張復(fù)旺，王伯平，劉 娜，韓 威

（太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024）

0 引 言

《互換性與技術(shù)測量》(簡稱公差與配合)是高等院校機(jī)械類、儀器儀表類和機(jī)電相結(jié)合專業(yè)類必修的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，是與機(jī)械工業(yè)發(fā)展緊密相聯(lián)系的基礎(chǔ)學(xué)科[1]。目前公差課程的教學(xué)仍然是以書本教學(xué)為主，多媒體教學(xué)本課程不多，即使用多媒體，也只是主要的文字類多媒體居多，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)沒有演示，運(yùn)用形象直觀的動(dòng)畫軟件教學(xué)缺乏，影響教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)用于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。它利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、存儲(chǔ)能力、多媒體展示及動(dòng)畫功能，將各種數(shù)值、文字、聲音、圖像和動(dòng)畫有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生一種和諧的環(huán)境。其表現(xiàn)形式靈活、多樣、突出重點(diǎn)、形象生動(dòng)、趣味性好，用于課程教學(xué)可以收到事半功倍的效果。為此我們開展了此課程多媒體教學(xué)動(dòng)畫的設(shè)計(jì)研究。

1 典型零件公差配合教學(xué)動(dòng)畫研究的主要內(nèi)容

典型零件的公差配合是《互換性與技術(shù)測量》課程中的一個(gè)重要部分，針對(duì)典型零件公差配合主要內(nèi)容，按教學(xué)大綱的要求，結(jié)合教師多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及體會(huì)，確定出教學(xué)重點(diǎn)并首先進(jìn)行了動(dòng)畫的腳本設(shè)計(jì)。如在這些內(nèi)容中要求學(xué)生掌握了解生產(chǎn)公差、保證公差、驗(yàn)收極限的定義以及測量誤差對(duì)測量結(jié)果的影響；光滑極限量規(guī)形狀對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的影響、用量規(guī)測量工件的合格性和量規(guī)的公差；滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外徑的公差帶配合特點(diǎn)、滾動(dòng)軸承的游隙和滾動(dòng)軸承負(fù)荷類型分析；平面尺寸鏈、并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)尺寸鏈和工藝尺寸鏈、尺寸鏈的建立以及用完全互換法計(jì)算尺寸鏈和用調(diào)整法解尺寸鏈；圓錐結(jié)合的特點(diǎn)、種類及主要參數(shù)、圓錐配合誤差分析以及相配合的圓錐公差標(biāo)注；螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)、螺紋中徑合格性判斷、梯形螺紋的幾何參數(shù)、螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響和螺紋的公差帶；普通平鍵和半圓鍵聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)、單鍵對(duì)稱度誤差檢測、矩形花鍵的形位公差、單鍵聯(lián)結(jié)的公差配合、矩形花鍵的定心方式；齒輪齒距累積總偏差、齒廓總偏差測量、徑向綜合總偏差測量、齒輪副的傳動(dòng)側(cè)隙和齒輪徑向圓跳動(dòng)及檢測等。

2 多媒體教學(xué)動(dòng)畫的設(shè)計(jì)開發(fā)

為彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)在立體感和動(dòng)態(tài)感方面的不足，我們?cè)谥谱鞫嗝襟w課件中，利用二維和三維動(dòng)畫效果再現(xiàn)課程的重點(diǎn)內(nèi)容，這樣既可以將教師從繁重的傳統(tǒng)教學(xué)模式中解放出來，又能進(jìn)行形象生動(dòng)的教學(xué)，使學(xué)生易學(xué)易懂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

通過運(yùn)用flash軟件，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出公差課程中典型零件公差配合的系列動(dòng)畫，使學(xué)生更容易地的了解光滑工件尺寸檢驗(yàn)及量規(guī)設(shè)計(jì)、滾動(dòng)軸承的公差和配合、圓錐的公差配合及檢測、螺紋公差及檢測、鍵和花鍵的公差與配合、圓柱齒輪傳動(dòng)公差及檢測等內(nèi)容。比較確切地理解基本術(shù)語與定義，了解選用公差與配合的原則和方法及幾何測量的原理與應(yīng)用等。通過交互式的動(dòng)畫操作演示實(shí)驗(yàn)，可以把具體測量操作過程展示給學(xué)生，如可以用于交互式演示實(shí)驗(yàn)的齒距徑向綜合偏差測量動(dòng)畫，就能極大地增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)對(duì)測量過程、方法、步驟的認(rèn)識(shí)。以動(dòng)態(tài)代替靜態(tài)，學(xué)生易于理解、接受。教與學(xué)雙方的參與調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不但提高了教學(xué)質(zhì)量，而且提高了效率，為加大信息量提供了條件。

對(duì)于以上的主要內(nèi)容，我們開發(fā)了多媒體動(dòng)畫演示軟件，現(xiàn)在以圓錐直徑誤差影響配合的分析為例介紹腳本設(shè)計(jì)。首先制作一個(gè)按鈕去控制動(dòng)畫，當(dāng)?shù)谝淮伟窗粹o，出現(xiàn)圖和圖上的文字；當(dāng)?shù)诙伟窗粹o，外圓錐直徑變大，b也變大；當(dāng)?shù)谌伟窗粹o，直徑變小，b也變小。然后我們制作了一個(gè)返回按鈕，當(dāng)演示完動(dòng)畫，點(diǎn)擊返回按鈕，回到初始畫面，見圖1。

圖1 圓錐直徑誤差影響配合

再以量規(guī)測量工件合格性演示為例，光滑極限量規(guī)分通端（通規(guī)）和止端（止規(guī)）。測量時(shí)，如果通端能通過工件，止端不能通過工件，工件合格；如果通端和止端都能通過工件或都不能通過工件，則工件不合格。首先我們用flash軟件設(shè)計(jì)制作兩個(gè)元件，分別為孔和量規(guī)。然后設(shè)計(jì)制作三個(gè)影片，分別為用量規(guī)測量時(shí)工件合格的動(dòng)畫，量規(guī)通端和止端都能通過工件時(shí)工件不合格動(dòng)畫，量規(guī)通端和止端都不能通過工件時(shí)工件不合格動(dòng)畫，見圖2。并且給三個(gè)影片命名為a1、a2、a3。然后制作三個(gè)按鈕，分別命名為 button1、button2、button3，分別去控制三個(gè)動(dòng)畫[2]。實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的部分程序如下：

然后設(shè)計(jì)整個(gè)動(dòng)作的時(shí)間安排，光滑極限量規(guī)測量工件合格時(shí)整個(gè)動(dòng)畫的動(dòng)作設(shè)計(jì)以及貞的分配見表1。

表1 量規(guī)測量工件合格時(shí)整個(gè)動(dòng)畫的動(dòng)作設(shè)計(jì)以及貞的分配

圖2 光滑極限量規(guī)測量

3 結(jié)束語

論述了利用計(jì)算機(jī)對(duì)文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、聲音等信息的處理，運(yùn)用Flash軟件設(shè)計(jì)開發(fā)了典型零件公差配合的多媒體系列動(dòng)畫，并結(jié)合精心的內(nèi)容編排和設(shè)計(jì)，將枯燥的文字內(nèi)容以豐富多彩的形式展現(xiàn)并應(yīng)用于課程教學(xué)中，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，收到較好的教學(xué)效果。

[1] 王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 時(shí)延鵬.Adobe Flash CS3動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作技能案例教程[M].北京：科學(xué)出版社，2010.