本文探討了機(jī)械工程教學(xué)改革中的SolidWorks應(yīng)用。

　　1引言。

　　機(jī)械工業(yè)和機(jī)械T程是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的支杜產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)學(xué)科之一。機(jī)械類人才的培養(yǎng)在整個(gè)教育體系中占有極其重要的位置。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，世界制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)人了數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析與制造時(shí)代，先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)、制造方式正在迅速的發(fā)展和推廣。為了適應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，將三維CAD設(shè)計(jì)軟件SolidWorks應(yīng)用到機(jī)械工程各專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)陳舊的機(jī)械類課程與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)重組和優(yōu)化。實(shí)踐證明，通過教學(xué)改革，對(duì)于提高機(jī)械工程大學(xué)生現(xiàn)代工程素質(zhì)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面具有積極的意義。

　　2傳統(tǒng)機(jī)械工程教學(xué)中存在的問題。

　　傳統(tǒng)的機(jī)械類課程休系一般采用二維設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，所存在的主要問題如下:

　　2.1傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)僅僅用于設(shè)計(jì)工程圖，無法滿足后續(xù)CAE/CAM/PDM等課程的信息需求。在設(shè)計(jì)與制造之間的三維-二維-三維的轉(zhuǎn)換過程中容易理解錯(cuò)誤。也無法表達(dá)復(fù)雜曲面，造型、渲染和動(dòng)畫能力差，也難以為后續(xù)課程畢業(yè)模具設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。

　　2.2以二維設(shè)計(jì)為主線展開教學(xué)，耗時(shí)過大，又不便于掌握和理解。

　　2.3課程體系松散，沒有考慮課程之間的相互關(guān)系，無法形成產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造整個(gè)生命周期的信息鏈條。

　　2.4傳授的知識(shí)陳舊，無法體系現(xiàn)代制造技術(shù)的特點(diǎn)，因而也無法滿足用人單位的需要。

　　2.5設(shè)計(jì)、制圖、修改工作大，使學(xué)生無法把主要經(jīng)歷放在創(chuàng)新設(shè)計(jì)上。因而也不利于學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

　　3 Solirlwoks軟件平臺(tái)的特點(diǎn)。

　　目前，我校已引進(jìn)Solidworks設(shè)計(jì)平臺(tái)，該軟件平臺(tái)主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn):

　　3.1完全基于Windows的設(shè)計(jì)界面，方便、易用，目前在國內(nèi)外中小企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用;

　　3.2 Solidworks軟件已經(jīng)進(jìn)行完整的漢化，而且含有國標(biāo)零件庫，學(xué)生學(xué)習(xí)無任何語言障礙;

　　3.3 Solidworks兼容AutoCAD,井可以在二維和三維之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣可以繼續(xù)保留原來的設(shè)計(jì)成果;

　　3.4可以方便地在Window、環(huán)境下進(jìn)行二次開發(fā)，支持COM,.net對(duì)象編程;

　　3.5 Solidworks和其它三維主流CAD軟件之間進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換非常方便;

　　3.6 Solidworks開發(fā)商和世界許多著名軟件公司都有合作伙伴關(guān)系，使之成為一個(gè)完全放的系統(tǒng)。便于為后續(xù)的有限元、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析、數(shù)控編程以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等提供必要的信息。

　　4教學(xué)改革的途徑和方法。

　　我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)已經(jīng)形成了以Solidworks份維設(shè)計(jì)為主線的教學(xué)體系，取得良好的教學(xué)效果。教學(xué)改革的途徑和方法如下。

　　4.1工程制圖教學(xué)改革。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是首先在設(shè)計(jì)者頭腦中建立起產(chǎn)品的三維實(shí)體形狀然后借助于正投影方法，把頭腦中的三維實(shí)體投影為多二維視圖。在讀圖時(shí)又需要將各個(gè)視圖的信息通過想象加以綜合，在頭腦中恢復(fù)回原來的三維實(shí)體形狀，冉進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、加工等工作。這樣一個(gè)復(fù)雜的過程，大大降低工作效率，且容易出錯(cuò)。受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的影響，工程制圖教學(xué)重點(diǎn)在_維平面上，而對(duì)于三維立體特征的形成則描述過少，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生缺乏現(xiàn)代制造的理念。因此在工程制圖課程教學(xué)中，大幅度增加三維設(shè)計(jì)的內(nèi)容，改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以二維-三維-二維的傳統(tǒng)教學(xué)模式，運(yùn)用Solidworks系統(tǒng)進(jìn)行二維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)，采用新的三維-二維-三維的教學(xué)新模式，加強(qiáng)了大學(xué)生的計(jì)算設(shè)計(jì)訓(xùn)練，培養(yǎng)了大學(xué)生的空間想象能力和設(shè)計(jì)思想表達(dá)能力，為學(xué)生提供了一個(gè)創(chuàng)新思維表達(dá)的平臺(tái)，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極主動(dòng)性。

　　4.2機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革。機(jī)械基礎(chǔ)課程包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件等課程，內(nèi)容多，枯燥難學(xué)。把Solidworks引入到這些課程的教學(xué)中可以極大地提高學(xué)牛的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)的積極性，也為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定了素質(zhì)基礎(chǔ)。

　　Solidworks軟件不僅可以進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、還可以進(jìn)行裝配、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。例如圖1中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在圖1的設(shè)計(jì)中不僅可以進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品的轉(zhuǎn)配過程還可以了解各個(gè)運(yùn)動(dòng)幅之間的約束情況，還可以加上力或力矩對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)地測出各個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)速度和加速度。進(jìn)一步還可以利用CosmosWorks軟件進(jìn)行有限元分析和強(qiáng)度校核，甚至進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容。這樣在Solidworks軟件平臺(tái)下各門機(jī)械基礎(chǔ)課程的知識(shí)就可以融合在個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中了，充分體現(xiàn)了學(xué)以致用的原則。

　　4.3課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容繪圖工作量大，學(xué)生的大部分精力都放在了手工制圖或二維繪圖上。引人Solidworks后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高了，最后設(shè)計(jì)的作品還可以進(jìn)行裝配體的爆炸動(dòng)畫以及裝配動(dòng)畫，設(shè)計(jì)的效果很快就可以進(jìn)行評(píng)價(jià)，一個(gè)成功的設(shè)計(jì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)很有成就感，進(jìn)一步加強(qiáng)了付專業(yè)的認(rèn)識(shí)。圖2是我校學(xué)生課程設(shè)計(jì)中的減速器三維裝配動(dòng)畫作品。

　　4.4數(shù)控技術(shù)教學(xué)改革。數(shù)控技術(shù)課程在編程上，尤其是復(fù)雜曲面編程上都采用計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)。Solidworks軟件也充分體現(xiàn)了現(xiàn)代制造工程的特點(diǎn)。它提供了無縫集成的CAMWorks擂件數(shù)控加工環(huán)境，該環(huán)境提供數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控線切割、加工中心的編程等內(nèi)容，基本可以滿足現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的需求。它可以產(chǎn)生刀具路徑、加工仿真、動(dòng)態(tài)干涉檢查、后置代碼處理以及機(jī)床DNC等加工能力。這樣學(xué)生在上數(shù)控機(jī)床操作之前就可以進(jìn)行虛擬加工，經(jīng)檢驗(yàn)正確后再進(jìn)行實(shí)際的機(jī)床加工該過程的訓(xùn)練可以極大地提高學(xué)生工藝分析和加丁參數(shù)設(shè)置的能力。

　　4.5畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。畢業(yè)設(shè)汁是大學(xué)生最后的一個(gè)集中性學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)中我們大量地引人了Solidworks軟件的應(yīng)用。比如，注塑模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程都可以在Solidwork環(huán)境下進(jìn)行。設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

　　4.6綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在技術(shù)進(jìn)步的大背景下，產(chǎn)品的制造和加工工藝越來越精細(xì)，產(chǎn)品的成品品質(zhì)越來越精致、優(yōu)良。表現(xiàn)在產(chǎn)品的性能特征方面是產(chǎn)品的功能日益強(qiáng)大化，產(chǎn)品的形態(tài)特征上表現(xiàn)為品種的多樣化，在操作、控制上越來越簡單方便化。比如:照相機(jī)由原先的機(jī)械手動(dòng)型到電子傻瓜型再到數(shù)碼自動(dòng)型，產(chǎn)品的款式和品種越來越豐富多彩，體現(xiàn)功能在不斷地改進(jìn)，操作在不斷地簡易化，體積也在進(jìn)一步走向小型化和多樣化。Solidworks是一款綜合性的創(chuàng)新平臺(tái)，利用其可以設(shè)計(jì)多樣化的產(chǎn)品。例如圖5是利用Solidwork軟件設(shè)計(jì)的手電筒式打火機(jī)，實(shí)現(xiàn)了手電筒和打火機(jī)的復(fù)合功能，而且還可以進(jìn)行渲染動(dòng)畫，如同真是的產(chǎn)品一樣。

　　此外，Solidworks還提供了大量的其它軟件之間的接口，使得模型之間的轉(zhuǎn)化十分方便同時(shí)Solidworks還可以實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的聯(lián)合方針，比如，Solidworks軟件和Simulink的接口功能使得Solidworks設(shè)計(jì)的機(jī)械模型可以使用SolidWorks設(shè)計(jì)的控制模型聯(lián)合仿真，以便于分析實(shí)際工作中的控制和運(yùn)動(dòng)效果。這種多學(xué)科之間的交叉性對(duì)于大學(xué)生創(chuàng)造性思維培養(yǎng)而言是十分重要的。

　　5結(jié)束語。

　　大連民族學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)以現(xiàn)代制造為核心，以先進(jìn)設(shè)計(jì)軟件為載體進(jìn)行卓有成效的教學(xué)改革，輻射了機(jī)械基礎(chǔ)和專業(yè)課程，培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的綜合應(yīng)用型人才。通過教學(xué)改革，提高了辦學(xué)的層次和效率，進(jìn)一步體現(xiàn)了現(xiàn)代化教學(xué)的思想和藝術(shù)性，提高了大學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，實(shí)現(xiàn)機(jī)械類課程教學(xué)和科研水平的跨越式發(fā)展。