学习，这种教学方法生动形象，有利于提高学生兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，以达到更快理解的目的。实验实训能大大提高了学生的动手能力，但是实际操作时要受到设备数量、品种等方面的限制，而且耗时大，占用课时太多，耗材的消耗量也很大，成本高。三维模拟教学则以其高效率、低成本、内容丰富、有助于提高课程教学效果，而且成本低、效率高，使学生可以不受场地与设备的限制，对于液压与气压传动的教学具有重要的意义[5]。
2 基于SolidWorks的三维CAD教学体系
SolidWorks 软件是美国 SolidWorks 公司开发的一款三维 CAD 产品，是实行数字化设计的三维实体可视化造型软件，是一个以功能设计为主的CAD/CAM软件，具有易学易用、功能强大和技术创新的特点。SolidWorks是主流的三维CAD设计软件，是液压系统和元件结构设计最常用的软件。
（a）二维结构图
（b）三维结构图
图1 柱塞式液压泵结构
二维视图可以理解为对人观察事物的视觉的离散化，必须结合图纸和逻辑思考两个方面才能理解事物，使得读图或画图效率低下且容易出错，如图1（a）所示的液压泵结构图，需配合文字说明才能理解。三维视图与人的视觉特征是一致的，看一眼就能够明白，如图1（b）所示。采用三维CAD首先使复杂的结构具象化，降低了教学和学习的难度。
（a） 三维透视图 （b）三维剖面图
图2 液压元件的三维教学模型
液压与气压传动相关理论知识和重要零部件的典型结构，如液压缸、液压泵和液压阀等，机构复杂、配合精密，可以SolidWorks三维模型和三维动画，制定出具体的教学方案，如图2（a）所示，是采用SolidWorks的透明功能讲解液压集成块的油路的设计问题，图2（b）是采用SolidWorks的装配体剖视功能讲解液压阀的内部结构。可以综合采用旋转、爆炸、动画等SolidWorks常用的功能，使讲解达到清楚明白的地步。
3 基于SolidWorks的三维CAD设计实践体系
在《工程图学》等课程中，已经引入计算机二维和三维绘图教学，但只是照葫芦画瓢地让学生在绘图软件中将图形绘制出来，这种教学和设计的思维是先把结构想好了，再把分析做完了，最后在电脑上把图纸画出来，三维设计软件还只是一种展示设计的工具。基于SolidWorks三维模型的教学改革思想是在三维模型环境中构思设计、立体造型、设计分析、样机制造、装配检验，真正实现把制图与设计融为一体。为此，需要在课堂教学与设计指导中把三维设计融入进去，使学生养成基于三维模型的思考习惯，并在设计中实践，将理论、实验和三维设计结合到一起，并在三维设计环境中讲解结构设计问题。基于SolidWorks构建产品设计体系，主要包括功能设计和外观设计两个方面。
3.1 功能设计
功能设计主要包括需求分析、概念设计、零件的三维设计、装配体设计、检查与分析、图纸生成与加工制造，SolidWorks软件建立的集成块三维实体是一个逼真的零件，可以方便、直观地检查各个结构或零部件之间的位置关系是否符合液压系统原理图的逻辑要求，尤其是液压集成块的设计，包括外部布局和内部布孔两个方面，孔之间的前后上下交叉，孔的壁厚的检查等，这些实际的内容只有学生亲自动手实践，才能体现出来，如图3学生作品所示。SolidWorks的功能设计不仅仅是结构设计，还包括机构运动仿真模块SolidWorks Motion可以进行运动与受力分析，流体仿真模块SolidWorks Flow Simulation可以对流体流动进行仿真分析，SolidWorks工程图可以实现三维与二维的转换，极大提高绘图的效率。
图3 学生的三维设计作品
3.2 造型设计
随着人们消费层次的提升，对个性化的产品的需求不断增强，产品不仅要实现功能要求，而且需要根据美学原理进行造型设计，如图4所示，是实现相同榨汁功能的榨汁机的四种不同造型，可以在三维设计软件中尝试将不同主体机构进行搭配，直到产生满意的造型为止。
图4 三维造型设计
4 总结
SolidWorks是液压行业广泛采用的三维设计软件，将其与液压与气压传动的课堂教学结合，不但能够提高教学的效率和质量，而且起到理论与实践的桥梁作用，学生掌握了基于三维设计平台的思考和设计模式后，能够快速的进入到设计者角色之中，可以进行课程设计、毕业设计以及各类创新活动和比赛，增强实践能力。
【参考文献】
[1]杨光，黄毓瑜，刘静华，等.突出“设计”和“三维”的观点改革工程图学教学[J].工程图学学报，2002（2）：150-156.
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[3]李阁强，李健，韩建海.“液压传动”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2014（11）：96-97.
[4]易军，陈水胜，游达章，等.面向卓越工程师教育的液压与气压传动课程教学改革实践[J].液压与气动，2013（8）：129-133.
[5]郑盛梓，姚涵珍，周桂英，等.面向三维CAD技术的工程制图教学研究[J].东华大学学报（自然科学版），2005，31（4）：154-156.
[责任编辑：王楠]
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