機械制圖三維模型庫的開發(fā)及應(yīng)用

摘 要： 多媒體CAI——計算機輔助教學(xué)越來越受到教育工作者的歡迎和重視。近幾年來，隨著網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的普及，各類輔助教學(xué)的應(yīng)用型軟件不斷地出現(xiàn)，都為課程教學(xué)改革提供了技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞： 機械制圖 虛擬模型庫 開發(fā) 應(yīng)用

一、機械制圖虛擬模型庫的教學(xué)優(yōu)勢

1.取代傳統(tǒng)的實物模型

應(yīng)用三維CAD技術(shù)創(chuàng)建的機械制圖虛擬模型庫，可以利用光盤存儲數(shù)量眾多的模型，在使用中可以完全取代實物模型，從而消除了實物模型因體積和重量造成的攜帶不便的缺點。另一方面，傳統(tǒng)的實物教學(xué)模型更新?lián)Q代的速度慢并且不能夠修改，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時代不斷進(jìn)步的需要。機械制圖虛擬模型庫在教學(xué)中的應(yīng)用完全可以避免傳統(tǒng)教具的缺點，利用先進(jìn)的三維CAD技術(shù)創(chuàng)建地計算機模型，不僅精度高、質(zhì)感好、形象逼真、色彩豐富，還能將復(fù)雜形體的外形與內(nèi)腔、相貫體中相貫線的變化趨勢、裝配體中零件之間的連接關(guān)系充分地展示出來，加上動畫效果，使教學(xué)中的知識難點更加清晰、生動、形象。利用計算機軟件還可以方便地進(jìn)行教學(xué)模型修改與新建，這樣不僅能夠及時補充符合新教學(xué)內(nèi)容的模型，還可以針對不同的教學(xué)對象、教學(xué)要求調(diào)整現(xiàn)有的模型，充分滿足了教學(xué)中對模型種類及數(shù)量的需要，達(dá)到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

2.學(xué)生課下學(xué)習(xí)的助學(xué)型課件

近幾年來，由于同一班級生源質(zhì)量的差異增大及機械制圖的授課時數(shù)不斷減少，使得教師課后輔導(dǎo)的難度增強。對于程度低一些的學(xué)生，如果輔導(dǎo)不夠及時，那么他們一旦無法戰(zhàn)勝學(xué)習(xí)中的困難，便退縮或放棄學(xué)習(xí)，并失去對機械制圖學(xué)習(xí)的興趣。另一方面，在機械制圖的學(xué)習(xí)過程中，閱讀、分析、比較典型機械圖樣，對學(xué)生提高讀圖能力、開闊視野、積累經(jīng)驗、提高對機械零件的表達(dá)能力都有一定的幫助。機械制圖虛擬模型庫可以幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)中的難點、重點，充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)觀念，學(xué)生還可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)能力，進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)。

機械制圖虛擬模型庫可以載入網(wǎng)絡(luò)，不受時空限制在網(wǎng)上進(jìn)行傳輸。如果學(xué)生在課后練習(xí)中遇到困難，就可以通過校園網(wǎng)進(jìn)入模型庫主頁，在庫中找到所需要的模型，進(jìn)行仔細(xì)觀察，增強對實物的感官認(rèn)識，輔助完成課后練習(xí)。另外，計算機模型庫中收集了大量典型零、部件的三維模型與二維工程視圖，采用了不同的表達(dá)方法，學(xué)生可以通過與自己所繪圖形對比，來檢驗自己的讀圖能力和對機件的表達(dá)能力。計算機模型庫可以改變傳統(tǒng)教學(xué)的單調(diào)模式，有助于學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)效率。

3.作為實踐性教學(xué)的素材庫

為了使機械類專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后在生產(chǎn)第一線能勝任實際工作，必須在學(xué)校學(xué)習(xí)過程中加強實踐能力的培養(yǎng)，實踐性教學(xué)的目的就是使學(xué)生能夠綜合地應(yīng)用所學(xué)的知識解決實際問題。

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，計算機輔助教學(xué)已經(jīng)成為機械制圖課程中的一個重要組成部分，目前我校的六個多媒體教室的計算機中除了安裝了二維繪圖軟件（AutoCAD、CAXA電子圖板）外，還有三維繪圖軟件（Solid2000、3DMAX），并且每臺計算機都可以方便地進(jìn)入校園網(wǎng)和Internet，這就為機械制圖實踐教學(xué)提供了必要的物質(zhì)條件。過去的機械制圖實踐教學(xué)，通常采用測量和拼裝模型的方法進(jìn)行，這樣具有一定的局限性，一是要準(zhǔn)備很多模型，因而占用較大的空間和較多的資金投入。二是模型的種類較少，因而限制了實踐性教學(xué)的內(nèi)容，影響了教學(xué)效果。利用三維CAD軟件建立的參數(shù)化機械制圖三維虛擬模型庫，可以解決上述問題，成為機械制圖實踐性教學(xué)的素材庫。在教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)教學(xué)需要分組設(shè)計不同的教學(xué)任務(wù)，每組學(xué)生根據(jù)自己的教學(xué)任務(wù)要求，從素材庫中調(diào)用零件模型，借助三維CAD軟件提供的測量與裝配功能進(jìn)行零件測繪及裝配體的拼裝，然后利用二維繪圖軟件進(jìn)行零件圖的繪制及裝配圖的拼畫。這種以虛擬制造環(huán)境為背景的教學(xué)模式，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的觀察力、發(fā)現(xiàn)力、想象力、邏輯聯(lián)想力，有利于認(rèn)知思維深化與發(fā)展，增強了培養(yǎng)分析與工程能力的力度，開闊了學(xué)生的視野，極大提高了學(xué)習(xí)的趣味性與教學(xué)效率。

二、機械制圖虛擬模型庫的建立

機械制圖虛擬模型庫實際上是對實物模型進(jìn)行計算機虛化處理，利用計算機軟件及多媒體技術(shù)制作形象逼真的虛擬實體模型，取代傳統(tǒng)實物模型的制作、管理和使用。機械制圖虛擬模型庫主要包括以下三個部分：（1）三維模型庫；（2）二維視圖表達(dá)庫；（3）動畫模擬仿真庫。三個部分相互關(guān)聯(lián)、一一對應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

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