利用SolidWorks提高机械设计教学质量

国秀丽 吴贵军

摘要：介绍了利用SolidWorks建立机械设计中的零件三维模型，动态模拟了减速器的装配过程，利用Edrawings插件将模型转换为电子文档，利用Cosmosmotion插件对万向联轴器进行了运动仿真，可以很大程度地提高教学质量。

Abstract: This paper introduces through the use of SolidWorks to establish the mechanical parts in the design of 3 d model, the dynamic simulation of the reducer assembly process, and make the use of Edrawings plug-in model to transform into electronic document. We can see that through the use of Cosmosmotion plugin to simulate the movement to the universal shaft coupling can greatly improve the quality of teaching.

关键词：SolidWorks；机械设计；虚拟装配；运动仿真

Key Words: SolidWorks; mechanical design; virtual assembly; movement simulation

1.概述

机械设计是机械类学生一门非常重要的专业课，它具有很强的工程性、实践性和应用性，学生要学习机械零件的设计步骤、零件的寿命、强度等，很多学生没有接触过实际的零件，利用传统的教学方法很难想象出零件的空间结构，理解起来有很大的难度，如果采用零件模型，具有直观性，可以增强感性认识，但是实物模型成本较高，模型的修改、存放、携带也会比较困难。三维计算机软件快速的发展就很好的解决的这些问题，可以方便的建立零件的三维模型，演示零部件间的装配关系和装配顺序，进行机构或设备的运动仿真，输出各个零件的受力和速度变化等情况。

2.SolidWorks简介

SolidWorks是由美国SolidWorks公司开发的一款三维机械设计软件，是在总结和继承了多种大型CAD软件基础上，采用用户熟悉的Windos图形界面，易学易用，功能强大,集零件设计、装配体设计和自动生成二维工程图功能于一体。同时SolidWorks定制了很多插件，可以方便工程设计、提高设计效率和设计质量。

3.利用SolidWorks建立三维实体模型提高教学质量

机械设计中的大部分零件学生都没有接触过，教材中的图片又是二维平面图形，没有立体感，学生不易理，采用三维模型可以根据教学需要，不断变换模型角度来进行讲解。图1是用SolidWorks建立的双列调心球轴承、梅花形联轴器模型，可以很容易地观察其内部结构。

图1三维模型

4.利用SolidWorks虚拟装配技术提高教学质量

大多数高校机械设计课程设计采用的是减速器设计，减速器的零件是比较多的，用SolidWorks把零件制做成三维模型，按照实际生产中的装配顺序，动态模拟减速器的装配过程，学生可以清楚的看到各零部件间的装配顺序和装配关系，同时可以很直观的讲解各零件的安放位置、用途、设计中各零件的注意事项等。图2是减速器的虚拟装配模型。

图2 减速器装配体

5.利用SolidWorks的Edrawings插件提高教学质量

Edrawing是SolidWorks自带的电子工程图插件，通过Edrawing可以把SolidWorks的零件、装配体和工程图发布成电子文档，教师就可以在任意一个没有安装SolidWorks软件的电脑上演示、讲解三维模型。Edrawing还可以实现教师与学生进行远程交互，学生有不理解的地方，教师、学生可以在三维模型上添加注释，用Email进行相互交流。如图3所示。

图3 齿轮注释

6.利用SolidWorks的Cosmosmotion运动仿真提高教学质量

空间运动机构在运动时，运动零件的速度、角速度也可能在发生变化，涉及到这些内容学生很难理解，如果把运动机构进行运动仿真，直接输出运动件的速度、加速度、幅值等，这样的变化曲线学生看起来很直观，很容易被学生理解和接受。

Cosmosmotion是SolidWorks自带的运动分析插件，和Solid Works无缝对接，直接使用Solid Works 的数据库，对系统的运动学、动力学和静力学进行分析和仿真[1]。单万向联轴器的输入、输出轴存在夹角时，输入转速虽然是恒定值，输出轴转速的变化随着两轴的夹角增大而增大，如图4所示，输入轴角速度是360°/s，输出轴的角速度是在318～418°/s之间变化的。若采用双万向联轴器，保证输入、输出轴与中间轴的夹角相等，就可以解决这一问题，如图5所示，输入轴角速度360°/s，中间轴的速度在波动，但输出轴的角速度与输入轴的角速度是相等的。对这两种情况进行运动分析，可以加深学生理解的程度，提高教学质量。

圖4 单万向联轴器运动仿真

图5 双万向联轴器运动仿真

7.结束语

利用SolidWorks可以建立机械设计中的零件三维模型，立体感强，有助于学生理解和接受，可以动态模拟减速器的装配过程，帮助学生深入了解减速器的基本结构，利用Edrawings插件发布电子文档，方便师生交流，利用Cosmosmotion插件对部件或设备进行运动仿真，让学生观察到各零件的速度、加速度、受力等情况。使用SolidWorks的各项功能，可以摆脱传统二维的、平面的教学模式，建立三维的、动画的教学场景，很大程度地提高了教学质量。

参考文献

[1]陈忠维.基于SolidWorks/COSMOSMotion的离散点凸轮轮廓曲线设计及后处理[J].机械，2008，35（6）：52-53.

[2]刘军.Edrawing在制图教学网站中的应用研究[J].科技资讯，2006（20）：96.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。