基于UG的機(jī)械制圖虛擬模型設(shè)計(jì)

尚珍　靜恩鶴

摘 要：針對(duì)目前機(jī)械制圖課程中實(shí)物模型的缺陷，文章利用UG軟件中二維工程圖、三維模型、爆炸圖及AVI格式動(dòng)畫制作等功能和Flash動(dòng)畫制作功能。并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明虛擬模型制作方法。這種方法大大提高教學(xué)靈活性、教學(xué)質(zhì)量、減輕教師工作量、減少教學(xué)成本。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；虛擬模型；UG

1 概述

機(jī)械制圖作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)過(guò)程中需要使用大量的教學(xué)模型輔助學(xué)生完成二維平面和三維立體的轉(zhuǎn)換，以增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的空間思維能力。而傳統(tǒng)的實(shí)物模型由于其體積大、不便攜帶、易損壞、不變動(dòng)態(tài)演示、數(shù)量有限等缺陷，造成使用的極大不便，同時(shí)達(dá)不到預(yù)期的使用效果。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合多媒體技術(shù)建立。這樣，不僅可以讓學(xué)生輕松的掌握由三維到二維的投影轉(zhuǎn)換原理和過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生空間想象力，還可以極大的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性與教學(xué)效率。

2 虛擬模型及動(dòng)畫的建立

文章選擇UG軟件進(jìn)行虛擬模型庫(kù)的建立。UG是面向制造行業(yè)的CAD/CAE/CAM軟件， 該軟件能夠準(zhǔn)確描述任意的幾何形狀，可以快速簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)所要建立的三維實(shí)體，并利用二維工程圖模塊建立與三維實(shí)體相關(guān)的二維工程圖。UG軟件能夠完成概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、裝配、生成工程圖、結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)分析的全過(guò)程，使CAD、CAE和CAM有機(jī)集成，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析和制造一次完成。

2.1二維工程圖的建立

工程圖是零件加工和制造的依據(jù)，在UG中，三維圖形和二維視圖具有相關(guān)性，任何一個(gè)利用實(shí)體模型創(chuàng)建的三維模型，都可以用不同的投影方法、不同的圖樣尺寸和不同的比例建立多張二維工程圖。并且，該工程圖與實(shí)體模型是完全關(guān)聯(lián)的，當(dāng)實(shí)體模型改變時(shí)，工程圖也會(huì)同步自動(dòng)更新。同時(shí)，UG的工程圖模塊提供了各種視圖的管理功能，利用這些功能，可以方便的管理工程圖中所包涵的各類視圖，并可修改各視圖之間的縮放比例、角度等參數(shù)。

2.2三維模型的建立

利用UG軟件的建模模塊能夠方便、快捷地創(chuàng)建任何復(fù)雜形狀的三維實(shí)體模型。建模模塊作為新一代產(chǎn)品造型模塊，提供實(shí)體建模、特征建模、自由曲面建模等先進(jìn)的造型和輔助功能。實(shí)體工具可以使用各種特征視圖、線框架構(gòu)等功能。自由曲面工具是架構(gòu)在融合了實(shí)體建模及曲面建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的超級(jí)設(shè)計(jì)工具，能設(shè)計(jì)出如工業(yè)造型設(shè)計(jì)產(chǎn)品的復(fù)雜曲面外形。

2.3動(dòng)畫的建立

動(dòng)畫是一種手段，是連續(xù)播放的一系列畫面，其應(yīng)用范圍廣泛，原理與電影、電視一樣，都是視覺原理。在UGNX中，可以利用裝配模塊，得到需要的裝配體。然后對(duì)這些裝配體建立爆炸視圖，把各零部件拆分，詳細(xì)顯示裝配體的裝配構(gòu)成關(guān)系。同時(shí)，利用該模塊的功能，也可創(chuàng)建動(dòng)畫模擬零件的拆卸過(guò)程，最后得到AVI格式的動(dòng)畫文件。對(duì)于復(fù)雜一點(diǎn)的動(dòng)畫，利用Flash軟件制作，F(xiàn)lash是美國(guó)的MACROMEDIA公司于1999年6月推出的優(yōu)秀網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件。它是一種交互式動(dòng)畫設(shè)計(jì)工具，用它可以將音樂、聲效、動(dòng)畫以及富有新意的界面融合在一起，制作出高品質(zhì)的網(wǎng)頁(yè)動(dòng)態(tài)效果。

3實(shí)例

文章以某型號(hào)千斤頂為例，建立二維和三維視圖，以及動(dòng)畫模擬。

首先采用UG建模模塊建立千斤頂?shù)难b配圖，如圖1。接著利用UG中三維視圖與工程圖間的關(guān)聯(lián)性，可建立千斤頂?shù)亩S圖（左視圖），如圖2。最后利用UG中裝配模塊，導(dǎo)出AVI動(dòng)畫文件，截圖如圖3。

4結(jié)束語(yǔ)

（1）在教學(xué)中采用三維虛擬模型，使教學(xué)過(guò)程更加形象直觀，極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、空間想象能力和工程意識(shí)，大大提高教學(xué)質(zhì)量。（2）實(shí)物模型的種類與數(shù)量是制造廠家設(shè)計(jì)好的，且數(shù)量上都是有限的，在教學(xué)中可隨時(shí)借助虛擬模型將《機(jī)械制圖》課程中截交線、相貫線、組合體、剖視圖、零件圖及裝配圖等的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容清晰、生動(dòng)、形象地展示在學(xué)生面前。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助教學(xué)的結(jié)合，深化了教育教學(xué)方法的改革，運(yùn)用三維虛擬模型，極大地改善了傳統(tǒng)教學(xué)的模式。大大提高教學(xué)的靈活性。（3）在教學(xué)中，采用三維虛擬模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)物模型，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解及新技術(shù)的認(rèn)知，降低了教學(xué)成本，減輕了教師的相關(guān)工作量。

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