三維作圖軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

許鵬輝

(江蘇省交通技師學(xué)院機(jī)械系,江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

機(jī)械制圖是工科類專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)學(xué)生對工程圖樣的閱圖能力、圖示能力、空間想象能力和邏輯思維能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。空間想象能力是學(xué)好機(jī)械制圖的重要前提。技工院校的學(xué)生由于知識底子薄，所以這方面的能力就比較缺乏，在制圖課程教學(xué)中突出表現(xiàn)為空間想象能力欠缺，對比較復(fù)雜的投影關(guān)系難以理解，視圖表達(dá)不很合理。Pro/E軟件的應(yīng)用，為提高此能力提供了幫助，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械制圖的基本知識。

1 Pro/E簡介

Pro/E軟件屬于三維CAD軟件，是PTC公司出品的三維設(shè)計(jì)類綜合軟件。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的零件造型、裝配體和工程圖三個模塊與機(jī)械制圖教學(xué)結(jié)合緊密。在零件造型方面Pro/E有著豐富的功能。拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃描、網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)陣以及抽殼等，都使得軟件具有造型速度快的特點(diǎn)。能夠有效的節(jié)約時間，使學(xué)生在有限的時間內(nèi)更好的利用課堂時間。

2 Pro/E軟件與機(jī)械制圖教學(xué)的結(jié)合

立體由各個表面按規(guī)律組合而成。其三視圖由點(diǎn)、直線和閉合輪廓組成。回轉(zhuǎn)體（曲面立體）是由回轉(zhuǎn)面或回轉(zhuǎn)面與平面所組成。特殊位置截平面截切曲面立體時截交線的求法和帶切口的曲面立體表面截交線的作圖是其難點(diǎn)和重點(diǎn)，空間想象難是其教學(xué)過程中的一個主要問題。

2.1 回轉(zhuǎn)體的造型與表達(dá)

機(jī)械制圖中的回轉(zhuǎn)體是有一般或特殊曲面和相應(yīng)的若干平面組成，所有在曲面與曲面相交處就形成了相貫線，相關(guān)線的特點(diǎn)是空間封閉的，該特點(diǎn)導(dǎo)致學(xué)生在繪制其工程圖時，因?yàn)闊o法想象其形狀，而在繪圖的時候具有很大的困難。通過pro/E軟件零件建模和工程圖功能建立某種回轉(zhuǎn)體的模型，在軟件中實(shí)現(xiàn)其三視圖和缺省方向的視圖。有助于學(xué)生形成正確的空間立體概念，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時以直接感知為主，進(jìn)而使學(xué)生掌握所學(xué)知識。如圖1所示，利用pro/E軟件建立圓臺體的三維空間表達(dá),圖2所示，利用pro/E軟件建立圓臺體的二維空間表達(dá)。

圖1 圓臺體的三維空間表達(dá)

2.2 回轉(zhuǎn)體與平面截交建模與表達(dá)

圖2 圓臺體的二維空間表達(dá)

機(jī)械制圖中回轉(zhuǎn)體與平面截交形成截交線，曲面立體的截交線是截平面與立體表面的共有線，截交線上的點(diǎn)是截平面與立體表面上的共有點(diǎn)。曲面立體截交線通常是封閉的平面曲線，或是由曲線和直線所圍成的平面圖形或多邊形。截平面與復(fù)合回轉(zhuǎn)體相交，其截交線是截平面與基本幾何體截交線的組合。這種截交線之間的分界點(diǎn)，是復(fù)合回轉(zhuǎn)體的相鄰兩立體表面分界線與截平面的交點(diǎn)，稱為結(jié)合點(diǎn)。多個截平面與立體相交所得的截交線是各截平面所得截交線的組合；截交線的結(jié)合點(diǎn)是相鄰兩截平面與立體表面的共有點(diǎn)，它是兩截平面的交線與立體表面的交點(diǎn)。兩截平面的交線是各截?cái)嗝娴姆纸缇€。在繪制其工程圖，公交線的形狀、結(jié)合點(diǎn)的尋找、分界點(diǎn)的確定需要很好的空間想象能力，對學(xué)生來講有很大的困難。利用pro/E軟件使其顯的直觀簡單。如圖3所示，利用pro/E軟件建立圓柱與平面截交的三維空間表達(dá)，如圖4所示，利用pro/E軟件建立圓柱與平面截交的二維空間表達(dá)。

圖3 圓柱與平面截交的三維空間表達(dá)

圖4 圓柱與平面截交的三維空間表達(dá)

2.3 帶切口的回轉(zhuǎn)體建模與表達(dá)

帶切口的回轉(zhuǎn)體是由回轉(zhuǎn)體別其他形狀的實(shí)體切割形成的。學(xué)習(xí)帶切口的回轉(zhuǎn)體投影，關(guān)鍵是掌握外形輪廓線和切口截交線的性質(zhì)及各投影的對應(yīng)關(guān)系，初學(xué)時，往往容易將曲面中不同投影的外形輪廓線混淆，弄不清不同投影上的外形輪廓線在各投影中對應(yīng)的位置關(guān)系。現(xiàn)在我們可以借助pro/E軟件建立帶切口的回轉(zhuǎn)體模型，讓學(xué)習(xí)者能清楚的看到其不同平面的投影和不同投影之間的關(guān)系，使得帶切口回轉(zhuǎn)體作圖的學(xué)習(xí)變的更簡單更形象。如圖5所示，利用pro/E軟件建立帶切口的回轉(zhuǎn)體模型的三維空間表達(dá)，如圖6所示，利用pro/E軟件建立帶切口的回轉(zhuǎn)體模型的二維空間表達(dá)。

圖5 帶切口的回轉(zhuǎn)體模型的三維空間表達(dá)

3 結(jié)束語

Pro/E軟件的使用，簡化了教師對零部件結(jié)構(gòu)的講解，有利于學(xué)生對表達(dá)方式的理解和結(jié)構(gòu)的思維構(gòu)型。同時通過課程的相互結(jié)合，使不同課程知識到網(wǎng)狀記憶的效果，提高對課程學(xué)習(xí)的積極性和合理性。

機(jī)械零件的形體都是有簡單又有復(fù)雜的，類型多樣，購買所有模型、掛圖也是不現(xiàn)實(shí)的。通過Pro/E軟件實(shí)時造型演示，形象、直觀，三維模型的變化可動態(tài)反映在視圖的變化上，容易在學(xué)生的頭腦中架起二維視圖和實(shí)物模型之間的一座橋梁，同時也充分激發(fā)了學(xué)生對機(jī)械制圖學(xué)習(xí)的興趣和積極性，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。對于當(dāng)今機(jī)械制圖的教學(xué)改革有很大的促進(jìn)作用。

圖6 帶切口的回轉(zhuǎn)體模型的三維空間表達(dá)

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