基于三维建模软件在机械课程设计中的应用

【摘 要】机械课程设计是培养学生设计思维和设计机械传动装置能力的重要环节，能够培养学生图形表达能力、培养学生分析和解决工程问题的能力。以前机械课程设计过程中存在问题，本文针对这些问题，提出了机械课程设计与三维建模相结合的新模式。这种教学模式可不仅加强对学生设计能力、工程意识的培养，还锻炼学生解决实际问题能力。

【关键词】机械课程设计 三维建模软件 设计能力

1三维建模设计软件的发展

随着计算机技术的快速发展，三维建模软件在机械产品设计中的应用越来越普遍，使机械设计方法和设计手段都发生了很大的变化。设计者可以在计算机、手机等多媒体设备上展示产品的三维设计方案，比打开图纸更直观、方便。面对这些变化，高校机械类专业学生的能力培养提出了很多新的要求。教师树立新的教育质量观念，适时地引入三维设计软件等现代科学技术，对传统的机械设计的课程设计进行教学改革，为将来的毕业设计和从事机械设备设计打下基础，培养出适应科技发展和社会需求的高质量机械类人才。

2三维建模设计软件在机械课程设计应用的特点

机械课程设计是培养学生设计思维和设计机械传动装置能力的重要实践环节，是学生在本科阶段重要的理论与实践相结合的学习阶段。课程设计能够培养学生图形表达能力、培养学生运用国家机械制图标准能力、培养学生分析和解决工程问题的能力。

在以前机械课程设计中，传统的二维绘图贯穿课程设计过程中，对学生二维作图技巧和熟悉程度会有很大的提高。但有一部分学生抄袭现象比较严重，没有认真地思考其表达方法，直到课程设计最后结束，也完全没有一点设计思维，其教学手段已明显落后于企业产品设计对工科学生专业素质的要求。在课程设计中引入三维建模过程，就迫使学生了解被设计的设备的每个零件的结构和功能，了解装配时零件间的装配关系，若装配不正确软件会有提示。通过对设备零件的建模和装配，使设计者对整个设备有一个更加直观，更加深刻的认识。对于有运动要求的，可检验其运动是否达到要求，如果发现问题可以及时对设计进行更改，这样就避免了产品生产后，才发现需要修改甚至报废。设备装配体完成以后，可以自动生成装配体工程图，零件序号也是按零件装配的顺序自动生成。这样可以让课本的知识运用于实际的建模过程中，不仅让学生加强了计算机三维建模软件的学习，还锻炼了以科研项目的方式解决技术问题的能力。

3基于三维建模软件平台机械课程设计实例

在课程设计之初，首先要明确本次设计的目标、以及要将解决的问题。

3.1设计任务

根据给定工作条件，设计一级斜齿轮减速器，应用三维建模软件完成斜齿轮减速器装配图和一份设计说明书。

3.2课程内容的设计

根据设计方案，选择电机的类型和功率，对减速器的轴、齿轮等主要零件进行草图设计。

3.3对零件进行三维建模

根据箱体的二维草图，利用【拉伸】命令，构造箱体大体，在点击【圆角】、【抽壳】、【筋】等编辑命令完成斜齿轮的上箱体图（1）和下箱体图（2）三维建模。

图（1） 图（2）

利用SolidWorks 的插件GearTrax生成各种齿轮模型。根据设计数据，选择斜齿，输入齿轮的模数、齿数，键入齿轮宽度、齿面厚。点击完成，插件自动将成型的齿轮导入SolidWorks中，完成齿轮建模。齿轮的大体建模后，通过【拉伸切除】、【倒角】等命令修改齿轮，最后得到成型齿轮图（3）。利用 【旋转】、【倒角】等命令完成轴图（4）的建模。

图（3） 图（4）

学生通过必须细致地分析和研究，才能完成零件行三维建模。这样的过程不仅加强三维软件学习，而且对零件的每个部分的结构有更深一步的理解。

3.4进行装配和干涉检查

使用模板创建一个组件文档，选择添加元件按钮，选择零件，并选择约束关系，进行装配。改变某个零件的基本尺寸，进行干涉检查，这样会让学生加深理解各零件之间的配合关系。

3.5编写技术说明书

4结语

在机械课程设计过程中引入三维软件，能使整个过程更具灵活性，从而激发学生们的学习积极性。提高设计的质量，减少工作量，提高效率，培养了学生三维建模软件的应用能力，提高了学生的工程实践能力和创新设计的能力。综上所述，笔者认为在机械课程设计中应用三维建模软件是教学改革的必然趋势。

参考文献：

[1]毛文武.基于Solidworks 三维建模的机械测绘课程设计改革与实践[J].计算机应用技术，2007，（6）27-29.

[2]刘扬，唐芬南.在机械设计课程中引入三维 CAD 技术教学的实践[J].中国科教创新导刊.2008，（30）：137-138.

[3]李震，杨建鸣.运用三维软件对《工程制图》教学方法改革浅析[J].科技信息，2009，（7）：412.