黃家軍 劉靜華 姜海翔 舒移芳

摘要通過計算機輔助教學軟件，可以將一些抽象、復雜的結構直觀和形象的方式表示出來，增加學生學習的興趣和對知識點的理解。通過pro/E對一個實際的工業(yè)用二級減速器產品進行三維建模，針對機械設計教材中的內容對零件部件進行詳細的介紹和說明，并制作虛擬裝配和虛擬拆卸動畫來顯示操作的過程，最后用AuthorWare制作界面方便使用。

關鍵詞pro/E減速器機械設計虛擬裝配虛擬拆卸

中圖分類號：G43文獻標識碼：A文章編號：1002-7661（2012）20-0031-02

機械設計基礎是機械類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎課程，在教學過程中起著承前啟后的重要橋梁作用，是學生學習后續(xù)專業(yè)課的重要基礎。本課程不但有很強的理論性，還具有很強的實踐性。減速器是機械設計基礎中的一個典型的教具，它具有典型的機械傳動機構和機械零件結構。在以往的教學過程中，教師僅僅通過平面圖來講解各個部分的結構和設計要求；有的學校可以為學生提供減速器的模型進行拆解訓練，來增強認識，但由于首先知識的學習和拆裝實驗在時間和空間上不合拍，影響學生對知識點的理解和吸收；其次在實際拆卸過程中，很多結構由于設計的要求不易拆卸，同樣影響了學生的直觀認識。

通過采用pro/E軟件對減速器進行三維建模，然后模擬減速器的虛擬拆卸和裝配過程。在上課期間就直接將減速器零部件實體顯示在學生面前，針對零件具體講解各部分的結構和設計中應注意的問題，可使學生直觀地看到各部分結構，對設計要點和注意點有了形象的認識，有效地提高了教學的質量和增加了學習的效果。

一、減速器機械設計輔助教學軟件的設計

減速器是一種用于原動機與工作機之間的封閉式機械傳動裝置，主要用于改變輸出轉速、增大輸出扭矩和改變運轉方向，目前已成為一種應用廣泛的專用部件。減速器部件由箱體、傳動軸、齒輪。軸承和連接組成?；竞w了機械設計中的零件設計內容。通過對減速器零部件的建模和裝配，在課堂上可以調用該零件來講解，例如在軸的設計中，調用軸的實體模型，對比講解在設計過程要注意什么問題，設計的重點和要點。在機械設計課程設計中可以顯示裝配后的結構和裝配拆卸的過程。

Pro/Engineer是美國PTC（Parametric Technology Corporation）公司開發(fā)的功能強大、內容豐富的大型CAD/CAM集成軟件，以其強大的三維處理功能、顯著的尺寸驅動下的參數(shù)化設計、特征建模及單一數(shù)據庫等特點，在目前的三維造型軟件領域中占有重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。

Authorware是一套多媒體制作軟件，它使用流程線以及一些工具圖標，實現(xiàn)高效的多媒體管理機制和豐富的交互方式，尤其適合制作多媒體輔助教學（CAI）課件。Authorware具有的對流程可視化編程功能、流程圖式的程序結構，能直觀形象地體現(xiàn)教學思想，反映程序執(zhí)行的過程。

通過pro/E對一例石油工業(yè)用二級減速器的零部件建模，生成exe可執(zhí)行文件，然后在AuthorWare直接調用顯示，完成以下功能（1）演示減速器零件的3D模型；（2）演示減速器組件3D模型；（3）主要零部件的設計要點和思考復習題；（4）演示減速器的整個裝配過程；（5）演示減速器的整個拆卸過程。

整個軟件的交互性、智能性好，內容豐富，體積小，運行速度快，方便老師在課堂講授中使用。

二、減速器虛擬拆裝過程的設計

1.減速器形式和參數(shù)

圖一減速器結構簡圖

2.減速器零部件的建模

通過Pro/E軟件中特征命令和工程特征命令，很方便的生成減速器的零部件實體模型。

3.減速器虛擬裝配和拆卸流程設計

減速器的裝配流程如下圖二減速器裝配流程圖：

減速器的拆卸流程為裝配流程圖的逆過程。

4.減速器虛擬裝配和拆卸的實現(xiàn)

在Pro／E的裝配環(huán)境中進行虛擬裝配動畫仿真很方便。在組件模式下，通過“工具”“動畫”菜單進入動畫模式，把各個零部件按照裝配的反順序，拉放到同一時刻的一個位置，進行拍照生成關鍵幀。最后把各個關鍵幀按順序排列即可。

三、軟件界面的設計

為了得到良好的使用性能和交互性能，軟件采用AuthorWare設計界面來展示減速器零部件的實體。通過選擇不同的菜單，對應顯示各個零部件的實體，對于每一個零部件的實體，根據機械設計的方法和要求給出了較為詳細的說明，方便學生自學，在說明后面還給出了一定數(shù)量的思考題，方便老師在課堂上講解或提問。

圖三 零件結構界面

四、結束語

機械設計輔助教學軟件，通過用Pro/E軟件對減速器實體進行建模，并完成了它的虛擬裝配和拆卸過程的動畫仿真，用AuhorWare軟件設計界面，具有良好的交互性能。通過使用本軟件教學，使學生對常見的機械零件有了直觀的感性認識，對裝配工藝規(guī)程的設計和減速器的裝配和拆卸順序有了深刻的了解，提高了授課的效果和質量。

通過使用本軟件教學，提高了學生在機械設計學習上興趣，學生的成績相比原來有了一定提高。尤其是在機械設計課程設計中，對于結構的設計能力有了很大的提高，完全杜絕了一些在原來設計過程中出現(xiàn)的常識性問題和簡單的結構性錯誤問題，對提高教學質量起到了重要的作用。

參考文獻：

[1] 濮良貴，紀名剛.機械設計，第七版[M].北京：高等教育出版社，2001（2006重印）.

[2] 鐘建林. Pro/ENGNEER2000i零件造型實用教程[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[3]成大先.機械設計手冊[M]. 化學工業(yè)出版社，2004.

（責任編輯劉紅）