基于UG的机械设计基础课程设计的实践探索

梁冬青

【摘 要】运用UG三维设计软件进行机械设计基础课程设计是一项教学改革。本文以UG软件进行齿轮减速器装配体和零件的设计实例，阐述了这种方法较于传统手工绘图或者AutoCAD绘图的优越性，证明了这项课程设计改革的可行性。

【关键词】机械设计基础;课程设计;UG

中图分类号： TH122-4 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）23-0156-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.074

1 机械设计基础课程的教学内容及要求

机械设计基础是机械类各专业必修的专业基础课，课程设计实训是该课程的一项重要内容。大部分高校的课程设计内容为设计齿轮减速器，因为该项目包含了齿轮类、轴类、轴承类、联接类以及密封润滑等多个环节的设计任务，涵盖了机械设计基础课程的大部分内容，其中每一个环节的选择都对其他环节有要求和影响，是一项逻辑性强、相当繁复的工程。本课程设计实训相当于对机械设计基础课程理论教学效果进行较完整、全面的检验，也是对学生独立设计常用机构、通用机械和零件的一次练习。

传统的课程设计是用手工绘图或者用二维绘图软件AutoCAD进行绘图，存在着修改不方便，效率低等弊病。为此，我们进行了课程改革，改为用三维绘图软件UG作减速器设计，经过实际的教学实践，证实此课程设计改革的优越性、可行性。

2 UG软件简介

UG软件是用以进行计算机辅助机械设计、制造的三维绘图软件，包含草图、实体、曲线、曲面等绘制命令，应用到这些命令，可快速实现建模，设计复杂实体造型。其 CAD/CAM /CAE功能很强大，被广泛地运用在产品造型、机械设计、数控编程、模具设计等行业。

UG软件还能方便地把三维建模通过投影关系转换成二维工程图，当三维图有结构或者尺寸变化时，就会相应地自动更新二维图。因此，用UG软件进行机械产品设计，可以有效提高设计效率，解决课程设计内容复杂、课时少的矛盾。

UG软件还可方便地进行零部件装配，并进行运动仿真，较真实地体现产品装配过程。在装配中，如果零件结构尺寸有错误，或者零件间发生位置干涉，都会有直观體现。这些功能，可让学生比较容易懂得所绘装置的工作原理、装配关系。

3 用UG进行课程设计的步骤

以设计带式输送机传动装置的一级直齿圆柱齿轮减速器为例。

（1）计算传动装置的运动和动力参数。已知带式输送机（即工作机）卷筒牵引力、带速、卷筒直径，以及工作环境、工作情况，计算出减速器各轴的功率、转速、传动比等。

（2）根据运动和动力参数，设计减速器的齿轮传动、高速轴及低速轴结构和尺寸。

（3）用UG画出齿轮、轴、箱体等零件的三维造型。图1是用UG对低速轴进行三维建模的截图。

（4）用UG建模把零件进行装配，图2是减速器三维模型的截图。

在装配时，要注意到，刚装好第一、二个零件箱体和轴时，就要把装配的三维建模通过投影转为二维工程图，然后每装配一个零件，都切换界面到二维工程图，检查装配是否正确，如有错误，返回到零件的三维建模去修改形状、尺寸。把零件修改后，装配的三维建模和装二维工程图也会同步更新。就这样一边装配，一边修正错误，直至装配完成。图3为通过对三维模型投影获得的装配工程图。

（5）把零件的三维建模投影为二维工程图，然后对工程图进行尺寸和技术要求的标注，图4为低速轴的二维工程图。

图1至图4，体现了用UG设计减速器的过程和步骤，以及部分设计成果。

4 教学效果及优缺点分析

机械设计基础课程设计是重要的技术基础课，综合性强，实践强性。传统的做法是用二维CAD软件绘图，或者手工绘图，绘制的视图没有立体感，缺乏与三维实体的相互联系，制图错误较多，且很难检查出错误并且修正，学生设计感枯燥、困难。

UG功能强大，并配备丰富的标准件库，比如齿轮建模，只要输入齿数、模数等参数，即可自动完成建模。滚动轴承的模型，只需根据型号、尺寸，在重用库中调出，无论造型还是装配都十分便捷，还可以制作机构运行的模拟仿真动画，体现真实的装配和运动情景。

用UG建模并装配，相比二维绘图软件，比较直观。比如轴的结构设计，安装齿轮、带轮的轴头应比轮毂的短1～2mm，这些内容从二维图中观察比较抽象，学生不容易理解，画图错误率高。而从三维模型中观察很直观，学生容易发现问题，修正错误。

用UG建模，边装配，边转为二维工程图，通过两者互转去观察装配是否正确，若有错误，就返回去修改建模，这时与之有关联的装配建模就会自动更新，同时二维工程图也会自动更新。传统的手工绘图或二维软件绘图，如果零件错了，或者装配图错了，必须分别修改，修改过程十分繁琐，工作量很大，也容易出错。可见，用UG进行设计，可有效节约时间，提高了作图效率和正确率，调动了学生设计、绘图的积极性，学生分析问题、解决问题的能力得到有益的训练，整体设计的思维也得到训练。

用UG软件进行课程设计，既训练了设计计算的能力，又训练了应用三维软件能力，还训练了工程图的尺寸标注、技术要求标注的能力，可谓一举多得。

用UG软件设计的不足之处，第一，三维建模转成工程图，齿轮画法不符合机械制图标准。这个问题，可以把一些图线隐藏，再补画一些图线，用这个方法来解决。第二，UG的二维图对象捕捉功能欠缺，补画的图线和尺寸不精确。因此，如果想把工程图处理得更符合机械制图规范，可以导出为.dwg图形格式，然后用AutoCAD软件进行编辑。

【参考文献】

[1]黄秀芗.基于Inventor的机械设计基础课程设计实训探索[J].龙岩学院学报，2015（10）：102-107.

[2]王笑竹.基于 SolidWorks 的机械设计基础课程的改革[J].中央民族大学学报（自然科学版），2016（11）：73-75.

[3]顾艳红.基于SolidWorks的机械设计基础课程设计的改革与实践[J].中国现代教育装备，2015（1）：74-80.

[4]周登科.UG 软件在机械制图课程教学中的辅助应用初探[J].哈尔滨职业技术学院学报，2016（2）：51-53.