吳　智

摘要:《機(jī)械制圖》教學(xué)的難點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生空間邏輯思維能力,文章指出在教學(xué)中采用3DS Max軟件輔助教學(xué),能夠大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,收到良好的教學(xué)效果。文章主要介紹了3DS Max軟件進(jìn)行輔助教學(xué)的方法。

關(guān)鍵詞:機(jī)械制圖;3DS Max軟件;建模;動態(tài)演示

中圖分類號:G470 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)24-0193-02

在《機(jī)械制圖》教學(xué)中,對于空間想象力差的學(xué)生來說,學(xué)習(xí)非常困難,學(xué)習(xí)主動性差在教學(xué)中采用3DS Max軟件輔助教學(xué),并結(jié)合其他教學(xué)手段,大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,收到良好的教學(xué)效果。

一、使用3DS Max軟件的目的

3DS Max,是應(yīng)用廣泛的三維建模、動畫、渲染軟件。在《機(jī)械制圖》教學(xué)中使用目的:一是制作物體模型,其三視圖(與機(jī)械制圖中的三視圖有一些區(qū)別)有利于提高學(xué)生看圖能力,從不同視角觀察模型,增強(qiáng)學(xué)生空間立體感,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;二是對立體的切割、疊加,進(jìn)一步增強(qiáng)對組合體、剖視圖、斷面圖的理解,其直觀性和形象性,是掛圖和實(shí)物模型不能取代的。

二、在3DS Max中制作模型的方法

在3DS Max中制作模型,稱為建模。主要方法有:基本體創(chuàng)建,二維轉(zhuǎn)三維(2D-3D),布爾運(yùn)算等。

在建模前,先進(jìn)行工作區(qū)設(shè)置,在默認(rèn)條件下,工作區(qū)不符合三視圖的規(guī)定,需進(jìn)行設(shè)置,方法是選中一個視窗,比如Font,按L鍵(輸入狀態(tài)為英文狀態(tài)),則變成Left視窗,即左視圖,同理,Top 改為Font (按F,變?yōu)橹饕晥D),Left改為Top(按T,變?yōu)楦┮晥D),如圖1所示,設(shè)置好工作區(qū)后,可進(jìn)行建模,下面作簡要介紹。

(一)基本體建模

在《機(jī)械制圖》中,基本體包括平面立體和曲面立體,有的利用標(biāo)準(zhǔn)體建模,有的進(jìn)行二維轉(zhuǎn)三維(2D-3D),或采用修改器,下面以三棱錐為例,講述制作過程:

1.畫二維(2D)圖形,在TOP視窗中,執(zhí)行NGon命令,參數(shù)Sides設(shè)為3,生成正三邊形。

2.加拉伸(Extrude)修改器,參數(shù)Amount設(shè)為120,轉(zhuǎn)化為三維(3D)模型,如圖2:

3.加錐化(Taper)修改器,參數(shù)Amount設(shè)為-1,最后效果為圖3:

2D-3D是常用的建模方法,除了拉伸,還有旋轉(zhuǎn),放樣等,功能強(qiáng)大。在生成二維圖時,可加Edit spline修改器,生成所需的二維圖形。

(二)組合體建模

在《機(jī)械制圖》中組合體分為切割式、疊加式、綜合式三大類,可采用布爾運(yùn)算來實(shí)現(xiàn),如圖4的物體,制作過程如下:

1.畫切割之前的形狀——長方體,如圖5。

2.切去左上角,左上角被切物體由2D-3D的方法生成,畫二維圖形,如圖6,加拉伸修改器(2D-3D),如圖7,再進(jìn)行布爾運(yùn)算:先選中長方體,執(zhí)行Boolean命令,

選中布爾運(yùn)算減A-B,如圖8,點(diǎn)擊pick operand按鈕,選擇三棱柱,然后用相同方法切去另一部分,得到所需模型。對于形狀復(fù)雜的切割式、疊加式組合體及剖視圖均可采用布爾運(yùn)算。3D MAX中建模功能強(qiáng)大,操作方便,可對模型進(jìn)行渲染(燈光、材質(zhì)),生成逼真的模型。

三、觀察物體的空間形狀

(一)利用工具按鈕

如圖9,其中三維觀察按鈕,從不同視角觀察模型,直觀形象。如圖10:

(二)改變視圖顯示方式

主、俯、左三個視圖,在默認(rèn)狀態(tài)下以線框模式顯示。通過改變視圖顯示方式,使模型更直觀形象,方法是在視窗內(nèi)單擊右鍵,選中光滑顯示模式,如圖11:

四、模型動態(tài)演示

不僅可以對模型動態(tài)觀察,而且可動態(tài)演示模型表面交線的形成和變化規(guī)律,這是掛圖和實(shí)物模型不能實(shí)現(xiàn)的。通過調(diào)整模型相關(guān)參數(shù),生成視頻文件,以供教學(xué)使用。在《機(jī)械制圖》中,模型表面交線包括截交線和相貫線,是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

(一)截交線動態(tài)演示

以圓錐截交線為例,進(jìn)行說明。

1.畫圓錐模型(基本體),如圖12,其參數(shù)如圖13:

2.畫截平面,執(zhí)行Section命令,在TOP視圖中畫一個截平面,這不是真正意義上的平面,而是一個假想平面,它與圓錐相交生成截交線;

3.利用移動、旋轉(zhuǎn)工具在主視圖中改變截平面位置,可直觀看出截交線變化情況。如圖14:

通過觀察模型表面交線變化,討論影響交線形成因素,然后歸納總結(jié),使學(xué)生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識,其效果是顯著的。

(二)相貫線動態(tài)演示

在《機(jī)械制圖》教學(xué)中,一些學(xué)生對相貫線變化趨勢理解不深入,而利用3DS Max動態(tài)演示很容易實(shí)現(xiàn)。兩圓柱(孔)的軸線垂直相交,稱為正交,是教學(xué)重點(diǎn),其相貫線是對稱的空間曲線,變化規(guī)律分為R≠r,R=r兩種情況,在3DS Max中讓大圓柱半徑R不變,改變小圓柱半徑r的大小,以觀察相貫線變化趨勢,如圖15、圖16:

五、存在的問題及對策

利用3DS Max輔助教學(xué),對于培養(yǎng)學(xué)生空間邏輯思維能力,效果是顯著的。但存在不足:一是模型的視圖只能作為參考(有時和三視圖不吻合);二是沒有尺寸標(biāo)注功能,不能對模型進(jìn)行標(biāo)柱。所以利用3DS Max輔助教學(xué),主要用于模型創(chuàng)建、動態(tài)演示、物體表面交線生成演示等,需要教師較熟練地操作,熟悉相關(guān)命令的使用,與《機(jī)械制圖》教學(xué)緊密結(jié)合,并借助其它教學(xué)手段,使機(jī)械制圖教學(xué)更加完美。

參考文獻(xiàn)

[1]金大鷹.機(jī)械制圖(第六版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2]袁宇松.中文3DS Max實(shí)例教程[M].冶金出版社,2004.

作者簡介:吳智(1978- ),男,四川廣元人,四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師,工程師,研究方向:工程圖學(xué)與CAD。