基于pro/E的減速器機械設(shè)計輔助教學(xué)軟件的設(shè)計

黃家軍 劉靜華 姜海翔 舒移芳

摘要通過計算機輔助教學(xué)軟件，可以將一些抽象、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)直觀和形象的方式表示出來，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和對知識點的理解。通過pro/E對一個實際的工業(yè)用二級減速器產(chǎn)品進(jìn)行三維建模，針對機械設(shè)計教材中的內(nèi)容對零件部件進(jìn)行詳細(xì)的介紹和說明，并制作虛擬裝配和虛擬拆卸動畫來顯示操作的過程，最后用AuthorWare制作界面方便使用。

關(guān)鍵詞pro/E減速器機械設(shè)計虛擬裝配虛擬拆卸

中圖分類號：G43文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002-7661（2012）20-0031-02

機械設(shè)計基礎(chǔ)是機械類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過程中起著承前啟后的重要橋梁作用，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課的重要基礎(chǔ)。本課程不但有很強的理論性，還具有很強的實踐性。減速器是機械設(shè)計基礎(chǔ)中的一個典型的教具，它具有典型的機械傳動機構(gòu)和機械零件結(jié)構(gòu)。在以往的教學(xué)過程中，教師僅僅通過平面圖來講解各個部分的結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求；有的學(xué)?？梢詾閷W(xué)生提供減速器的模型進(jìn)行拆解訓(xùn)練，來增強認(rèn)識，但由于首先知識的學(xué)習(xí)和拆裝實驗在時間和空間上不合拍，影響學(xué)生對知識點的理解和吸收；其次在實際拆卸過程中，很多結(jié)構(gòu)由于設(shè)計的要求不易拆卸，同樣影響了學(xué)生的直觀認(rèn)識。

通過采用pro/E軟件對減速器進(jìn)行三維建模，然后模擬減速器的虛擬拆卸和裝配過程。在上課期間就直接將減速器零部件實體顯示在學(xué)生面前，針對零件具體講解各部分的結(jié)構(gòu)和設(shè)計中應(yīng)注意的問題，可使學(xué)生直觀地看到各部分結(jié)構(gòu)，對設(shè)計要點和注意點有了形象的認(rèn)識，有效地提高了教學(xué)的質(zhì)量和增加了學(xué)習(xí)的效果。

一、減速器機械設(shè)計輔助教學(xué)軟件的設(shè)計

減速器是一種用于原動機與工作機之間的封閉式機械傳動裝置，主要用于改變輸出轉(zhuǎn)速、增大輸出扭矩和改變運轉(zhuǎn)方向，目前已成為一種應(yīng)用廣泛的專用部件。減速器部件由箱體、傳動軸、齒輪。軸承和連接組成?；竞w了機械設(shè)計中的零件設(shè)計內(nèi)容。通過對減速器零部件的建模和裝配，在課堂上可以調(diào)用該零件來講解，例如在軸的設(shè)計中，調(diào)用軸的實體模型，對比講解在設(shè)計過程要注意什么問題，設(shè)計的重點和要點。在機械設(shè)計課程設(shè)計中可以顯示裝配后的結(jié)構(gòu)和裝配拆卸的過程。

Pro/Engineer是美國PTC（Parametric Technology Corporation）公司開發(fā)的功能強大、內(nèi)容豐富的大型CAD/CAM集成軟件，以其強大的三維處理功能、顯著的尺寸驅(qū)動下的參數(shù)化設(shè)計、特征建模及單一數(shù)據(jù)庫等特點，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有重要地位，并作為當(dāng)今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。

Authorware是一套多媒體制作軟件，它使用流程線以及一些工具圖標(biāo)，實現(xiàn)高效的多媒體管理機制和豐富的交互方式，尤其適合制作多媒體輔助教學(xué)（CAI）課件。Authorware具有的對流程可視化編程功能、流程圖式的程序結(jié)構(gòu)，能直觀形象地體現(xiàn)教學(xué)思想，反映程序執(zhí)行的過程。

通過pro/E對一例石油工業(yè)用二級減速器的零部件建模，生成exe可執(zhí)行文件，然后在AuthorWare直接調(diào)用顯示，完成以下功能（1）演示減速器零件的3D模型；（2）演示減速器組件3D模型；（3）主要零部件的設(shè)計要點和思考復(fù)習(xí)題；（4）演示減速器的整個裝配過程；（5）演示減速器的整個拆卸過程。

整個軟件的交互性、智能性好，內(nèi)容豐富，體積小，運行速度快，方便老師在課堂講授中使用。

二、減速器虛擬拆裝過程的設(shè)計

1.減速器形式和參數(shù)

圖一減速器結(jié)構(gòu)簡圖

2.減速器零部件的建模

通過Pro/E軟件中特征命令和工程特征命令，很方便的生成減速器的零部件實體模型。

3.減速器虛擬裝配和拆卸流程設(shè)計

減速器的裝配流程如下圖二減速器裝配流程圖：

減速器的拆卸流程為裝配流程圖的逆過程。

4.減速器虛擬裝配和拆卸的實現(xiàn)

在Pro／E的裝配環(huán)境中進(jìn)行虛擬裝配動畫仿真很方便。在組件模式下，通過“工具”“動畫”菜單進(jìn)入動畫模式，把各個零部件按照裝配的反順序，拉放到同一時刻的一個位置，進(jìn)行拍照生成關(guān)鍵幀。最后把各個關(guān)鍵幀按順序排列即可。

三、軟件界面的設(shè)計

為了得到良好的使用性能和交互性能，軟件采用AuthorWare設(shè)計界面來展示減速器零部件的實體。通過選擇不同的菜單，對應(yīng)顯示各個零部件的實體，對于每一個零部件的實體，根據(jù)機械設(shè)計的方法和要求給出了較為詳細(xì)的說明，方便學(xué)生自學(xué)，在說明后面還給出了一定數(shù)量的思考題，方便老師在課堂上講解或提問。

圖三 零件結(jié)構(gòu)界面

四、結(jié)束語

機械設(shè)計輔助教學(xué)軟件，通過用Pro/E軟件對減速器實體進(jìn)行建模，并完成了它的虛擬裝配和拆卸過程的動畫仿真，用AuhorWare軟件設(shè)計界面，具有良好的交互性能。通過使用本軟件教學(xué)，使學(xué)生對常見的機械零件有了直觀的感性認(rèn)識，對裝配工藝規(guī)程的設(shè)計和減速器的裝配和拆卸順序有了深刻的了解，提高了授課的效果和質(zhì)量。

通過使用本軟件教學(xué)，提高了學(xué)生在機械設(shè)計學(xué)習(xí)上興趣，學(xué)生的成績相比原來有了一定提高。尤其是在機械設(shè)計課程設(shè)計中，對于結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力有了很大的提高，完全杜絕了一些在原來設(shè)計過程中出現(xiàn)的常識性問題和簡單的結(jié)構(gòu)性錯誤問題，對提高教學(xué)質(zhì)量起到了重要的作用。

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（責(zé)任編輯劉紅）