典型零件公差配合的多媒體教學動畫設計研究

張復旺，王伯平，劉 娜，韓 威

（太原科技大學機械工程學院，山西 太原 030024）

0 引 言

《互換性與技術測量》(簡稱公差與配合)是高等院校機械類、儀器儀表類和機電相結合專業(yè)類必修的主干技術基礎課程，是與機械工業(yè)發(fā)展緊密相聯(lián)系的基礎學科[1]。目前公差課程的教學仍然是以書本教學為主，多媒體教學本課程不多，即使用多媒體，也只是主要的文字類多媒體居多，教學重點難點沒有演示，運用形象直觀的動畫軟件教學缺乏，影響教學效果和教學質(zhì)量。計算機輔助教學是將計算機技術用于傳統(tǒng)的課堂教學。它利用計算機強大的數(shù)值計算、存儲能力、多媒體展示及動畫功能，將各種數(shù)值、文字、聲音、圖像和動畫有機結合，產(chǎn)生一種和諧的環(huán)境。其表現(xiàn)形式靈活、多樣、突出重點、形象生動、趣味性好，用于課程教學可以收到事半功倍的效果。為此我們開展了此課程多媒體教學動畫的設計研究。

1 典型零件公差配合教學動畫研究的主要內(nèi)容

典型零件的公差配合是《互換性與技術測量》課程中的一個重要部分，針對典型零件公差配合主要內(nèi)容，按教學大綱的要求，結合教師多年的教學經(jīng)驗及體會，確定出教學重點并首先進行了動畫的腳本設計。如在這些內(nèi)容中要求學生掌握了解生產(chǎn)公差、保證公差、驗收極限的定義以及測量誤差對測量結果的影響；光滑極限量規(guī)形狀對檢驗結果的影響、用量規(guī)測量工件的合格性和量規(guī)的公差；滾動軸承的內(nèi)、外徑的公差帶配合特點、滾動軸承的游隙和滾動軸承負荷類型分析；平面尺寸鏈、并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)尺寸鏈和工藝尺寸鏈、尺寸鏈的建立以及用完全互換法計算尺寸鏈和用調(diào)整法解尺寸鏈；圓錐結合的特點、種類及主要參數(shù)、圓錐配合誤差分析以及相配合的圓錐公差標注；螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)、螺紋中徑合格性判斷、梯形螺紋的幾何參數(shù)、螺紋幾何參數(shù)誤差對互換性的影響和螺紋的公差帶；普通平鍵和半圓鍵聯(lián)結結構、單鍵對稱度誤差檢測、矩形花鍵的形位公差、單鍵聯(lián)結的公差配合、矩形花鍵的定心方式；齒輪齒距累積總偏差、齒廓總偏差測量、徑向綜合總偏差測量、齒輪副的傳動側隙和齒輪徑向圓跳動及檢測等。

2 多媒體教學動畫的設計開發(fā)

為彌補傳統(tǒng)教學在立體感和動態(tài)感方面的不足，我們在制作多媒體課件中，利用二維和三維動畫效果再現(xiàn)課程的重點內(nèi)容，這樣既可以將教師從繁重的傳統(tǒng)教學模式中解放出來，又能進行形象生動的教學，使學生易學易懂，激發(fā)學生的學習興趣。

通過運用flash軟件，創(chuàng)新設計出公差課程中典型零件公差配合的系列動畫，使學生更容易地的了解光滑工件尺寸檢驗及量規(guī)設計、滾動軸承的公差和配合、圓錐的公差配合及檢測、螺紋公差及檢測、鍵和花鍵的公差與配合、圓柱齒輪傳動公差及檢測等內(nèi)容。比較確切地理解基本術語與定義，了解選用公差與配合的原則和方法及幾何測量的原理與應用等。通過交互式的動畫操作演示實驗，可以把具體測量操作過程展示給學生，如可以用于交互式演示實驗的齒距徑向綜合偏差測量動畫，就能極大地增加學生學習的興趣，增強對測量過程、方法、步驟的認識。以動態(tài)代替靜態(tài)，學生易于理解、接受。教與學雙方的參與調(diào)動了學生的學習積極性，不但提高了教學質(zhì)量，而且提高了效率，為加大信息量提供了條件。

對于以上的主要內(nèi)容，我們開發(fā)了多媒體動畫演示軟件，現(xiàn)在以圓錐直徑誤差影響配合的分析為例介紹腳本設計。首先制作一個按鈕去控制動畫，當?shù)谝淮伟窗粹o，出現(xiàn)圖和圖上的文字；當?shù)诙伟窗粹o，外圓錐直徑變大，b也變大；當?shù)谌伟窗粹o，直徑變小，b也變小。然后我們制作了一個返回按鈕，當演示完動畫，點擊返回按鈕，回到初始畫面，見圖1。

圖1 圓錐直徑誤差影響配合

再以量規(guī)測量工件合格性演示為例，光滑極限量規(guī)分通端（通規(guī)）和止端（止規(guī)）。測量時，如果通端能通過工件，止端不能通過工件，工件合格；如果通端和止端都能通過工件或都不能通過工件，則工件不合格。首先我們用flash軟件設計制作兩個元件，分別為孔和量規(guī)。然后設計制作三個影片，分別為用量規(guī)測量時工件合格的動畫，量規(guī)通端和止端都能通過工件時工件不合格動畫，量規(guī)通端和止端都不能通過工件時工件不合格動畫，見圖2。并且給三個影片命名為a1、a2、a3。然后制作三個按鈕，分別命名為 button1、button2、button3，分別去控制三個動畫[2]。實現(xiàn)動畫的部分程序如下：

然后設計整個動作的時間安排，光滑極限量規(guī)測量工件合格時整個動畫的動作設計以及貞的分配見表1。

表1 量規(guī)測量工件合格時整個動畫的動作設計以及貞的分配

圖2 光滑極限量規(guī)測量

3 結束語

論述了利用計算機對文字、圖形、圖像、動畫、聲音等信息的處理，運用Flash軟件設計開發(fā)了典型零件公差配合的多媒體系列動畫，并結合精心的內(nèi)容編排和設計，將枯燥的文字內(nèi)容以豐富多彩的形式展現(xiàn)并應用于課程教學中，能夠激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質(zhì)量，收到較好的教學效果。

[1] 王伯平.互換性與測量技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 時延鵬.Adobe Flash CS3動畫設計與制作技能案例教程[M].北京：科學出版社，2010.