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(dòng)畫技術(shù),制作了減速器虛擬拆裝動(dòng)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(hào):TH122-4
隨著科技的發(fā)展,當(dāng)下很多高校在對(duì)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(guò)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(duì)學(xué)生進(jìn)行更好的輔導(dǎo),通過(guò)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(guò)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(shí)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(shí),當(dāng)下很多學(xué)校在對(duì)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(gè)方向出發(fā),首先進(jìn)行學(xué)生相關(guān)知識(shí)的傳授,使學(xué)生更好的進(jìn)行基本知識(shí)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(gè)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(guò)相關(guān)學(xué)習(xí)可以使學(xué)生進(jìn)行更好的知識(shí)掌握,但是由于長(zhǎng)久以來(lái)的拆裝實(shí)習(xí)并沒(méi)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(méi)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(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。除此之外,教師水平的高低以及對(duì)于學(xué)生知識(shí)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(duì)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(duì)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(guó)PTC公司開(kāi)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(shí)用于實(shí)處。運(yùn)用Pro/E軟件進(jìn)行仿真拆裝可以對(duì)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(shí)。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(rùn)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(guò)教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的傳授,運(yùn)用軟件進(jìn)行更好的知識(shí)了解可以極大程度的解決這一問(wèn)題。教師在對(duì)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(shí)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(shí)講授很難使學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識(shí)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(duì)Pro/Engineer進(jìn)行相關(guān)操作知識(shí)的講解時(shí),進(jìn)行電子文檔的制作,教師通過(guò)教學(xué)視頻對(duì)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(duì)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(duì)學(xué)生進(jìn)行及的講解,方便學(xué)生進(jìn)行知識(shí)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(shí)的講解,只有奠定良好的基礎(chǔ)才能做到提高,面對(duì)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(shí)掌握對(duì)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(huì)基礎(chǔ)知識(shí)的重要性。Pro/Engineer是一個(gè)先進(jìn)的三維建模軟件,三維建模對(duì)于很多學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)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(shí)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(gè)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(guò)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(jí)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(dòng)軸承(件28)、透蓋(件26)、調(diào)整環(huán)(件29)、悶蓋(件31)、從動(dòng)軸(件24)上裝有鍵、從動(dòng)齒輪(件20)、限位套(件19)、滾動(dòng)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(rùn)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(guò)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(guò)制作虛擬拆裝動(dòng)畫的形式,形象、生動(dòng)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(dòng)零件及其支撐、箱體結(jié)構(gòu)和減速器附近三大部分,通過(guò)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(gè)零件建立模型并保持。
利用Pro/Enginee軟件對(duì)減速器的給個(gè)零部件進(jìn)行三維建模,依據(jù)一定的約束關(guān)系對(duì)其進(jìn)行仿真虛擬裝配,轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)Pro/Enginee把箱體結(jié)構(gòu)創(chuàng)建完成并保存。
再通過(guò)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(shí)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(guò)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(wèn)題。
如在講解減速器的組成和裝配關(guān)系時(shí),就可以通過(guò)仿真拆裝技術(shù),將減速器的拆裝過(guò)程以仿真的形式展示給學(xué)生,并且給學(xué)生講解拆裝過(guò)程中需要注意的地方,使學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容和知識(shí)有一個(gè)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(lái),學(xué)生通過(guò)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(guò)當(dāng)下存在的一些數(shù)據(jù)庫(kù),學(xué)生可以很好的進(jìn)行仿真拆裝的練習(xí),經(jīng)過(guò)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(gè)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(guò)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(shí)的熟悉,技能的掌握,之后通過(guò)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(yǔ)
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(duì)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(guò)仿真練習(xí)可以進(jìn)行知識(shí)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(jiǎn)介:吳曉輝,湖南長(zhǎng)沙人,本科,副高,從事機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)教學(xué),機(jī)電設(shè)備安裝與維修專業(yè)省級(jí)專業(yè)帶頭人。
作者單位:湖南勞動(dòng)人事職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系,長(zhǎng)沙 410126