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基于UG软件的机械设计基础课程设计的教学实施要

  摘 要:运用UG软件进行机械设计基础课程设计是一项教学改革,正被越来越多的学校应用于教学实践中。为达成更好的教学效果,本文以一级圆柱齿轮减速器为例,就开展课程设计过程中应着重注意的事项,提出了一些行之有效的教学实施要点。
  关键词:机械设计基础课程设计;UG软件;三维实体建模;装配
  机械设计基础课程设计是高职机械类及近机类学生第一次较全面的设计训练[1],是高素质实用型、技能型专门人才[2]培养的重要环节。该课程设计的圆满施行关系到学生正确设计思想的树立、机械零件与机械产品设计方法及设计步骤的掌握[2]和设计规范性的养成,其重要性不言而喻。在课程设计中运用UG软件进行三维实体建模和装配设计模拟了企业中产品的设计流程,为学生能更好地适应用人单位的要求,提供了难得的实操机会。
  为使课程设计能取得更好的教学效果,通过多年的教学实践,不断探究,以一级圆柱齿轮减速器为例,就开展课程设计中应着重注意的事项,提出了有应用参考价值的教学实施要点。
  一、运用UG软件的装配设计要采用符合企业设计流程的混合装配
  UG软件的装配模块既可实现自底向上装配,也可实现自顶向下装配。在设计机械产品时,往往不会所有非标准件的零件都有现成的图纸让你按照图纸去建模以实现自底向上的装配[3]。所以,在实际设计中,往往采用混合装配,即根据需要在两种装配模式下切换[4]。这样做的优点是可以边设计、边修改、边装配,从而高效地完成设计工作。
  在课程设计过程中,常有学生想要先将所有非标准件的零件完成三维实体建模,再将它们自底向上一一装配起来。就拿低速轴、箱盖、箱座等零件来说,在没有零件图的情况下要完成这些零件的三维实体建模,就必需要借助二维平面图进行设计,确定各零件的结构和尺寸;建模后,再通过装配约束关系将它们安装到装配体中。相较于在混合装配时运用“在装配体中创建零件模型”的方法,,这种自底向上装配的做法既无形中增加了设计的难度,又不可避免地会导致重复工作的出现,大大降低了设计效率,最为紧要的是这样的做法不符合企业设计流程。
  我们的教学要始终以“就业为导向”,要让学生养成良好的设计习惯。所以,在教学中必须向企业的做法靠拢。
  二、运用UG软件进行装配时,要确保每一个零件装配正确
  由于装配中各零件之间的位置是相互关联的,前一个零件的位置有误就可能影响到后一个零件的位置和结构尺寸。所以,每安装一个零件都要检查装配是否正确。
  在UG软件的装配模块下,下列方法可快速地确定装配是否正确。
  1、创建视图截面。打开“视图”→“截面”→“编辑截面”命令,出现“视图截面”对话框,通过切换“方向”或“备选平面”或单击基准坐标系的旋转按钮,观察剖切的视图,直至切换到期望的平面[5]。这种方法既可以观察零件的内部结构,也可以更好地观察各零部件之间的装配关系。
  2、通过视图定向的方法,可以方便地观察装配情况。视图的定向常用方法有:(1)使用视图工作栏,选择视图方位列表中的视图。(2)使用右键快捷菜单,选择“定向视图”命令,在出现的下一级菜单中选择所需的视图定向。(3)使用快捷键,如需要定向到左视图,只需按Ctrl+Alt+L键即可。
  3、创建干涉检查。打开“分析”→“简单分析”命令,出现“简单干涉”对话框,可检查装配体中两零件之间是否干涉。
  4、创建间隙分析。打开“分析”→“装配间隙”→“执行分析”命令,出现“间隙分析”对话框,可对装配体进行间隙分析。
  三、设计要符合国家标准和设计规范
  设计中正确运用标准和规范,可以保證互换性,降低成本,缩短设计周期,这是机械设计应遵循的原则之一[6]。要让学生明确UG软件的作用只是实现设计的工具,因为相比熟练运用UG软件高效地完成设计,更为重要的是要通过此次课程设计使学生形成良好的设计规范性。
  以低速轴的设计为例,需要重点强调的内容有:
  (1)安装齿轮的轴头的直径要符合标准直径。
  (2)安装密封元件和滚动轴承处的直径,应与密封元件和轴承的内孔径尺寸一致[7]。
  (3)安装齿轮的轴头上的键槽长度尺寸当采用A型普通平键联接时应等于键的长度,其尺寸要在键长的标准长度系列中。
  (4)除非特别重要的尺寸,一般情况下,各段轴长尽可能取整数。同理,轴上键槽的定位尺寸也要为整数。
  (5)(出二维工程图时用到)键槽的宽度、深度尺寸及其公差均要查国家标准。
  (6)(出二维工程图时用到)相应轴段上的几何公差值要查国家标准。
  随着CAD/CAM 技术的迅猛发展,将三维设计软件运用到高职机械设计基础课程设计中已成为教学改革的必然。要想达成更好的教学效果,需要教师在教学中潜心深入实践,勇于探索。
  参考文献
  [1][5][6] [7]李国斌.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:机械工业出版社,2016(7).
  [2]邱铭.高职院校高等数学教学的几点认识[J].宿州教育学院学报,2010(8):177-179
  [3][5]王兴涛,丁来源,李国琳.UG NX 11.0机械设计案例教程[M].北京:清华大学出版社,2018(8).
  [4]姜永武.UG典型案例造型设计[M].北京:电子工业出版社,2009(1).
  作者简介:
  李旭(1967-),女,广西机电职业技术学院机械工程系 副教授。研究方向:CAD/CAM

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