PROE軟件在機(jī)械類課程教學(xué)中的應(yīng)用

孫健 趙偉杰

摘要：為了滿足復(fù)合型機(jī)械應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需要，本文從當(dāng)前機(jī)械類課程教學(xué)中存在的問題出發(fā)，將PROE三維軟件應(yīng)用于機(jī)械類課程教學(xué)中，有助于加深學(xué)生對(duì)抽象理論的理解，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：PROE軟件；教學(xué)；機(jī)械類課程

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）48-0255-02

一、引言

復(fù)合型機(jī)械應(yīng)用型人才培養(yǎng)是伴隨著社會(huì)科技發(fā)展而來的，主要以培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)應(yīng)用型人才為目的。機(jī)械類課程應(yīng)用實(shí)踐性較強(qiáng)，傳統(tǒng)的教學(xué)以理論教學(xué)為主，教材中的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和原理圖多為一些平面圖，學(xué)生很難理解，教師往往要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行講解[1]。而在校學(xué)生往往缺乏工程應(yīng)用背景，僅僅依靠講解是很難講清楚一個(gè)機(jī)械的立體結(jié)構(gòu)，致使學(xué)生感覺課程枯燥乏味，無法培養(yǎng)出對(duì)專業(yè)的興趣，達(dá)不到應(yīng)有的教學(xué)效果。為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和滿足機(jī)械類應(yīng)用人才的培養(yǎng)需要，將PROE三維數(shù)字化軟件應(yīng)用到機(jī)械類課程的實(shí)踐教學(xué)中，對(duì)機(jī)械類課程的教學(xué)進(jìn)行改革，對(duì)于培養(yǎng)現(xiàn)代化機(jī)械類科技應(yīng)用人才以及培養(yǎng)其科技創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

Pro/ENGINEER軟件是一款計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件，是利用計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品的零件建模、部件裝配、產(chǎn)品整體裝配和機(jī)構(gòu)仿真。在大多數(shù)院校，該軟件成為模具、數(shù)控、機(jī)制等專業(yè)學(xué)生必須掌握的專業(yè)軟件。它在機(jī)械制造業(yè)，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)與性能仿真中應(yīng)用廣泛，且在高校機(jī)械類課程教學(xué)中同樣重要。在教學(xué)中運(yùn)用PROE軟件強(qiáng)大的三維造型、工程圖繪制、運(yùn)動(dòng)仿真等功能進(jìn)行輔助教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械類課程的理解和掌握。

二、PROE軟件在機(jī)械制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用

機(jī)械制圖是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)好其他機(jī)械專業(yè)課的基礎(chǔ)。對(duì)工程技術(shù)人員來說，熟練掌握工程圖紙的繪制方法、標(biāo)注以及技術(shù)要求等是進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的基礎(chǔ)。機(jī)械類課程對(duì)學(xué)生的邏輯性和抽象性思維要求較高，而對(duì)剛?cè)雽W(xué)的大學(xué)生來說，他們往往缺乏這種能力，漸漸地會(huì)失去學(xué)習(xí)興趣，甚至對(duì)本課程產(chǎn)生厭惡感，致使本門課學(xué)習(xí)效果很差，以至于影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

教學(xué)中可以利用PROE三維造型軟件繪制機(jī)械零部件的立體模型、截?cái)囿w、相貫體和裝配體等進(jìn)行直觀的課堂演示，并能對(duì)零部件進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、修改和再生等，對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真[2]。通過三維立體模型和仿真模擬使學(xué)生直觀地進(jìn)入真實(shí)的三維空間，從感性上理解了立體模型的空間結(jié)構(gòu)與相對(duì)位置。同時(shí)能夠更好地理解模型各投影視圖之間的關(guān)系，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解和掌握，以實(shí)例具體說明。

課堂在講解此部分內(nèi)容時(shí)，教師通常對(duì)著零件圖紙進(jìn)行講解，學(xué)生要發(fā)揮他們的空間想象能力，在腦海里構(gòu)建零件的立體模型，而有些同學(xué)的識(shí)圖能力及空間想象力不足，這時(shí)他們的思考會(huì)滯后，很難理解零件的真實(shí)結(jié)構(gòu)，或者僅憑投影規(guī)律完成由零件軸測圖繪制出正確的零件三視圖，相關(guān)的虛線及相貫線很難正確畫出。利用Pro/E軟件及多媒體技術(shù)，可以直觀的顯示零件的三維造型，且能從不同的視角進(jìn)行展示。教師還可以在課堂上進(jìn)行三維立體模型的繪制，幫助學(xué)生直觀地理解零部件的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力以及對(duì)復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的看圖及繪圖能力。

三、PROE軟件在機(jī)械原理課程教學(xué)中的應(yīng)用

機(jī)械原理是高校機(jī)械類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要以機(jī)器和機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析是貫穿于這門課程的主線，具有知識(shí)點(diǎn)多而難的特點(diǎn)，在課堂的教學(xué)過程中常涉及到較多的理論分析計(jì)算以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)等問題，由于理論教學(xué)占用了大量的時(shí)間，往往使學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的興趣越來越少，導(dǎo)致教學(xué)效果較差[3]。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析教學(xué)中可充分發(fā)揮三維造型模擬軟件的優(yōu)勢，使教學(xué)環(huán)節(jié)變得生動(dòng)易懂。

如圖2所示的牛頭刨床，機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，很難確定出里面的每一個(gè)構(gòu)件及各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。針對(duì)這種情況，教師可以按照傳動(dòng)的理論分析方法講解一遍，給學(xué)生留出思考空間，然后應(yīng)用PROE三維軟件，將提前繪制的機(jī)構(gòu)零部件展示出來，如圖2所示，采用虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)模擬的方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，會(huì)使學(xué)生的理解更加深刻，并能逐漸培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思考能力，久而久之學(xué)生的識(shí)圖和空間想象力也得到了提高。

四、PROE軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)是高校機(jī)械類專業(yè)的一門主干課，與很多其他機(jī)械類課程知識(shí)相關(guān)，也可以說，機(jī)械類很多課程知識(shí)的學(xué)習(xí)是為了機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)。課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中極為重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，很多的理論教學(xué)內(nèi)容以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在學(xué)生課程設(shè)計(jì)中均有所體現(xiàn)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程中很多機(jī)械結(jié)構(gòu)都是裝配體，如單獨(dú)割裂開零件進(jìn)行講解，學(xué)生很難理解。PROE三維軟件有著強(qiáng)大的裝配體模塊，可以在課堂演示中通過虛擬裝配將各個(gè)零件進(jìn)行組裝，給學(xué)生展示一個(gè)部件的裝配過程，能夠很好的激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心[4]。比如，在講解軸系結(jié)構(gòu)及其上的零件固定時(shí)，可以先建立階梯軸、鍵、齒輪、軸承等零部件的三維模型，在課堂上操作這些零部件的虛擬裝配過程，使學(xué)生對(duì)軸的結(jié)構(gòu)、鍵連接、軸系零件定位等知識(shí)掌握得更加透徹。在指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計(jì)時(shí)，讓學(xué)生在繪圖前先建立減速機(jī)的三維實(shí)體模型，模擬減速機(jī)中各零件的裝配過程，對(duì)減速機(jī)知識(shí)形成一個(gè)完整的概念，再進(jìn)行圖紙繪制，這樣能達(dá)到很好的教學(xué)效果。

五、PROE軟件在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教學(xué)過程最后階段采用的一種綜合性很強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生可以綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的練習(xí)。指導(dǎo)學(xué)生將PROE軟件應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)中，可以更為綜合地提高學(xué)生計(jì)算機(jī)輔助繪圖的靈活應(yīng)用能力及機(jī)械設(shè)計(jì)能力，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。圖3為學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)壓路機(jī)振動(dòng)輪設(shè)計(jì)的三維模型，該模型直觀地表達(dá)了振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)特征及質(zhì)量屬性。將該模型與動(dòng)力學(xué)分析軟件相結(jié)合，可以很方便地進(jìn)行振動(dòng)輪的振動(dòng)分析，獲得振動(dòng)輪各個(gè)部位的振動(dòng)特性曲線，給設(shè)計(jì)者進(jìn)入整個(gè)工作過程的真實(shí)感受。

六、結(jié)語

為了滿足復(fù)合型機(jī)械應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需要，將PROE三維軟件應(yīng)用于機(jī)械類課程教學(xué)中，能夠提高學(xué)生對(duì)機(jī)械類課程知識(shí)的理解和掌握，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，也因此極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械類專業(yè)課的興趣和創(chuàng)造性，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有積極的促進(jìn)作用。

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