淺談Inventor在機(jī)械專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用

李 娜

（石家莊工程技術(shù)學(xué)校機(jī)電工程系，河北石家莊，050061）

淺談Inventor在機(jī)械專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用

李 娜

（石家莊工程技術(shù)學(xué)校機(jī)電工程系，河北石家莊，050061）

介紹Autodesk Inventor三維設(shè)計(jì)軟件的功能，論述了Inventor軟件強(qiáng)大的建模功能在《機(jī)械制圖》課程教學(xué)中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)一定的空間想象、思維創(chuàng)新能力。解決了制圖課程傳統(tǒng)教學(xué)方式、方法的弊端問題，根據(jù)當(dāng)今多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展和教學(xué)需求，用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)來代替各種掛圖和實(shí)物模型，能彌補(bǔ)這些不足，從而提高課堂教學(xué)的效果。

Inventor；機(jī)械制圖；建模；空間想像

機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖是我們中職學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生所必修的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是由機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)繪圖兩部分組成，主要是研究用正投影法理論繪制和閱讀機(jī)械圖樣的基本方法和技能；培養(yǎng)學(xué)生的空間分析和想象能力，以及利用AutoCAD軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖的課程。而機(jī)械制圖部分更加重要，而且難度較大，因?yàn)樵谖覀冞@所中等職業(yè)學(xué)校，學(xué)生都是從初中畢業(yè)的，幾乎沒有學(xué)過立體幾何,缺乏最基本的空間想象力。而傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)中使用靜態(tài)的掛圖和幻燈片，陳舊、不易攜帶的實(shí)物教具只能反映結(jié)果，不能表達(dá)過程的形成與變化，使教學(xué)效率和教學(xué)效果受到了很大的影響。隨著CAD技術(shù)的迅猛發(fā)展，在機(jī)械制圖教學(xué)中也得到了廣泛應(yīng)用。我校在2000年就引入AutoCAD軟件，它是美國Autodesk公司推出的設(shè)計(jì)軟件，操作簡單，易學(xué)易用，主要應(yīng)用在二維繪圖中，而要充分培養(yǎng)學(xué)生由三維實(shí)體到二維圖形，再由二維圖形到三維實(shí)體的輕松轉(zhuǎn)換，傳統(tǒng)的CAD軟件已經(jīng)顯得力不從心。Inventor軟件是Autodesk公司三維參數(shù)化實(shí)體模擬軟件，具有強(qiáng)大的參數(shù)化幾何建模功能及實(shí)時、逼真的三維顯示功能、人性化的操作界面和簡單易學(xué)的特點(diǎn)，我們在2006年引入到數(shù)控專業(yè)的教學(xué)中，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制圖教學(xué)當(dāng)中，取得了非常好的教學(xué)效果。

1 Inventor軟件的功能簡介

1.1 零件設(shè)計(jì)功能

Inventor軟件的零件設(shè)計(jì)功能是基于特征的三維參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)。首先根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案和分析計(jì)算進(jìn)行概念化設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，將幾何設(shè)計(jì)與零件設(shè)計(jì)融為了一體。

1.2 裝配設(shè)計(jì)功能

Inventor軟件的裝配設(shè)計(jì)完全支持各種設(shè)計(jì)流程，無論是自頂向下，還是自底向上設(shè)計(jì)，Inventor都能在零件環(huán)境和裝配環(huán)境中方便轉(zhuǎn)換。而且在裝配過程當(dāng)中采用自適用技術(shù)，使得

裝配設(shè)計(jì)的流程更加順暢。

1.3 表達(dá)視圖功能

表達(dá)視圖在Inventor軟件中的表現(xiàn)其實(shí)就是裝配體的分解表達(dá)，它能演示整個裝配過程和裝配體的具體組成，而且整個分解過程可以錄制保存成動畫。這樣學(xué)生就能更好地理解裝配體的安裝及拆解過程，對復(fù)雜裝配圖的識讀也有了很大幫助。

1.4 二維工程圖功能

Inventor軟件中二維工程圖是由三維實(shí)體模型直接生成的，包括了基準(zhǔn)視圖、軸測圖、剖視圖、輔助視圖、投影視圖和局部放大圖等。這就使得一些復(fù)雜機(jī)件的零件圖和裝配圖的繪制變化更加容易，二維工程圖與對應(yīng)的零件模型或裝配體模型具有全相關(guān)性，工程圖也可以保存成其他格式，方便與其它軟件交流。

2 Inventor軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 組合體三視圖中的應(yīng)用

學(xué)過機(jī)械制圖的人都會記住“三視圖”這個名詞，它是在三個相互垂直的投影面中根據(jù)正投影的原理所得到的三個視圖，分別是主視圖、俯視圖和左視圖。它們之間符合“長對正、高平齊、寬相等”的投影規(guī)律，這一重要規(guī)律也是畫圖和讀圖的依據(jù)。可是在教學(xué)過程中，如何讓學(xué)生將實(shí)體模型與三視圖之間正確轉(zhuǎn)換，并能將形體的方位、尺寸對應(yīng)關(guān)系理解透徹，只是牢記這個投影規(guī)律是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于目前機(jī)械制圖課時的減少，對于點(diǎn)、線、面的投影基本上省略，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)過程中很多學(xué)生無法搞清楚物體的表面對投影面的位置關(guān)系和對投影面的投影特性，所以繪制出來的物體三視圖往往是不正確的。

利用Inventor軟件所提供的功能可以很方便地建立起物體模型，學(xué)生可以輕松的觀察物體各個角度的結(jié)構(gòu)變化，正確判斷出物體表面與投影面的關(guān)系，這樣幫助學(xué)生建立空間想象能力，并且通過三維建模后直接形成二維平面圖形，解決了繪制三視圖的難題。

2.2 截交線和相貫線中的應(yīng)用

截交線和相貫線一直以來都是機(jī)械制圖教學(xué)中的難點(diǎn)，在截交線和相貫線的教學(xué)中，以往大部分學(xué)生對相貫線的形成及形狀都難以理解，以致在畫相貫線時經(jīng)常出錯。我們利用Inventor軟件的參數(shù)化功能改變形體的形狀和尺寸，就可以觀察截交線和相貫線的變化情況，這樣學(xué)生們從不同的角度觀察形體，既可以了解截交線和相貫線的產(chǎn)生，還可以快速的生成二維圖形，極大地增強(qiáng)了學(xué)生的空間想象能力，也提高了學(xué)習(xí)興趣和效率。

例如在講到切割體時，在繪制在圓臺上產(chǎn)生的截交線時，有的同學(xué)直接畫成了一條直線，但實(shí)際的截交線是一條雙曲線。為了提高學(xué)生的空間想象力，便于學(xué)生直觀觀察，在fx參數(shù)表中將槽寬參數(shù)值d7變大，分別設(shè)置為8mm，12mm，14mm，我們可以從生成的二維圖形中清楚地看出截交線的形狀變化。

2.3 裝配圖中的應(yīng)用

裝配圖是整個機(jī)械制圖教學(xué)中最后一部分要點(diǎn)和難點(diǎn)，我校機(jī)電專業(yè)的學(xué)生在學(xué)期末還要進(jìn)行一周時間的測繪和裝配圖的繪制，那么要完成裝配圖的繪制，首先要對裝配體的結(jié)構(gòu)和功能有所了解，還要熟悉裝配體的裝配和拆卸的順序。在實(shí)際教學(xué)過程中，這個過程只能通過掛圖或幻燈片進(jìn)行講解，沒有形象直觀的感覺，只能初步了解各零件之間的相對位置情況，對整個裝配的過程還是無法搞清楚。

我們利用Inventor軟件提供的表達(dá)視圖的功能就可解決這個難題。如下圖5所示夾緊卡爪的表達(dá)視圖，它可以動態(tài)演示出夾緊卡爪裝配體的拆卸和裝配順序和過程，還能清楚地將各個零件間的裝配位置關(guān)系表達(dá)出來。而且在Inventor表達(dá)視圖中還有一個很強(qiáng)大的功能，創(chuàng)建動畫功能，這樣我們可以動態(tài)地模擬整個裝配過程，非常逼真形象，它能保存成動畫文件格式，方便演示播放。

2.4 工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽中的應(yīng)用

我校機(jī)電專業(yè)學(xué)生已連續(xù)四年參加全省中職生技能大賽工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)項(xiàng)目的比賽，并代表省參加全國性的比賽，取得了優(yōu)異的成績，在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)比賽中所使用的三維設(shè)計(jì)軟件就是Inventor。我們知道現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)就是基于特征的三維建模，因此在機(jī)械制圖課程教學(xué)中，我們一直在引入CAD技術(shù)，利用功能強(qiáng)大的Inventor軟件幫助學(xué)生逐步建立起空間想象力，把學(xué)生的創(chuàng)新思維充分發(fā)揮在動感多姿的三維世界里。

總之，在機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖課程教學(xué)中充分運(yùn)用Inventor軟件強(qiáng)大的參數(shù)化建模功能，形成動態(tài)逼真的三維顯示，這使老師在備課過程中將Inventor制作的模型和動畫作為多媒體課件的素材，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，也鍛煉了學(xué)生的空間想象能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使原本專業(yè)性強(qiáng)較枯燥的制圖課變得生機(jī)盎然。

[1] 陳伯雄，Inventor機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)，人民郵電出版社，2002

[2] 錢可強(qiáng)，機(jī)械制圖，高等教育出版社，2003

[3] 胡仁喜等，Inventor9中文版機(jī)械設(shè)計(jì)高級應(yīng)用實(shí)例，機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[4] 歐特克，Autodesk Inventor2011基礎(chǔ)培訓(xùn)教程，電子工業(yè)出版社，2011

Introduction to Inventor application in mechanical specialized course teaching

Li Na
（Shijiazhuang engineering school of mechanical and electrical engineering，Hebei Shijiazhuang，050061）

The article introduces Autodesk Inventor of three-dimensional design software function,this paper discusses the Inventor software powerful modeling capabilities in the application of "mechanical drawing" course teaching,stimulate students' interest in learning,cultivate space imagination and creative thinking ability.Solve the disadvantages of the traditional teaching way of drawing, method,according to the modern multimedia technology, the development of the computer aided teaching and the teaching requirements,using computer assisted instruction instead of all kinds of charts and physical model,can make up for these deficiencies,so as to improve the effect of classroom teaching.

Inventor; Mechanical drawing;Modeling;Space to imagine