3D交互式軟件在車輛工程機械類專業基礎課中的應用分析

田昊宇

摘 要：車輛工程機械類專業課程的難度比較高，在教學時，如果教師使用傳統方法進行教學，會讓整個教學過程更加困難。而3D交互式軟件的應用可以在一定程度上將知識加以簡化，讓重難點更直接的展現在學生面前，學生在原理的理解上也會變得容易很多。本文就對3D交互式軟件在車輛工程機械類專業基礎課中的應用進行分析，供參考。

關鍵詞：3D交互式軟件 車輛工程 機械類專業基礎課 應用

Application Analysis of 3D Interactive Software in Basic Courses of Vehicle Engineering Machinery

Tian Haoyu

Abstract：Vehicle engineering machinery professional courses are difficult. In teaching， if teachers use traditional methods to teach， the entire teaching process will be more difficult. The application of 3D interactive software can simplify knowledge to a certain extent， so that important and difficult points are more directly displayed in front of students， and students' understanding of principles will become much easier. This article analyzes the application of 3D interactive software in basic courses of vehicle engineering machinery for reference.

Key words：3D interactive software， vehicle engineering， basic courses of mechanics， application

1 引言

高校主要培養的人才是應用型人才，而在車輛工程機械類專業教學中則要求學生在具備扎實機械設計制造基礎理論的同時，還要擁有很強的實踐能力。在當前的實際教學課程體系中，車輛工程機械類專業基礎課包含了“汽車構造”、“機械原理”等，這些都是必修課程，對于增強學生的知識系統有著積極影響。在教學時，如果教師還只是通過板書或PPT等簡單的方法進行教學，就很難提高學生的理解能力，反而會讓整個課程變得更為抽象，學習氛圍也變得枯燥無味，很難調動學生的主觀能動性和學習熱情。但是，在教學時如果結合實物進行教學，也同樣面臨著問題。一些機械零件的尺寸比較大，很難在課堂上進行實物展現，而有的實物成本則較高，再加上更新換代的速度比較慢，所以在教學時還必須融入全新的教學方法，才能在真正意義上提高車輛工程機械專業的教學質量，提高人才培養效率。在教學中教師也運用進了3D交互式軟件，這對于增強學生的學習興趣和以及提高教學質量有著很大的幫助。

2 3D交互式軟件課件制作流程分析

在車輛工程機械類專業基礎課程教學中使用3D交互式軟件，開發流程上，教師需要根據教學內容來制定開發任務，并明確開發的內容和目的、需求等，這是最基礎的。其次，教師需要對動畫腳本進行編輯，對對應的動作順序以及鏡頭動畫內容等加以定義，為后續的教學奠定基礎。隨后緊接著就需要制定一個對應的3D模型，需使用CAD軟件來繪制模型，在模型形成之后再將其導出，以文件的格式保存。與此同時，教師還必須按照腳本在軟件中制定對應的動畫展現在學生面前。[1]動畫可以動態性的進行調整，從而方便在動畫模型當中添加對應的顏色或材質。并對零部件進行透明化處理，將透明化處理后的位置進行標注，用文字加以闡述，從而一目了然，將重難點凸顯出來。最后，教師就需對制定好的動畫加以導出，把做好的交互式動畫課程轉換成為多個格式，如網頁格式、PDF格式、視頻格式等。

3 3D交互式軟件在車輛工程機械類專業基礎課中的具體應用

3.1 導入模型制作動畫

在本文的闡述上，主要以汽車變速器作為案例，打造3D互動式教學模式。首先，教師須在模型導入之后制定裝配動畫，在CAD軟件中將模型繪制完成之后再將其導出成為Com-poser格式。同時，打開3D加載CAD模型，在界面當中可以對模型的顏色和透明值加以設置，學生可以根據自己的需求來設置透明值或顏色，并將零部件的名稱和尺寸大小標注出來。再通過鼠標操作對視圖加以變換，觀察模型中汽車變速器各個部位的細節。當學生在實際的動畫制作過程中，需要給一個模型制作兩個及以上的動畫。在實際的制作中學生首先需在左側的菜單中選擇視圖選項，再點擊左邊的創建，就可以把每一次生成的動畫圖保存為視圖快照格式。[2]然后，學生再根據腳本制作動畫，將創建的3D動畫文檔以smg文件的名稱保存，從而為后期插件加載所用。

3.2 注冊控件

在完成導入模型制作動畫后，需要完成注冊控件，把之前制作好了的動畫插入到PPT當中。首先，學生需要在系統當中注冊控件，把. Composer Player ActiveX.ocx粘貼到c：＼ Windows ＼ system32路徑中，并執行對應的命令，從而打開PPT。在PPT菜單欄當中選擇開發工具，再用鼠標點擊其他控件，在在彈出來的對話框當中選擇COM m sr在。點擊確定在目前所在當前。界面所出現。[3]對話框當中，點又用鼠點擊鼠標右鍵并選擇“Composer Player Ac-tiveX”對象，再點擊菜單。這個時候就會彈出一個新的對話框，學生需要在File選項中選擇對應的文件，再點擊確定就可以完成動畫的導入過程了。

3.3 模型動畫交互性

在完成注冊控件這一步驟之后，學生就需實現3D模型動畫的交互性，在教學的過程中，教師需要先給學生播放已經制作好了的PPT，然后演示3D模型動畫。通過交互式操作，讓學生觀察到模型更多的細節，比如，教師可以通過點擊鼠標右鍵旋轉模型，或滾動滾輪縮小和放大模型等操作，讓學生更好地觀察。也可以通過軟件菜單上的諸多工具來實現更多功能，例如，教師可以先選擇其中的一個零部件，若想對該零部件進行重點觀察，那么則可以采用Digger工具隱藏其余部分，從而達到透明化的效果。這種操作就可以把想要觀察的部位重點突顯出來，從而形成更好的互動，學生也可以更加直觀的看到汽車變速器零部件結構。[4]

3.4 建立零部件裝配體

在車輛工程機械類專業基礎課中，提高學生對于零部件結構關系的理解是教學重點，也是難點之一。[5]在以往的教學中，主要是通過二維裝配圖來表示零部件之間的關系，在教學時，教師一般會使用二維工程圖來進行講解，從而來達到教學目的。但是，這種方法最終所取得的教學成效并不高，學生也缺少了必要的感性認識，不但沒有讓學生正確的理解裝配體零部件結構關系，反而還讓學生感習起來十分困難。而在應用進3D交互式軟件之后，就可以給整個教學過程提供幫助，教師可以通過軟件來制定教學方案。在裝配體的設置方法上則涵蓋了從下往上和從上而往下的方法。從下往上的設計方法相對于另一種方法更傳統一，如果使用的是以前所生成的零件，那么就可以選擇從下往上的設計方法。先將零件生成之后再插入到裝配體中，隨后按照具體的設計要求來裝配零部件。但是，因為汽車很多零部件都是需要單獨設計的，和從上往下設計方法相比較相互關系的理解更簡單一些，如果不需要構建控制零部件大小和尺寸的參考關系時，就可以選擇從下往上設計法。從上往下設計法主要是從裝配體中開始運用的，在設計時需要使用其中一個零部件的幾何體來對其余零件進行定義。在使用該方法的時候，需要把草圖作為設計開端對零部件的位置、尺寸大小等加以定位，而在實際的設計過程當中，教師則需將這兩種方法進行整合來使用。汽車變速器在車輛工程機械類專業基礎課中是必修課，學生在正式開始設計之前需要通過變速器拆裝實驗來了解變速器的主要構造，便于后期更好的完成設計任務。[6]但是，由于目前院校的變速器數量并不多，不能實現每個學生人手一個，所以，導致拆裝實驗受到了限制。針對這種情況，就可以使用SolidVorks軟件作為網上虛擬實驗室來達到實驗目的。該軟件的實驗環境主要是使用從下往上的設計方法來完成的，學生需要先打造一個裝配體，然后再將三維零部件構造插入到裝配體當中。變速器這種裝配體有著一定的復雜性，因此，學生就可以按照設計要求先將各個零部件加以生成，最后再將其進行整合，從而形成一個完整的變速器。

3.5 運動仿真

在實際的教學過程當中，為了可以提高教學成效，也提高學生對于相關知識的理解和掌握，就還需進行運動仿真。在3D交互式軟件中，可以對模型進行旋轉和拆卸等操作，而在完成一系列操作之后，學生可以在教師的引導下給模型設置參數，來達到運動仿真的目的。可以在爆炸視圖工具當中生成爆炸視圖，再通過設置參數和編輯動畫來實現仿真，同時，還要對設置完成后的視圖進行保存，最后，再借助播放軟件的幫助來實現觀看。[7]

4 結束語

在3D交互式軟件的應用后，可以在一定程度上培養學生的實踐能力，這對于汽車制造業人才培養來說有著積極幫助。而是車輛工程機械類專業基礎課教學中，需要通過完成導入模型制作動畫、注冊控件、模型動畫交互性、建立零部件裝配體以及運動仿真等一系列操作，來達到教學目標，發揮3D交互式軟件的教學價值與意義，推動院校汽車制造業人才培養力度。

參考文獻：

[1]周淑文，陳培媛，周楠，梁忠超.車輛工程專業課程體系改革與實踐[J].教育教學論壇，2018（49）：165-166.

[2]王曉宇. 基于目的論的《第六屆工程機械與車輛工程新進展國際學術會議》口譯實踐報告[D].天津理工大學，2018.

[3]湯勇.3D交互式軟件在車輛工程機械類專業基礎課中的應用[J].教育教學論壇，2017（44）：82-83.

[4]本刊.2013工程機械與車輛工程新進展國際學術會議召開[J].工程機械與維修，2013（09）：36.

[5]肖廣兵，羊玢，萬茂松，李彤.車輛工程專業電子信息類課程教學改革研究[J].江蘇科技信息，2012（11）：38-41.

[6]石來德教授在“工程機械與車輛工程新進展國際學術會議”2009國際會議上的發言摘要[J].中國工程機械學報，2009，7（04）：420.

[7]2009工程機械與車輛工程新進展國際學術會議舉行[J].工程機械與維修，2009（09）：25.