基于solidworks的电子挂图在机械类工程制图课教学中的应用

 引言
　　工程制图是一门理论和实践相结合的基础课，它主要培养学生的视图和绘图的能力，培养学生的空间想象力和树立三维思想。模型能增强感性认识，帮着学生较快的建立空间想象力和树立三维思想。但是模型在实际的教学中由于携带不方便、投入的经费高，所以在常规教学中运用的并不是很多。而更多的就是利用多媒体声音、图片、动画，在教学中占据重要的地位。运用电子挂图对实行多媒体教学、缓解教学经费有重要的意义，而且在教学中也有高质量的保证。
　　在当代的社会中，计算机辅助设计（cad）和计算机图形设计软件已广泛用于社会生产生活。其中solidworks是近代比较流行的一款三维软件，主要因为其使用简单和便捷，solidworks软件是美国solidworks公司开发原创的，它是基于windows和三维软件cad而建立的。它既有cad软件的优点，又有自己独有的创新，使得solidworks拥有人性化的图形界面、简单易用、性能优异、技术创新等特点闻名，用户可以在很短时间里掌握其使用方法，并且可以较便捷的用于工作。
　　1 电子挂图的建立
　　按照机械类专业所选用的教科书及配套的习题集制作模型，所有的模型集中起来就是模型库。如图1所示：
　　1.1 利用solidworks的特征进行所需的模型的电子挂图建立模型库
　　solidworks采用基于特征的参数化三维实体建模，能方便快捷地创建复杂实体模型，提供了拉伸、切除、扫描、放样、圆角、倒角、阵列、镜向等十余种特征。Www.11665.coM首先确定模型的基本草图，然后绘制其基本草图。
　　草图由图形单元（由几何元素的点、直线、圆、圆弧、曲线构成）、尺寸、几何约束组成，绘制步骤如下：
　　（1）选择一个基准面，其中基准面的选择由模型的特征而确定。可以选择solidworks中默认的三个基准面，也可以选择并创建其它的基准面，其选择的原则应简化模型的特征生成。
　　（2）在选择的基准面上绘制草图，草图绘制工具包括草图实体绘制工具和草图实体编辑工具。巧妙利用草图绘制命令和草图编辑命令相结合绘制草图。
　　（3）标注尺寸，约束草图。采用智能尺寸命令进行标注、进行草图的约束，在标注尺寸的同时可以添加一定的几何关系（例如竖直、水平、垂直、平行、相切、同心等）完成的草图的完全定义。
　　（4）草图完成后进行一系列的特征操作，得到需要实体例题模型，其中特征命令包括拉伸、旋转、放样、圆角等命令。其中模型中的基本体、街交体、相贯体都可以利用特征模型生成。
　　（5）对于一部分标准件（例本文由论文联盟http://收集整理如齿轮、链轮、凸轮、轴承、螺栓、螺母、螺钉、销钉、钻套、调速皮带轮等）可以利用tolbox成标准件库，一种标准件的结构基本相同、只是尺寸的差异。在定义标准件的一些变化尺寸时，可用尺寸驱动法定义每个标准件。然后在建立标准件模型库时可以改变驱动尺寸的数值然后得到一系列的标准件，从而建立标准件模型库。
　　1.2 建立装配体模型库
　　利用solidworks三维模型的可以对模型进行虚拟拆装。solidworks以自下而上的理念为主。先由课本中所涉及到的模型建立成为零件，然后根据模型的零件之间的配合关系组装成装配体。在装配体模型库中为了反映装配流程，展示整个装配位置和装配关系，方便他人理解和查看，模型库中可以建立一个或多个爆炸视图，还可利用物理模拟功能设计或录制装配体中零件的运动情况。在这些功能的作用下就形成了一个装配体模型库。
　　1.3 利用三维模型生成二维工程图
　　当零件/实体和装配体的三维模型库建立后。可以采用solidworks快速生成工程图的方法。生成转配体等一些复杂的零件的工程图，达到快速标注方便快捷。利用solidworks的生成工程图的功能（rapiddraft），选择好视图投影方向就能将三维模型自动转换生成相关的slddrw格式的二维工程图。工程图根据需要可以是基本视图、斜视图、剖视图、轴测图等。尺寸标注既可自动生成，也允许二维工程图暂时与三维模型脱离关系，在没有三维模型的状态下添加。例如图2的三维模型，可以生成图3的工程图。三维模型和工程图使用相同文件名、不同后缀进行管理，方便调用与查询。对于习惯采用autocad的人来说，solidworks还可保存为与autocad相关联的dwg格式，然后再在autocad中对其进行修改。同时，也可以将cad图转到solidworks做三维处理。例如习题模型库中有些环节就可这样处理。
　　2 采用edrawings软件对模型库进行后期处理
　　零件建模和工程图完成后保存它们时，可有不同的文件格式。一般的情况是采用solidworks默认文件格式，但必须solidworks软件才能打开浏览、修改。还可以保存为gif和jpeg的图片格式，制作成电子挂图形式，但是图片层次感差，给人理解比较困难。我们为增强立体感，除了用solidworks默认文件格式保存文件之外，也利用插件edrawings把solidworks的零件、装配体和工程图转换存储为电子文档。
　　edrawings是一个图形沟通工具，是用于共享和存档2d和3d产品设计数据的免费查看和发布的应用程序，从网上可免费下载这个插件，solidworks也附带了这个插件。我们建立模型库保存时，将零件、装配体、工程图文件另存为edrawings格式，后缀分别为*.eprt、*.easm、 *.edrw类型。另存时激活选项“确定可测量此edrawings文件（o）”，以便能在edrawings浏览器中测量几何体。这样，我们就可在任何一台装有windows系统的pc机上自由地浏览、圈红、精确测量，无需附加cad软件，见图3。如果通过edrawing把文件保存为*.exe格式，文档内已包含浏览工具，不需edrawing浏览器支持就能查看，但与前者比较增大了存储容量，故我们用edrawings格式保存。查看图形时可用动画方式展现模型的各个细节，二维工程图可以实现三维看，见图5。
　　3 运用
　　经上述处理后制作课件，就能方便地使用模型库，在powerpoint文件中嵌入edrawings文件，讲授时可以轻松地实现模型旋转、放大、平移、播放三维动画效果、二维图样三维看，还可在图样上添加注释和图形，而不改变原来的图样。这就使得看图过程变得生动、有趣，大大增加了学生的学习兴趣及促进他们空间想象力的形成，帮助了学生很快地树立三维思想提高学习效果。
　　4 结束语
　　利用solidworks开发模型库，可以取代实物模型，存储方便，大大减低了教学成本。教师根据课程学习内容、教学要求重点不同，可以灵活调用、适时增减和修改模型库中的相关内容，这样就可以很好的达到教学电子模型库的需要。模型库中的文件采用edrawing格式保存。轻松实现脱离cad环境二维图样三维看，还可便于上传校园网，供师生随时查阅，既方便老师备课，又便于学生自学，大大提高了教学质量。