Pro/Engineer的仿真拆裝技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中的實(shí)例分析

摘 要：隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，進(jìn)行教學(xué)方式的革新，運(yùn)用更先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備及軟件進(jìn)行教學(xué)輔助可以起到更好的效果，pro/Engineer在教學(xué)中的應(yīng)用可以使學(xué)生更好的進(jìn)行機(jī)械零件之間各部門的組成關(guān)聯(lián)及連接的了解，利用Pro/Engineer的虛擬拆裝動畫技術(shù)，制作了減速器虛擬拆裝動畫，獲得更好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；拆裝；機(jī)械設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH122-4

隨著科技的發(fā)展，當(dāng)下很多高校在對學(xué)生進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)及方向的學(xué)生進(jìn)行機(jī)械的拆裝實(shí)習(xí)時(shí)可以更好的借助一些仿真軟件進(jìn)行實(shí)習(xí)的操作，通過仿真軟件的應(yīng)用可以大大的降低學(xué)校組織相關(guān)實(shí)習(xí)所需要投入的成本，對學(xué)生進(jìn)行更好的輔導(dǎo)，通過軟件的學(xué)習(xí)之后再進(jìn)行相關(guān)實(shí)際操作時(shí)大大的提高學(xué)生的熟練度，起到更好地教學(xué)效果。

1 拆裝實(shí)習(xí)的現(xiàn)狀

高校組織拆裝實(shí)習(xí)其目的在于希望相關(guān)專業(yè)的學(xué)生通過實(shí)習(xí)，更好的掌握機(jī)械部件間的關(guān)系，更好的進(jìn)行相關(guān)知識的熟悉，并且更加深入的了解到機(jī)械的運(yùn)行原理及理論知識，當(dāng)下很多學(xué)校在對學(xué)生進(jìn)行拆裝實(shí)習(xí)課程的設(shè)置時(shí)一般從兩個方向出發(fā)，首先進(jìn)行學(xué)生相關(guān)知識的傳授，使學(xué)生更好的進(jìn)行基本知識的了解，為之后進(jìn)行的實(shí)際拆裝實(shí)習(xí)奠定基礎(chǔ)，另一個方向則是學(xué)生實(shí)地進(jìn)行機(jī)械的拆裝。雖然一些軟件的仿真效果已經(jīng)被大眾所認(rèn)可，仿真效果較為明顯，通過相關(guān)學(xué)習(xí)可以使學(xué)生進(jìn)行更好的知識掌握，但是由于長久以來的拆裝實(shí)習(xí)并沒有涉及軟件的應(yīng)用，一些學(xué)校在進(jìn)行教學(xué)的安排時(shí)并沒有運(yùn)用這些先進(jìn)的軟件，依然傳統(tǒng)的進(jìn)行拆裝實(shí)習(xí)的教學(xué)。

教師在進(jìn)行機(jī)械部件間相關(guān)聯(lián)系的講解時(shí)很容易使課程變得枯燥乏味，學(xué)生缺乏相關(guān)的學(xué)習(xí)興趣，而且脫離實(shí)物的理論介紹很難使學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的聯(lián)系，及時(shí)進(jìn)行了一定的只是了解，當(dāng)進(jìn)行實(shí)際拆裝時(shí)仍會出現(xiàn)各種各樣的問題。除此之外，教師水平的高低以及對于學(xué)生知識掌握情況的了解程度不同也將影響教學(xué)效果，一些教師雖然有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)但是卻缺乏形容能力，對于部件間存在的關(guān)系雖然了解透徹但是很難將信息傳達(dá)給學(xué)生，使學(xué)生獲得提高。面對這樣的教學(xué)現(xiàn)狀，拆裝實(shí)習(xí)的目的，以及學(xué)生拆裝實(shí)習(xí)所需要掌握的技能都很難令人滿意。

2 基于Pro/EngineerE的仿真拆裝

Pro/E是由美國PTC公司開發(fā)的三維建模軟件，此軟件是目前世界上最先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)軟件之一，進(jìn)行軟件的學(xué)習(xí)可以方便學(xué)生進(jìn)行三維模型的設(shè)計(jì)，更好的將學(xué)到的知識用于實(shí)處。運(yùn)用Pro/E軟件進(jìn)行仿真拆裝可以對于提高學(xué)生的相關(guān)了解有著十分重要的促進(jìn)作用。

2.1 進(jìn)行Pro/Engineer的基本操作學(xué)習(xí)

想要熟練的運(yùn)用此軟件進(jìn)行相關(guān)拆裝實(shí)習(xí)，更好的了解機(jī)械中各部件存在的聯(lián)系，掌握機(jī)械的運(yùn)行原理首先需要掌握此軟件的基本操作知識。相比于傳統(tǒng)的拆裝實(shí)習(xí)，教師想要獲得良好的教學(xué)效果必須進(jìn)行實(shí)物的展示，但是機(jī)械行業(yè)的特殊性使得所需要拆裝的一些機(jī)械部件往往存在一些潤滑油等很容易造成操作人員的服裝變臟，影響學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)操作。但是進(jìn)行Pro/Engineer的學(xué)習(xí)，學(xué)生通過教師進(jìn)行相關(guān)知識的傳授，運(yùn)用軟件進(jìn)行更好的知識了解可以極大程度的解決這一問題。教師在對學(xué)生進(jìn)行拆裝教學(xué)之前應(yīng)該注重進(jìn)行學(xué)生基礎(chǔ)知識的培訓(xùn)，只有更好的打下基礎(chǔ)才可以使學(xué)生在之后更為專業(yè)的拆裝模擬時(shí)更好的進(jìn)行相關(guān)操作。

2.2 進(jìn)行一些視頻電子文檔的制作

單純的知識講授很難使學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識的了解，枯燥的講解還將影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，影響教學(xué)效果。因此在對Pro/Engineer進(jìn)行相關(guān)操作知識的講解時(shí)，進(jìn)行電子文檔的制作，教師通過教學(xué)視頻對學(xué)生進(jìn)行更為直觀的講解，并要求學(xué)生進(jìn)行及時(shí)操作練習(xí)對于學(xué)生掌握相關(guān)技能有著十分重要的促進(jìn)作用。教師在進(jìn)行教學(xué)視頻的制作時(shí)，應(yīng)該注重一些便捷方式應(yīng)用，并對學(xué)生進(jìn)行及的講解，方便學(xué)生進(jìn)行知識的積累，在之后的學(xué)習(xí)中更好的進(jìn)行軟件的操作。同時(shí)在教學(xué)視頻中，教師還應(yīng)該注重基礎(chǔ)知識的講解，只有奠定良好的基礎(chǔ)才能做到提高，面對當(dāng)下一些學(xué)生學(xué)藝不精的現(xiàn)狀，教師需要強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識掌握對于其能力提高的重要性，并可以安排一些任務(wù)交由學(xué)生進(jìn)行操作練習(xí)，從中體會基礎(chǔ)知識的重要性。Pro/Engineer是一個先進(jìn)的三維建模軟件，三維建模對于很多學(xué)生來說無疑具有很強(qiáng)的好奇心，教師可以充分的利用這一特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識在之后建模中的應(yīng)用，使學(xué)生更愿意進(jìn)行基本技能的掌握。

3 減速器拆裝實(shí)例分析

減速器是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中的一個典型教學(xué)實(shí)例，包含有典型的機(jī)械零件結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)，如：箱體、齒輪、軸、套等常用件和標(biāo)準(zhǔn)件，拆裝過程及工作演示是機(jī)械教學(xué)中非常重要的內(nèi)容

CJ-40單級圓柱齒輪減速器有28種零部件，其中有標(biāo)準(zhǔn)件13種，非標(biāo)準(zhǔn)件15種。

齒輪軸（件27）上裝有擋油環(huán)（件32）、滾動軸承（件28）、透蓋（件26）、調(diào)整環(huán)（件29）、悶蓋（件31）、從動軸（件24）上裝有鍵、從動齒輪（件20）、限位套（件19）、滾動軸承（件33）、透蓋、調(diào)整環(huán)（件33）、悶蓋（件34），將它們裝在箱體（件21）和箱蓋（件12）的支承孔中。透蓋、悶蓋與箱體、箱蓋的聯(lián)接方式是嵌入式。箱蓋、箱體間采用圓錐銷定位（件30）、螺栓緊固件（件29）聯(lián)接。減速器采用飛濺潤滑，用墊片（件11）（件18）和氈圈（件17）（件18）密封。用圓形游標(biāo)觀察油面高度。透氣塞（件10）直接旋合在箱蓋上，起卸壓作用。

如果通過平面裝配圖以大量的文字進(jìn)行講解，那么學(xué)生是難以理解和接受的，如將Pro/Engineer仿真技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械輔助教學(xué)中，通過制作虛擬拆裝動畫的形式，形象、生動地展現(xiàn)在學(xué)生的面前，使學(xué)生加深印象，提供教學(xué)效果。

3.1 基于Pro/Engineer的減速器三維模型建立

減速器的結(jié)構(gòu)通常包含傳動零件及其支撐、箱體結(jié)構(gòu)和減速器附近三大部分，通過Pro/Enginee建立實(shí)體模型，把視孔蓋、吊環(huán)、油尺、定位銷、高速軸、低速軸、油尺套、螺栓、齒輪、軸承、檔油杯、底座、底座與箱蓋零件螺栓、箱蓋、軸承聯(lián)接螺栓、軸承蓋螺釘和通氣罩等30多個零件建立模型并保持。

利用Pro/Enginee軟件對減速器的給個零部件進(jìn)行三維建模，依據(jù)一定的約束關(guān)系對其進(jìn)行仿真虛擬裝配，轉(zhuǎn)動零件及其支撐包括蝸輪、蝸桿、軸、帶輪、齒輪等裝配一起，

減速器的箱體結(jié)構(gòu)一般由鑄造材料鑄造而成，分為上箱體和下箱體，通過Pro/Enginee把箱體結(jié)構(gòu)創(chuàng)建完成并保存。

再通過Pro/Enginee組件裝配功能把減速器附件：窺視孔和視孔蓋、定位銷、起吊裝置、通氣孔、放油孔、和螺塞、油面指示器等部分零件裝配在一起，再仿真分解拆裝。

3.2 演示減速器中機(jī)構(gòu)的組成及裝配關(guān)系

傳統(tǒng)的教學(xué)方法在講授機(jī)構(gòu)的組成及裝配關(guān)系是，采用二維平面裝配圖去講解，學(xué)生理解這些知識需要有豐富的空間想象力和讀圖能力，如果借助教學(xué)實(shí)物模型，拆裝過程極不方便，且操作較為費(fèi)時(shí)，單純講解其中的零件并不能夠反映機(jī)構(gòu)中其他零件之間的裝配和相互聯(lián)系關(guān)系，很難讓學(xué)生理解掌握。而采用Pro/Enginee組件裝配功能，虛擬拆裝技術(shù)則可以很好的解決此類問題。

如在講解減速器的組成和裝配關(guān)系時(shí)，就可以通過仿真拆裝技術(shù)，將減速器的拆裝過程以仿真的形式展示給學(xué)生，并且給學(xué)生講解拆裝過程中需要注意的地方，使學(xué)生對所學(xué)的內(nèi)容和知識有一個更加完整的理解，還能將減速器的結(jié)構(gòu)組成淋漓盡致的表達(dá)出來，學(xué)生通過觀看減速器的仿真虛擬拆裝，不僅能夠掌握減速器的結(jié)構(gòu)和工作原理，還能夠很好的掌握減速器的裝配方法。

4 仿真拆裝與實(shí)物拆裝相結(jié)合

通過當(dāng)下存在的一些數(shù)據(jù)庫，學(xué)生可以很好的進(jìn)行仿真拆裝的練習(xí)，經(jīng)過多次的嘗試可以方便學(xué)生在進(jìn)行實(shí)物的拆裝實(shí)習(xí)時(shí)更好的進(jìn)行相關(guān)的操作。進(jìn)行仿真練習(xí)雖然可以很好地使學(xué)生進(jìn)行零部件間相關(guān)聯(lián)系的了解，同時(shí)可以很好地清除機(jī)械運(yùn)行的原理，但是這并不能替代實(shí)物拆裝實(shí)習(xí)所帶給學(xué)生的技能上的提高。例如在進(jìn)行減速器的拆裝實(shí)習(xí)時(shí)，機(jī)頂蓋上的上緊螺絲應(yīng)該按照一定的順序依次拆下，只有這樣才可以保證整個頂蓋的受力均勻，不容易受到破壞，在進(jìn)行實(shí)物的拆裝時(shí)，學(xué)生可以通過觀察相關(guān)變形，了解到順序拆卸的重要性，但是仿真練習(xí)中卻很難做到這點(diǎn)，學(xué)生只能進(jìn)行基本零件的拆裝卻很難了解力的變化。進(jìn)行仿真拆裝實(shí)習(xí)的練習(xí)，進(jìn)行知識的熟悉，技能的掌握，之后通過實(shí)物的拆裝更好地進(jìn)行技能的鞏固以及相關(guān)注意事項(xiàng)的理解，起到更好地教學(xué)效果。

5 結(jié)束語

在科技發(fā)展的當(dāng)下，運(yùn)用更加先進(jìn)的軟件以及輔助教學(xué)將使教學(xué)效果得到更大程度的提升，學(xué)生的技能水平得到更好地發(fā)展。Pro/E的應(yīng)用對于機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)行一些機(jī)械零件的拆裝有著很好的促進(jìn)作用，進(jìn)行仿真練習(xí)可以使學(xué)生更加直觀的進(jìn)行技能的掌握，同時(shí)進(jìn)行仿真拆裝實(shí)習(xí)相比于實(shí)物拆裝更加干凈衛(wèi)生和安全，學(xué)生通過仿真練習(xí)可以進(jìn)行知識的更好掌握，在之后結(jié)合實(shí)物拆裝練習(xí)時(shí)進(jìn)行技能的鞏固，使學(xué)生獲得更好的學(xué)習(xí)效果，掌握更好的拆裝技能。

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作者簡介：吳曉輝，湖南長沙人，本科，副高，從事機(jī)械制造與自動化專業(yè)教學(xué)，機(jī)電設(shè)備安裝與維修專業(yè)省級專業(yè)帶頭人。

作者單位：湖南勞動人事職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系，長沙 410126