方清華

(江漢大學(xué)智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430056)

1 工程圖學(xué)課程特點

在工程圖學(xué)教學(xué)中，學(xué)生的立體思維培養(yǎng)是難點，特別是學(xué)到立體交線之后，尤其是形體線條比較少時，對應(yīng)的立體特征不明顯，同學(xué)苦思冥想，往往不知道結(jié)果，在三維與二維、立體與平面的轉(zhuǎn)化過程中，空間概念不夠清晰，同學(xué)分析起來覺得很抽象，這對后面組合體以及零件圖、裝配圖的學(xué)習(xí)都會形成障礙。

工程圖學(xué)的學(xué)習(xí)過程是由簡單到復(fù)雜，先是基本體，再到組合體，再過渡到零件圖和裝配體，如果在基本體到組合體學(xué)習(xí)中打牢基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中，逐漸深入、潛移默化中，學(xué)生收獲了自信，沒有了畏懼。隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，三維造型軟件輔助用于工程圖學(xué)教學(xué)過程中，可以提高學(xué)生的立體想象能力和分析解決問題的能力，使教學(xué)效果和效率都大大提高。

2 Solidworks軟件介紹

Solidworks是非常優(yōu)秀的三維機械軟件[1]，中文界面，功能強大，易學(xué)易用。

Solidworks、ProE、UG等，是企業(yè)和高校運用比較多的幾款三維造型軟件，Solidworks參數(shù)化設(shè)計，造型由創(chuàng)建簡單模型到創(chuàng)建復(fù)雜模型，其草圖繪制，特征拉伸、掃描、旋轉(zhuǎn)、鏡像等功能容易上手，更可以高效地完成很多設(shè)計工作。對于我們課程學(xué)習(xí)有很多幫助，彌補了課程教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)中實物模型受限的缺陷，且Solidworks能夠放大、縮小、旋轉(zhuǎn)及投影模型，學(xué)習(xí)更直觀，從而增強學(xué)生動手能力，培養(yǎng)學(xué)生國標思想及空間思維能力和想象力。

3 工程圖學(xué)教學(xué)難點

工程圖學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生的工程思維與國標思想，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和想象能力，在機械、電器、儀表、采礦、冶金、化工等等，各行各業(yè)都離不開工程圖學(xué)和工程圖樣。在生產(chǎn)實踐中，往往通過工程圖樣了解它們的結(jié)構(gòu)和性能，因此，工程技術(shù)人員要具備繪制和閱讀工程圖樣的能力以及嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

在工程圖學(xué)教學(xué)過程中，教學(xué)難點比較多，比如三投影面體系展開、切口立體的交線、相貫線、組合體表面連接以及零件裝配體的表達等。培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力是入門之初的難點，怎樣建立學(xué)生從立體到平面繪制物體投影圖的畫圖能力，再建立從投影圖想象立體三維形狀的看圖能力。這個雙向?qū)W習(xí)過程，可以借助Solidworks軟件，對立體分類，分別造型。從簡單入手，直觀地展示給學(xué)生，讓學(xué)生建立空間立體到平面圖形的概念，為以后組合體的學(xué)習(xí)、零件圖的學(xué)習(xí)和裝配體的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

4 三維造型助力求解

在工程圖學(xué)教學(xué)中，進入帶切口的立體學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對于交線的準確求解能力差異懸殊，特別是線條簡單，基本體特征對應(yīng)多解時，對求解結(jié)果無法驗證，尤其是形體屬于挖切還是貫穿，對應(yīng)是求截交線還是相貫線，分析不清楚。在此，可以采用三維造型軟件，做出結(jié)果一一對照。

圖1給出物體主視圖和俯視圖，求左視圖。從基本形體上來分析，既可以對應(yīng)長方體，也可以對應(yīng)圓柱體，甚至還可以對應(yīng)球體，所以學(xué)生理不清頭緒，無從下手。

圖1

但如果將主視圖的2個半圓，重新組合一下，上下位置對調(diào)，很容易想到圖2的主視圖，俯視圖的圓周可見性也變?yōu)榭梢?，即為鉛垂圓柱體和正垂圓柱體等徑正交，且其長度均等于其直徑，很容易識別。2個等徑正交的圓柱體相貫屬于特殊相貫，相貫線空間是橢圓，投影即為直線，其對應(yīng)的左視圖，很容易求解。如圖2主視圖。

圖2

對于圖2，可以用Solidworks軟件做出其三維造型，并在這個立體造型的基礎(chǔ)之上，從立體中間截切為上下2部分，截切后的2個形體如圖3和圖4，其中圖3是等徑正交的鉛垂圓柱體和正垂圓柱體截切去掉上半部分，圖4是等徑正交的鉛垂圓柱體和正垂圓柱體截切去掉下半部分。

可以對截切過的上下2部分重新組合，將圖3放置上方，將圖4位于下方，這樣疊加后的圖3與圖4的俯視圖中的圓周在下方，不可見變?yōu)樘摼€，和圖3一致，2個形體疊加后就和圖1已知條件的俯視圖完全相同。而主視圖，由于將圖3與圖4上下疊加之后，中間的鉛垂圓柱體大小一樣，圓周共面、消線，正好就是圖例1的主視圖。整個構(gòu)型過程滿足了圖1給出的主視圖和俯視圖的已知條件。

圖3

圖4

通過對圖3與圖4的疊加分析，在Solidworks軟件中很容易造型出圖5的三維立體，圖5的三維造型就是圖例1的立體圖，這樣圖例1的左視圖求解，就化難為易，迎刃而解。對照圖5，可以先分析圖例1的基本體：鉛垂的完整圓柱體，正垂的上下各半個圓柱體，再求出相貫線，左視圖的求解就變得很容易了。

圖5

在工程圖學(xué)相貫線的學(xué)習(xí)中，基本體形體結(jié)構(gòu)特征不明顯，難以判別是疊加還是挖切的時候，可以借助于三維軟件分步造型，逐步求解和分析，直至完成目標問題。還可以利用相貫2立體的位置變化、大小變化、形狀變化等，總結(jié)相貫線投影規(guī)律。

在工程圖學(xué)教學(xué)的Solidworks輔助應(yīng)用中，不僅可用于教學(xué)中的相貫線求解，還可以幫助組合體形體分析、剖視圖剖切及投影的演示、零件造型和裝配體的裝配關(guān)系、工作原理、爆炸圖等，并可生成工程圖，大大提高了課堂效率，輔助同學(xué)課下學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

5 結(jié)語

按照教育要為社會的經(jīng)濟進步、文化繁榮，培養(yǎng)“寬基礎(chǔ)、厚知識、強能力、高素質(zhì)”的人才要求，大力培養(yǎng)創(chuàng)新思維與設(shè)計為核心[2]，不斷探索新的教學(xué)模式。將Solidworks軟件輔助應(yīng)用于工程圖學(xué)教學(xué)之中，體現(xiàn)了創(chuàng)新教育常用的擴散思維方法[1]，注重一題多解、舉一反三及精講多練。在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生多看-勤動眼、多想-勤動腦、多練-勤動手，在教學(xué)中重創(chuàng)新、重基礎(chǔ)、重理論，為培養(yǎng)新工科人才奠定堅實的基礎(chǔ)。