基于SolidWorks三维设计与表达课程的项目式教学实践——以湘潭理工学院为例.pdf
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1、教 海 探 新高 教 学 刊Journal of Higher Education2023 年 S2 期基于 SolidWorks 三维设计与表达课程的项目式教学实践以湘潭理工学院为例宋雅婷,邹宇新,刘玄,陈华宏(湘潭理工学院,湖南 湘潭 411104)三维造型设计能力是大学生综合素质教育中技能锻炼的重要一环,可为学生的后续课程及创新创业实践奠定应用技能。SolidWorks 软件具有丰富的实体建模功能,能实现零件的建模、装配,对装配体进行运动仿真有限元分析等,能快速转化工程图,极大地提高了设计效率,被广泛应用到各行业的生产当中。因功能强大,具有较高的易学性、操作性和创新性等优秀性能,Soli
2、dWorks 三维设计与表达课程已经成为机械类专业必开的专业基础课之一。湘潭理工学院的车辆工程专业学生在机械制图与AutoCAD 课程的基础上学习此门课程。通过上机训练,使学生掌握产品三维实体造型的方法和技能,为学生用现代化手段从事工程设计奠定坚实的基础。一教学方案设计渊一冤课程实践项目的确定SolidWorks 三维设计与表达课程(以下简称“本课程”)的大部分教材章节均按操作划分,每一个小节讲解一个知识点(草图和特征),各知识点、实体相互独立,以致于学生独立运用某个知识点很熟,但在综合应用时仍然无从下手,不能灵活选用相应的功能。比如说基准面的建立,学生掌握了建立方法,却不理解在何种情景下需要
3、新建基准面,以及在建模中起到了何种作用。本课程的教学中,我们选用了杨玉霞主编的 Solid原Works 项目实践教程 作为主教材,沿用了机械设计中的经典实例蜗杆蜗轮减速器的设计,蜗杆蜗轮减速器包含有齿轮、带轮、链轮等常用的传动零件。从零件建模、装配,一直到出工程图,通过这个完整的工程项目学习,使学生较为全面掌握 SolidWorks 软件的应用。减速器是机械类学生常见的一个机械设备,在专业基础课中机械制图、机械测绘实训、机械基础等理论课程的学习中重复出现的频率较高,其关联的专业知识可以串成一个体系。学生在掌握配合、传动关系的基础上,更能理解结构和装配关系,上手更快,有助于提高学习基金项目:20
4、21 年认定湖南省创新创业中心“汽车生产实践技术创新应用研究中心”(湘教通2021356 号);2022 年度湘潭理工学院校级教育教学改革研究立项课题“面向新工科的 三维产品设计与建模 课程项目式教学改革实践”(湘理院教字20222 号);2021 年度校级教研教改项目“发挥企业办学优势,探讨对车辆工程专业 私人定制式 人才培养方案的研究”(湘理院教字202165 号)第一作者简介:宋雅婷(1991-),女,汉族,湖南浏阳人,硕士,讲师,汽车工程学院教务办主任。研究方向为应用型人才培养、教学改革等。摘要:传统的 SolidWorks 教学,各知识点相互独立且割裂,无法形成体系,以致于学生在应用
5、时仍然不能灵活选用。该文将一个完整的工程项目分解到三维产品设计课程的实践教学中,让学生在实例操作中掌握 SolidWorks 的绘图技巧,不同特征的应用场景,并能灵活运用。同时课程所建模型可应用于机械制图、机械设计基础课程的资源库,课程之间相辅相成,使学生在提升软件应用水平的同时,更好地掌握机械类专业基础课程的理论知识。关键词:SolidWorks;项目式;实践教学;专业基础课程;工程项目;三维产品设计课程;机械类专业中图分类号院G642文献标志码院A文章编号院2096-000X渊2023冤S2-0115-05Abstract:In the traditional Solidworks tea
6、ching,each knowledge point is independent and separated from each other,cannotform a system,so that students still cannot flexibly choose when applying.In this paper,a complete engineering project isdecomposed into the practical teaching of 3D product design course,so that students can master SolidW
7、orks drawing skills andapplication scenarios with different characteristics in the example operation,and can use them flexibly.At the same time,the modelbuilt by the course can be applied to the resource base of basic courses of Mechanical Drawing and Mechanical Design,and thecourses complement each
8、 other,so that students can better master the theoretical knowledge of basic courses of mechanical majorswhile improving the application level of software.Keywords:SolidWorks;project-based;practical teaching;professional basic courses;engineering project;3D product designcourse;mechanical majorDOI:1
9、0.19980/j.CN23-1593/G4.2023.S2.029115-2023 年 S2 期教 海 探 新高 教 学 刊Journal of Higher Education项目模块子项目课时图样蜗杆蜗轮减速器简单零件建模键、套筒、法兰、销、轴8蜗杆蜗轮减速器标准件建模螺母、螺栓、螺钉、挡圈、轴承4蜗杆蜗轮减速器复合零件建模蜗杆轴、通气帽、窥视孔盖4蜗杆蜗轮减速器箱体建模上箱体、下箱体8蜗杆蜗轮减速器齿轮建模齿轮、蜗轮2子装配体的装配轴组件的装配2蜗杆蜗轮减速器运动仿真爆炸视图、运动仿真2蜗杆蜗轮减速器工程图创建建立工程图、修改工程图、装配图绘制2发散建模练习学生根据零件图纸自主建模分析
10、零件、确定建模思路、草图绘制、添加特征、检验10全国 CaTICs 大赛竞赛试题练习历届经典试题练习6兴趣和积极性,保证了教学效果。一定的重复,让学生从不同的角度了解、掌握、使用常用零部件和机构,学生能较为直观地理解其工作原理,保证了教学的连续性。减速器项目设置依据渐进性原则,根据教学需要设置内容涉及零件、虚拟装配设计、运动仿真和工程图创建共四大模块。零件围绕模块的能力运用逐步进行,涵盖了机械行业中常见的零件、部件及机构。渊二冤课程项目的设计减速器中包含键、套筒、法兰、轴、蜗轮、大齿轮、上箱体与下箱体等 38 个零件,每个零件的选用糅合了不同的建模方法,在实体建模中掌握拉伸、扫描切除、阵列、参
11、考几何体、抽壳拔模、镜向、筋、倒角、圆角及异型孔向导等各种特征的运用,以及基础建模方法;掌握用Toolbox 生成标准件以及标准件的建模的思路;将前期建立的实体模型分成相应组件,依次添加同心、重合、平行等配合关系,按照装配要求装配成轴组件,最后再将轴组件等子装配体与箱体一起组装成减速器(装配如失败,需要找出原因,并修改实体模型);完成减速器的装配后,可以在装配体的基础上生成爆炸视图,进行运动分析;掌握工程图的创建和编辑,通过三维模型转化生成零件图及减速器的装配图。这个项目基本能覆盖本课程教学所要求的各项知识目标,且相互关联,成为一个完整的整体,同时通过项目锻炼学生发现问题、资料查找、自主思考、
12、解决问题的能力。渊三冤项目教学保障本课程全程在机房开展,在简单零件建模模块,教师会采用演示法教学,每次课堂都要进行理论讲授和实际操作,再进行学生练习。标准件建模和复合零件建模模块,以教师展示实体模型和设计树,以“任务驱动式”教学为主,及时发现问题并引导。中间穿插安排有配套的课内及课外练习,保证学生具备草图绘制、灵活修改草图、零件设计、虚拟装配及创建工程图的基本能力。发散建模练习模块,需要学生根据零件图纸自主建模,分析零件、确定建模思路、草图绘制、添加特征、检验,最后教师补充分析,讲解思路,优化提高。渊四冤项目教学实施SolidWorks 三维设计与表达课程总学时为 48 学时,其中在教学项目的
13、设定中都是从减速器的简单零件到复杂零件,逐渐过渡,最后到实现整个减速器的装配。学时分配见表 员。表 1SolidWorks 三维设计与表达课程学时分配表116-教 海 探 新高 教 学 刊Journal of Higher Education2023 年 S2 期图 1简单零件的建模渊a冤低速轴渊b冤蜗杆轴图 2轴类零件的建模渊三冤标准件的三维建模Toolbox 是 SolidWorks 的标准零件库,减速器中的螺栓、螺母、垫圈和键等标准件都可以直接调用。从Toolbox 零件库中调用的标准件设定好相关尺寸参数后,直接另存为三维零件,将其导入到装配图中即可使用。通过标准零件库 Toolbox
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