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三維軟件在機(jī)械類課程教學(xué)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)論文
摘要：在機(jī)械類課程中運(yùn)用Pro/E軟件進(jìn)行教學(xué)，充實(shí)和豐富機(jī)械類課程教學(xué)改革內(nèi)容。增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、趣味性，有效地提高學(xué)生綜合設(shè)計(jì)水平和實(shí)踐能力，提高了教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：Pro/E；機(jī)械制圖；機(jī)械設(shè)計(jì)
機(jī)械制造業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。為了滿足社會(huì)需求，提高自主創(chuàng)新能力和適應(yīng)新世紀(jì)在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的激烈競爭，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才重任的高等工科教育應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，進(jìn)行課程改革[1]。
1 Pro/E在機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用
1。1利用三維實(shí)體建立空間概念
機(jī)械制圖課程要培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和想象能力，而剛?cè)雽W(xué)的學(xué)生恰恰缺乏這種能力。畫圖是由立體向平面轉(zhuǎn)化的過程，讀圖是由平面向立體思考的過程，無論讀圖與畫圖都離不開三維實(shí)體，這就要求學(xué)生必須建立空間思維[2]。將多媒體技術(shù)引人課堂教學(xué)，利用Pro/E軟件將基本體、截?cái)囿w、相貫體、組合體等三維實(shí)體的形成過程，在多媒體教室演示（見圖1、圖2），使學(xué)生能在任意角度觀察到投影變化，降低了相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)難度，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高。
1。2應(yīng)用三維實(shí)體的形成過程
解決復(fù)雜形體看圖問題學(xué)生掌握幾何體等投影后，就具備了投影作圖的理論基礎(chǔ)，能夠解決一般的組合體投影問題。但是對于比較復(fù)雜的組合體問題，其理論水平則稍顯不足。應(yīng)用三維軟件演示組合體的形成過程，以解決復(fù)雜組合體讀圖難的問題，以實(shí)例具體說明。讀組合體的主、俯視圖，想象出組合體的空間結(jié)構(gòu)（見圖3、圖4）。對照投影，首先想象出形體1，并通過Pro/E拉伸、打孔特征做出實(shí)體圖，再通過Pro/E中的視角變換得到形體1的主、俯圖，并與已知二維圖進(jìn)行比較，在此基礎(chǔ)上，利用Pro/E中剪切特征對三維實(shí)體逐漸修改，得到形體2~4，并利用Pro/E中的視角變換得到2~4的主俯視圖。在此過程中，學(xué)生通過教師現(xiàn)場對三維實(shí)體的修剪，更直觀地理解組合體的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜形體的看圖能力。
利用Pro/E軟件極大地豐富了機(jī)械制圖的教學(xué)內(nèi)容，改變了機(jī)械制圖的教學(xué)方法。
2 Pro/E在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用
機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械學(xué)科的一門主干課，涉及很多課程的知識(shí)。也可以說，機(jī)械類很多課程學(xué)習(xí)的最終目的是為了機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)[3]。在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中最為重要的內(nèi)容是課程設(shè)計(jì)，而理論教學(xué)的內(nèi)容涉及到的很多零部件的設(shè)計(jì)在課程設(shè)計(jì)中都有所體現(xiàn)[4]。因此，在組織課堂教學(xué)內(nèi)容時(shí)，課程開始就應(yīng)用Pro/E繪制并模擬出減速器動(dòng)態(tài)裝配的過程。通過這種方式，學(xué)生可以對機(jī)械設(shè)計(jì)總體上有個(gè)概念，在理念上邁上一個(gè)臺(tái)階。在內(nèi)容的編排上，對課程設(shè)計(jì)中涉及到的零部件如齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承的選擇以及軸的設(shè)計(jì)先進(jìn)行講解，對應(yīng)實(shí)體圖（見圖5），介紹零部件的設(shè)計(jì)思路和內(nèi)容。
在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，除了要求其應(yīng)用Pro/E進(jìn)行實(shí)體造型外，對學(xué)有余力的學(xué)生，指導(dǎo)他們將自己設(shè)計(jì)的減速器進(jìn)行動(dòng)態(tài)裝配過程的模擬。通過Pro/E軟件在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了繪制零部件的裝配圖，更重要的是對于機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及到的一些問題，如公差配合、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造安裝工藝等問題有了更深的了解。學(xué)生通過Pro/E軟件動(dòng)態(tài)模擬，提高了分析問題和解決問題的能力。
3 Pro/E在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
畢業(yè)設(shè)計(jì)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)是學(xué)生4年理論課程知識(shí)的總結(jié)和提煉，也是檢驗(yàn)一個(gè)學(xué)生能否將書本上的理論靈活地應(yīng)用于實(shí)踐中的重要依據(jù)。指導(dǎo)學(xué)生將Pro/E軟件應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)中。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對塑件進(jìn)行模流分析和模具結(jié)構(gòu)的三維效果圖，見圖6、圖7。應(yīng)用Pro/E圖3組合體的已知視圖圖4組合體在Pro/E中的形成過程以及所對應(yīng)的二維圖圖5減速器圖6填充時(shí)間圖7模具結(jié)構(gòu)圖1應(yīng)用Pro/E生成的六棱柱的三維立體圖圖2應(yīng)用Pro/E的視角變換得到的主、俯、左視圖對塑件進(jìn)行CAE技術(shù)分析[5]。利用Pro/E中的注塑成型分析軟件，可以很方便地通過注塑成型模擬，獲得熔體的流動(dòng)前沿動(dòng)態(tài)視圖。透過模具內(nèi)部，可以檢查所指點(diǎn)的任一點(diǎn)模具溫度和壓力，給設(shè)計(jì)者進(jìn)入整個(gè)加工過程的真實(shí)感受。針對模擬分析存在的問題，可以三維造型修改制品外觀以及修改模具結(jié)構(gòu)[6]。
4 Pro/E在各類創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用
高等工科學(xué)校在教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、綜合設(shè)計(jì)能力與協(xié)作精神；加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對實(shí)際需求進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、制作的實(shí)踐工作能力；鼓勵(lì)學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，培養(yǎng)出類拔萃的優(yōu)秀人才。正是基于這種理念，指導(dǎo)的學(xué)生將Pro/E應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，并在全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得一等獎(jiǎng)，參賽作品飲料瓶易拉罐有償回收機(jī)的三維實(shí)體圖見圖8。
通過Pro/E軟件在機(jī)械類課程中的應(yīng)用，在教學(xué)過程中體現(xiàn)了“少、精、新”的教學(xué)改革思想，將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與課堂理論知識(shí)有機(jī)結(jié)合，再利用最新研究方法和手段，給學(xué)生提供抓住各種機(jī)遇的能力。提高課堂教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。
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