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[摘要]针对工程制图的教学难点和社会发展的趋势，研讨三维设计软件SolidWorks对教学改革的必要性。根据SolidWorks软件技术特点，针对工程制图关于相贯线部分的教学难点，建立实体模型使复杂的问题变得容易理解。通过研究发现学生通过Solidworks软件建模实现了主观性地建立空间思维模式，对工程制图的学习具有积极作用。
[关键词]工程制图 三维造型 SolidWorks 相贯线
引言
随着科学技术的发展，特别是计算机技术和图形学理论的迅猛发展，工程设计的方法和手段都有很大的变化，随之产生了与之相适应的新理论、新知识。这就给工程设计实践提出了新的问题，对工程图学教育也提出了更高、更新的要求。为了适应先进制造技术的发展，将三维设计软件SolidWorks应用到工程制图的实践教学中，以提高机械专业学生现代工程素质和创新能力[1]。
一、SolidWorks软件技术特点
SolidWorks具有2D到3D的转换功能， 该功能揭示了由二维图形生成三维模型以及三维模型生成二维图形的形成过程， 完全同机械制图读图与画图的思维过程一致，可使抽象的问题具体化，增加感性认识，促进所学知识的理解和掌握， 达到机械制图综合实践的目的。
SolidWorks软件的主要特点：
1）SolidWorks提供了直接绘制三维草图的功能，在友好的用户界面下， 象绘制线架图一样不再局限在平面上， 而是在空间直接画草图。此外3D草图还可作为装配环境下的布局草图进行关联设计。
2）SolidWorks提供了一个动画功能， 可以生成实体的装配过程、爆炸过程、运动过程的动画文件， 同时也生成各个过程的组合动画文件。SolidWorks建模迅速， 操作灵活， 是一种尺寸驱动且基于特征的三维设计软件， 具有构造历史以供事后修改， 更加适合学生在机械制图综合实践中使用。
3）SolidWorks友好的界面。图形菜单设计简单明快、形象化， 一看即知。实体的建模和装配完全符合于自然的三维世界。特别是装配约束的概念非常简单且容易理解。对实体的放大， 缩小和旋转等操作可以在任何命令过程中使用， 实体的选取非常容易和方便[2]。
二、SolidWorks在国内外教学的应用现状
欧美的一些高校近年来加强了徒手草图和三维建模的教学内容。例如，弗吉尼亚洲立大学工程技术学院2004年春季学期的教学大纲中，有关二维和三维的安排为：画轴测图、用绘图软件画二维图、用SolidWorks生成零件实体模型、由实体模型生成二维图形等；澳汀德州大学工程设计制图课在低年级开设，将实体建模作为该课程的核心。整个课程分5个部分即SolidWorks计算机绘图及设计概论，实体建模，工程分析与制造，建立设计文档，大作业。
目前，国内各高校已经纷纷开展了引入三维几何建模的工程图学教学，由于每个学校的情况不同，因此采用的教学模式也不一样[3]。通过试点专业的教学实践，已经取得较好教学效果，为工程图学教育的教学改革，适应飞速发展的三维设计需要，实现以SolidWorks三维建模为主的工程图学课程教学新体系奠定基础。通过直观性教学，帮助学生建立空间思维模式。
三、SolidWorks对教学难点的应用实例
（1）工程制图教学难点解析
相贯线是工程制图的教学难点。相贯线是两个立体相交所形成的表面交线。两常见回转体相交所形成的相贯线是工程制图教学中“相贯线”的难点。在一般情况下，两曲面立体的相贯线是闭合的空间曲线；在特殊情况下，可能不闭合，也可能是平面曲线或直线。对于求常见的两回转体相交所形成的相贯线，常用的方法有积聚性法和辅助平面法。一般情况下，只要采用上述方法的解题步骤对相贯体进行分析，学生就可以完成相贯线的求解问题。
但在想象相贯线的空间形状方面感到困难。学生对于求解常见回转体的组合相贯线普遍感到分析想象困难，作图无从下手，组合相贯线的空间形状更难以想象。综合上述原因，在讲解“相贯线”这部分内容时，可以利用SolidWorks能够由二维草图生成三维实体的功能，形象直观地演示相贯体的类型、相对位置、组合方式、空间形状，以及形成的相贯线的空间形状，达到帮助学生提高空间想象能力、熟练掌握该部分内容的目的。
（2）两回转体相贯的实体模型
以两圆柱体相贯为例，我们利用Solidworks软件可以很方便地建立如图1所示的圆柱零件图，将两个直径变化的圆柱按图1所示的方式进行装配，即两圆柱的轴线互相垂直，就可得到两圆柱相贯图。改变垂直方向圆柱的半径，在此过程中可以非常明显地看出两圆柱的相贯线的形状的改变，可以使学生对圆柱相贯线有非常直观而且生动的了解。
（3）两空心回转体相贯的实体模型
学生对于求解形体内部的相贯线普遍感到分析想象困难，作图无从下手，组合相贯线的空间形状更难以想象。图2-a是两个圆柱形套筒相贯的立体图。利用Solidworks可以旋转实体模型，可看到各个角度的视图。在Solidworks菜单栏选择“显示样式”中的隐藏线可见，可获得图2-b的立体图，能清晰地看到相贯线的内部情况。通过让学生自己建模，可以让学生很好地掌握相贯线的画法，使学生对相贯线的形状和结构有更清晰的认识，能够比较容易地建立立体的空间概念。这样既大大降低了课程讲授的难度，又使复杂的问题变得容易理解。
四、结束语
随着科学技术的发展，特别是计算机技术和图形学理论的迅猛发展，工程设计的方法和手段都有很大的变化，随之产生了与之相适应的新理论、新知识。要想在较短的时间内快速培养学生的空间想象能力，教师的引导和学生的自我培养是两个密不可分的环节。通过在教学中运用Solidworks软件创建立体模型，科学合理有效的安排授课内容，充分利用课上时间，培养并强化学生的空间想象力，而学生通过Solidworks软件建模实现了主观性地建立空间思维模式，对工程制图的学习起到了促进作用。
[参考文献]
[1]江洪，吉维峰.应用三维绘图软件SolidWorks改革工程图学教学的实践[J].工程图学学报，2004.
[2]陈超祥.SolidWorks2010零件与装配体教程[M].北京：机械工业出版社，2010.
[3]胡宜鸣，孟淑华，王丹虹.着眼于训练学生工程图学思维方式的教学研究与实践[J].工程图学学报，2000.
（作者单位：军事交通学院军事物流系 天津）
[关键词]工程制图 三维造型 SolidWorks 相贯线
引言
随着科学技术的发展，特别是计算机技术和图形学理论的迅猛发展，工程设计的方法和手段都有很大的变化，随之产生了与之相适应的新理论、新知识。这就给工程设计实践提出了新的问题，对工程图学教育也提出了更高、更新的要求。为了适应先进制造技术的发展，将三维设计软件SolidWorks应用到工程制图的实践教学中，以提高机械专业学生现代工程素质和创新能力[1]。
一、SolidWorks软件技术特点
SolidWorks具有2D到3D的转换功能， 该功能揭示了由二维图形生成三维模型以及三维模型生成二维图形的形成过程， 完全同机械制图读图与画图的思维过程一致，可使抽象的问题具体化，增加感性认识，促进所学知识的理解和掌握， 达到机械制图综合实践的目的。
SolidWorks软件的主要特点：
1）SolidWorks提供了直接绘制三维草图的功能，在友好的用户界面下， 象绘制线架图一样不再局限在平面上， 而是在空间直接画草图。此外3D草图还可作为装配环境下的布局草图进行关联设计。
2）SolidWorks提供了一个动画功能， 可以生成实体的装配过程、爆炸过程、运动过程的动画文件， 同时也生成各个过程的组合动画文件。SolidWorks建模迅速， 操作灵活， 是一种尺寸驱动且基于特征的三维设计软件， 具有构造历史以供事后修改， 更加适合学生在机械制图综合实践中使用。
3）SolidWorks友好的界面。图形菜单设计简单明快、形象化， 一看即知。实体的建模和装配完全符合于自然的三维世界。特别是装配约束的概念非常简单且容易理解。对实体的放大， 缩小和旋转等操作可以在任何命令过程中使用， 实体的选取非常容易和方便[2]。
二、SolidWorks在国内外教学的应用现状
欧美的一些高校近年来加强了徒手草图和三维建模的教学内容。例如，弗吉尼亚洲立大学工程技术学院2004年春季学期的教学大纲中，有关二维和三维的安排为：画轴测图、用绘图软件画二维图、用SolidWorks生成零件实体模型、由实体模型生成二维图形等；澳汀德州大学工程设计制图课在低年级开设，将实体建模作为该课程的核心。整个课程分5个部分即SolidWorks计算机绘图及设计概论，实体建模，工程分析与制造，建立设计文档，大作业。
目前，国内各高校已经纷纷开展了引入三维几何建模的工程图学教学，由于每个学校的情况不同，因此采用的教学模式也不一样[3]。通过试点专业的教学实践，已经取得较好教学效果，为工程图学教育的教学改革，适应飞速发展的三维设计需要，实现以SolidWorks三维建模为主的工程图学课程教学新体系奠定基础。通过直观性教学，帮助学生建立空间思维模式。
三、SolidWorks对教学难点的应用实例
（1）工程制图教学难点解析
相贯线是工程制图的教学难点。相贯线是两个立体相交所形成的表面交线。两常见回转体相交所形成的相贯线是工程制图教学中“相贯线”的难点。在一般情况下，两曲面立体的相贯线是闭合的空间曲线；在特殊情况下，可能不闭合，也可能是平面曲线或直线。对于求常见的两回转体相交所形成的相贯线，常用的方法有积聚性法和辅助平面法。一般情况下，只要采用上述方法的解题步骤对相贯体进行分析，学生就可以完成相贯线的求解问题。
但在想象相贯线的空间形状方面感到困难。学生对于求解常见回转体的组合相贯线普遍感到分析想象困难，作图无从下手，组合相贯线的空间形状更难以想象。综合上述原因，在讲解“相贯线”这部分内容时，可以利用SolidWorks能够由二维草图生成三维实体的功能，形象直观地演示相贯体的类型、相对位置、组合方式、空间形状，以及形成的相贯线的空间形状，达到帮助学生提高空间想象能力、熟练掌握该部分内容的目的。
（2）两回转体相贯的实体模型
以两圆柱体相贯为例，我们利用Solidworks软件可以很方便地建立如图1所示的圆柱零件图，将两个直径变化的圆柱按图1所示的方式进行装配，即两圆柱的轴线互相垂直，就可得到两圆柱相贯图。改变垂直方向圆柱的半径，在此过程中可以非常明显地看出两圆柱的相贯线的形状的改变，可以使学生对圆柱相贯线有非常直观而且生动的了解。
（3）两空心回转体相贯的实体模型
学生对于求解形体内部的相贯线普遍感到分析想象困难，作图无从下手，组合相贯线的空间形状更难以想象。图2-a是两个圆柱形套筒相贯的立体图。利用Solidworks可以旋转实体模型，可看到各个角度的视图。在Solidworks菜单栏选择“显示样式”中的隐藏线可见，可获得图2-b的立体图，能清晰地看到相贯线的内部情况。通过让学生自己建模，可以让学生很好地掌握相贯线的画法，使学生对相贯线的形状和结构有更清晰的认识，能够比较容易地建立立体的空间概念。这样既大大降低了课程讲授的难度，又使复杂的问题变得容易理解。
四、结束语
随着科学技术的发展，特别是计算机技术和图形学理论的迅猛发展，工程设计的方法和手段都有很大的变化，随之产生了与之相适应的新理论、新知识。要想在较短的时间内快速培养学生的空间想象能力，教师的引导和学生的自我培养是两个密不可分的环节。通过在教学中运用Solidworks软件创建立体模型，科学合理有效的安排授课内容，充分利用课上时间，培养并强化学生的空间想象力，而学生通过Solidworks软件建模实现了主观性地建立空间思维模式，对工程制图的学习起到了促进作用。
[参考文献]
[1]江洪，吉维峰.应用三维绘图软件SolidWorks改革工程图学教学的实践[J].工程图学学报，2004.
[2]陈超祥.SolidWorks2010零件与装配体教程[M].北京：机械工业出版社，2010.
[3]胡宜鸣，孟淑华，王丹虹.着眼于训练学生工程图学思维方式的教学研究与实践[J].工程图学学报，2000.
（作者单位：军事交通学院军事物流系 天津）