidWorks 2005中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）endprint

摘 要：在機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)中使用Solidworks軟件建立三維虛擬模型，不僅能生動(dòng)地展示零部件立體結(jié)構(gòu)，還可以通過軟件進(jìn)行虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真，而且對(duì)于機(jī)構(gòu)的演示能夠隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行修改和調(diào)整，互動(dòng)性強(qiáng)，教學(xué)效果好。

關(guān)鍵詞：機(jī)械基礎(chǔ) Solidworks 虛擬模型 教學(xué)

在職業(yè)院校機(jī)電類專業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)課教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方式只能準(zhǔn)備若干配套的掛圖、模型，而如果教師根據(jù)教學(xué)要求，需要更改模型時(shí)，則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能滿足實(shí)際教學(xué)變化的需要。為此，筆者以Solidworks軟件為例，對(duì)虛擬建模在機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行如下探討。

一、Solidworks介紹

Solidworks是一套基于Windows 的機(jī)械三維CAD軟件。它全面采用非全約束的特征建模技術(shù)，其建模過程全相關(guān)性，可以在設(shè)計(jì)過程的任何階段修改設(shè)計(jì)，同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的改變，并且可以使用造型的實(shí)體零件進(jìn)行仿真裝配，動(dòng)態(tài)觀察可運(yùn)動(dòng)零部件的運(yùn)動(dòng)情況，檢查干涉情況，進(jìn)行有限元分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的CAD/CAM。

二、教學(xué)應(yīng)用舉例

1.機(jī)械零件結(jié)構(gòu)展示

在課堂教學(xué)中，對(duì)于機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)的講授要借助于掛圖和模型，但由于模型數(shù)量的限制，使得教師在教學(xué)中很不方便。另外在使用模型時(shí)，教師總覺得模型太小，在展示時(shí)學(xué)生不能很清楚地觀看，而且教師舉著模型講解也很不方便。

圖1 凸緣聯(lián)軸管展示效果

利用軟件三維建模功能，能很方便地對(duì)機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)做全方位的展示。例如在講解聯(lián)軸器時(shí)，由于其種類較多，且教材中的圖形都是二維裝配圖或者是靜態(tài)的立體圖，學(xué)生要了解其結(jié)構(gòu)非常吃力。而通過軟件，教師可以把每個(gè)零件先在系統(tǒng)中造型，然后講解時(shí)一個(gè)一個(gè)地組裝成完整的聯(lián)軸器，并且在組裝的過程中還可以利用其移動(dòng)零件的功能對(duì)其工作原理做介紹，這樣學(xué)生就容易理解了。圖①所示為凸緣聯(lián)軸器的展示效果。

在機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，類似這樣的內(nèi)容很多，如軸承、各種齒輪傳動(dòng)、離合器、制動(dòng)器等，都可以進(jìn)行這樣的展示。

2.運(yùn)動(dòng)形式演示及機(jī)構(gòu)的演化過程展示

在機(jī)械基礎(chǔ)課中有很多運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的介紹，傳統(tǒng)教學(xué)都是利用掛圖和機(jī)構(gòu)模型。利用圖形展示運(yùn)動(dòng)形式，學(xué)生理解較為吃力，而利用機(jī)構(gòu)模型演示，距離較遠(yuǎn)的學(xué)生難以觀察清楚，特別是對(duì)于機(jī)構(gòu)演變的介紹更不方便。在對(duì)機(jī)構(gòu)演變的演示過程中，教師需要用多個(gè)機(jī)構(gòu)交替呈現(xiàn)，操作起來麻煩且不直觀。利用二維動(dòng)畫也可以演示，但機(jī)構(gòu)在這種演示過程中互動(dòng)性較差。

在使用Solidworks軟件演示機(jī)構(gòu)動(dòng)作的原理時(shí)，教師可根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整，使得演化的過程更加直觀，交互性更好。如對(duì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型的講解，可以通過固定和浮動(dòng)不同的桿件或改變機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度，獲得三種基本類型；對(duì)于機(jī)構(gòu)的演化，則可以通過對(duì)同一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)用調(diào)整各桿件的長(zhǎng)度和固定不同的桿件作機(jī)架來實(shí)現(xiàn)從曲柄搖桿機(jī)構(gòu)→曲柄滑塊機(jī)構(gòu)→導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)→曲柄搖塊機(jī)構(gòu)等。這樣既不需要很多的模型，也不需要用多個(gè)動(dòng)畫來分別演示，學(xué)生就可以很直觀地了解演化過程。

3.標(biāo)準(zhǔn)件機(jī)構(gòu)的展示

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件零件，由于其種類較多，在模型準(zhǔn)備方面很難做到全面。比如各種齒輪傳動(dòng)，種類多且每一種類的尺寸規(guī)格也多，學(xué)生理解有困難，學(xué)習(xí)效果很差。在Solidworks軟件的toolbox模塊中，有中國(guó)及其他多國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)件的圖形庫，包括螺栓、螺母、墊圈、軸承等。在教學(xué)時(shí)，教師可以直接從庫里調(diào)取相關(guān)的圖形文件，且可以設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格參數(shù)，獲得各種類型及不同規(guī)格的模型。這樣可以讓學(xué)生了解這些零件的形狀、規(guī)格，還可以讓學(xué)生進(jìn)行比較，從而能更好地掌握零件及其特性。

三、小結(jié)

Solidworks軟件在教學(xué)中可將零件的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式表達(dá)出來，且可以根據(jù)教學(xué)要求隨時(shí)隨地調(diào)整現(xiàn)有模型，或建立新的模型，充分滿足機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中對(duì)不同種類模型的需要。利用Solidworks建立的虛擬模型，色彩豐富、形象逼真，通過對(duì)它的運(yùn)用可以使相關(guān)知識(shí)點(diǎn)更加清晰明朗。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝永齊.SolidWorks 2005中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）endprint

摘 要：在機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)中使用Solidworks軟件建立三維虛擬模型，不僅能生動(dòng)地展示零部件立體結(jié)構(gòu)，還可以通過軟件進(jìn)行虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真，而且對(duì)于機(jī)構(gòu)的演示能夠隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行修改和調(diào)整，互動(dòng)性強(qiáng)，教學(xué)效果好。

關(guān)鍵詞：機(jī)械基礎(chǔ) Solidworks 虛擬模型 教學(xué)

在職業(yè)院校機(jī)電類專業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)課教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方式只能準(zhǔn)備若干配套的掛圖、模型，而如果教師根據(jù)教學(xué)要求，需要更改模型時(shí)，則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能滿足實(shí)際教學(xué)變化的需要。為此，筆者以Solidworks軟件為例，對(duì)虛擬建模在機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行如下探討。

一、Solidworks介紹

Solidworks是一套基于Windows 的機(jī)械三維CAD軟件。它全面采用非全約束的特征建模技術(shù)，其建模過程全相關(guān)性，可以在設(shè)計(jì)過程的任何階段修改設(shè)計(jì)，同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的改變，并且可以使用造型的實(shí)體零件進(jìn)行仿真裝配，動(dòng)態(tài)觀察可運(yùn)動(dòng)零部件的運(yùn)動(dòng)情況，檢查干涉情況，進(jìn)行有限元分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的CAD/CAM。

二、教學(xué)應(yīng)用舉例

1.機(jī)械零件結(jié)構(gòu)展示

在課堂教學(xué)中，對(duì)于機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)的講授要借助于掛圖和模型，但由于模型數(shù)量的限制，使得教師在教學(xué)中很不方便。另外在使用模型時(shí)，教師總覺得模型太小，在展示時(shí)學(xué)生不能很清楚地觀看，而且教師舉著模型講解也很不方便。

圖1 凸緣聯(lián)軸管展示效果

利用軟件三維建模功能，能很方便地對(duì)機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)做全方位的展示。例如在講解聯(lián)軸器時(shí)，由于其種類較多，且教材中的圖形都是二維裝配圖或者是靜態(tài)的立體圖，學(xué)生要了解其結(jié)構(gòu)非常吃力。而通過軟件，教師可以把每個(gè)零件先在系統(tǒng)中造型，然后講解時(shí)一個(gè)一個(gè)地組裝成完整的聯(lián)軸器，并且在組裝的過程中還可以利用其移動(dòng)零件的功能對(duì)其工作原理做介紹，這樣學(xué)生就容易理解了。圖①所示為凸緣聯(lián)軸器的展示效果。

在機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，類似這樣的內(nèi)容很多，如軸承、各種齒輪傳動(dòng)、離合器、制動(dòng)器等，都可以進(jìn)行這樣的展示。

2.運(yùn)動(dòng)形式演示及機(jī)構(gòu)的演化過程展示

在機(jī)械基礎(chǔ)課中有很多運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的介紹，傳統(tǒng)教學(xué)都是利用掛圖和機(jī)構(gòu)模型。利用圖形展示運(yùn)動(dòng)形式，學(xué)生理解較為吃力，而利用機(jī)構(gòu)模型演示，距離較遠(yuǎn)的學(xué)生難以觀察清楚，特別是對(duì)于機(jī)構(gòu)演變的介紹更不方便。在對(duì)機(jī)構(gòu)演變的演示過程中，教師需要用多個(gè)機(jī)構(gòu)交替呈現(xiàn)，操作起來麻煩且不直觀。利用二維動(dòng)畫也可以演示，但機(jī)構(gòu)在這種演示過程中互動(dòng)性較差。

在使用Solidworks軟件演示機(jī)構(gòu)動(dòng)作的原理時(shí)，教師可根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整，使得演化的過程更加直觀，交互性更好。如對(duì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型的講解，可以通過固定和浮動(dòng)不同的桿件或改變機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度，獲得三種基本類型；對(duì)于機(jī)構(gòu)的演化，則可以通過對(duì)同一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)用調(diào)整各桿件的長(zhǎng)度和固定不同的桿件作機(jī)架來實(shí)現(xiàn)從曲柄搖桿機(jī)構(gòu)→曲柄滑塊機(jī)構(gòu)→導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)→曲柄搖塊機(jī)構(gòu)等。這樣既不需要很多的模型，也不需要用多個(gè)動(dòng)畫來分別演示，學(xué)生就可以很直觀地了解演化過程。

3.標(biāo)準(zhǔn)件機(jī)構(gòu)的展示

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件零件，由于其種類較多，在模型準(zhǔn)備方面很難做到全面。比如各種齒輪傳動(dòng)，種類多且每一種類的尺寸規(guī)格也多，學(xué)生理解有困難，學(xué)習(xí)效果很差。在Solidworks軟件的toolbox模塊中，有中國(guó)及其他多國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)件的圖形庫，包括螺栓、螺母、墊圈、軸承等。在教學(xué)時(shí)，教師可以直接從庫里調(diào)取相關(guān)的圖形文件，且可以設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格參數(shù)，獲得各種類型及不同規(guī)格的模型。這樣可以讓學(xué)生了解這些零件的形狀、規(guī)格，還可以讓學(xué)生進(jìn)行比較，從而能更好地掌握零件及其特性。

三、小結(jié)

Solidworks軟件在教學(xué)中可將零件的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式表達(dá)出來，且可以根據(jù)教學(xué)要求隨時(shí)隨地調(diào)整現(xiàn)有模型，或建立新的模型，充分滿足機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中對(duì)不同種類模型的需要。利用Solidworks建立的虛擬模型，色彩豐富、形象逼真，通過對(duì)它的運(yùn)用可以使相關(guān)知識(shí)點(diǎn)更加清晰明朗。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝永齊.SolidWorks 2005中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）endprint