帶式輸送機(jī)托輥實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

馬齊江 王波 盧淑群 潘廣香 崔平安 劉金臨

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為課程教學(xué)的重要組成部分，面臨實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程抽象、實(shí)驗(yàn)用具不足等難題，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。以帶式輸送機(jī)托輥設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為例，利用AutoCAD和VB軟件開(kāi)發(fā)出實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，此平臺(tái)可根據(jù)輸入的基本設(shè)計(jì)參數(shù)快速繪制出托輥的圖紙，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段直觀形象，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生計(jì)算機(jī)編程的意識(shí)和思維。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；帶式輸送機(jī)托輥；實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）11-0276-03

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，而作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有很大的比重，因此，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量對(duì)于學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)至關(guān)重要[1-3]。然而，目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)內(nèi)容陳舊，讓學(xué)生自己發(fā)揮的機(jī)會(huì)很少，無(wú)法吸引學(xué)生，更無(wú)法激發(fā)他們思考問(wèn)題和分析問(wèn)題，最后使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得枯燥無(wú)味[4]。其次，實(shí)驗(yàn)基本上以教師講解為主，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程抽象，學(xué)生不能直觀地了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)整個(gè)流程。再者，隨著高校招生規(guī)模急劇擴(kuò)大，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)用具愈發(fā)緊張，從而難以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。在此背景下，如何提高機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的難題亟待解決。

計(jì)算機(jī)軟件為解決此問(wèn)題提供了一個(gè)思路，具體而言，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)工程經(jīng)典案例，開(kāi)發(fā)出機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可解決目前機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程抽象、實(shí)驗(yàn)用具不足等難題。針對(duì)此，本文以帶式輸送機(jī)托輥設(shè)計(jì)為例，利用AutoCAD和VB軟件開(kāi)發(fā)出實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，為提高機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果提供了一種思路。

一、教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

按照托輥的外型結(jié)構(gòu)可將托輥分為平行托輥、緩沖托輥和槽型托輥，運(yùn)用最為普遍的為平行托輥和緩沖托輥，因此，本文主要針對(duì)此兩種托輥進(jìn)行教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)，其主要設(shè)計(jì)步驟如圖1所示，主要包括VB用戶界面的搭建、參數(shù)化輸入模塊的設(shè)置、繪圖模塊的連接[5]。

1.主界面的搭建。首先打開(kāi)VB6，進(jìn)入主界面之后，新建標(biāo)準(zhǔn)EXE工程，為了順利和Auto CAD實(shí)現(xiàn)對(duì)接，點(diǎn)擊“工程菜單”，單擊選擇“引用”，接著選擇“Auto CAD 2014 Type library”點(diǎn)擊確定。打開(kāi)程序，進(jìn)入VB的編輯器，首先創(chuàng)建兩個(gè)功能模塊，加載ActiveX相應(yīng)控件，設(shè)置相關(guān)屬性，可得到如圖2所示的用戶登錄界面和圖3所示的托輥選型設(shè)計(jì)界面。其中，用戶登錄界面可連接托輥選型設(shè)計(jì)界面，而托輥選型設(shè)計(jì)界面連接具體托輥設(shè)計(jì)對(duì)話框。

2.托輥設(shè)計(jì)對(duì)話框的設(shè)計(jì)。對(duì)話框?qū)儆谝环N人機(jī)交互式界面，具有操作方便、易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，在系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到，而VB可以快速搭建對(duì)話框，如圖4和圖5所示的平行托輥設(shè)計(jì)對(duì)話框和緩沖托輥對(duì)話框，再根據(jù)需要對(duì)不同的對(duì)話框進(jìn)行編輯。VB6提供了很多ActiveX控件供使用者使用，針對(duì)水平托輥和緩沖托輥兩種類(lèi)型實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的幾個(gè)主要尺寸：托輥長(zhǎng)度、托輥直徑、扁長(zhǎng)、軸徑、軸肩、扁寬、倒角、f值、c值等對(duì)不同對(duì)話框進(jìn)行編輯。此處，f值為軸肩到托輥的距離，c值為托輥到扁的距離。其中，先在界面中輸入相關(guān)參數(shù)（又稱(chēng)初始化數(shù)據(jù)），接著點(diǎn)擊“繪圖”命令，將啟動(dòng)“繪圖”主函數(shù)體。

3.托輥繪圖程序設(shè)計(jì)及運(yùn)行步驟。對(duì)話框幅面設(shè)計(jì)完成之后，要求系統(tǒng)對(duì)用戶的輸入進(jìn)行響應(yīng)，這就要求進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)，此處需要應(yīng)用到VB特有的編程語(yǔ)言，程序的編輯中需要?jiǎng)?chuàng)建圖形中的直線、圓等實(shí)體對(duì)象，還需創(chuàng)建圖層、顏色、線型等非實(shí)體對(duì)象，并且還要進(jìn)行工程的標(biāo)注、塊的插入和文本的輸入等，對(duì)于有固定公式，直接將公式編入程序。對(duì)于更復(fù)雜的則用數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的方法根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣和圖樣中各部分之間的參數(shù)關(guān)系，調(diào)用不同的繪圖語(yǔ)句，如直線用AddLine創(chuàng)建、圓用AddCircle創(chuàng)建、圓弧用AddArc創(chuàng)建、文本用AddTect創(chuàng)建等。當(dāng)設(shè)計(jì)參數(shù)改變時(shí)，它們之間的基本關(guān)系是不變的。為了讓整個(gè)程序看起來(lái)更加簡(jiǎn)潔，易于管理，需要在編寫(xiě)圖形程序之前，在原有工程的基礎(chǔ)下添加幾個(gè)模塊，即CADModStyle模塊、CADModUnity模塊和和MainMod模塊，這些模塊用來(lái)放置公共函數(shù)體。其中，CADModStyle模塊專(zhuān)門(mén)放置字體樣式、圖層樣式、標(biāo)注樣式的函數(shù)代碼；CADModUnity模塊專(zhuān)門(mén)放置各種函數(shù)體，比如直線、標(biāo)注、文字、計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)等；MainMod模塊專(zhuān)門(mén)放置CAD主連接函數(shù)體[6-8]。

二、運(yùn)行實(shí)例

1.水平托輥設(shè)計(jì)實(shí)例。打開(kāi)編寫(xiě)好的VB程序，點(diǎn)擊運(yùn)行，檢查有無(wú)錯(cuò)誤提示，無(wú)錯(cuò)誤提示，登錄用戶界面，進(jìn)入托輥選型設(shè)計(jì)界面；點(diǎn)擊平行托輥，進(jìn)入到平行托輥設(shè)計(jì)初始化對(duì)話框，并輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，如圖6所示；單擊“繪圖”，打開(kāi)AutoCAD程序，移動(dòng)光標(biāo)在任意位置單擊，顯示水平托輥二維圖，如圖7所示。

2.緩沖托輥設(shè)計(jì)實(shí)例。參照2.1所示的水平托輥設(shè)計(jì)實(shí)例，同樣在緩沖托輥設(shè)計(jì)對(duì)話框輸入基本參數(shù)，單擊“繪圖”，可在AutoCAD中得到如圖8所示的緩沖托輥二維圖。

三、結(jié)論

以帶式輸送機(jī)托輥設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為例，利用AutoCAD和VB軟件開(kāi)發(fā)出實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)水平托輥和緩沖托輥二維圖的快速繪制，此教學(xué)平臺(tái)擁有人機(jī)交互式操作界面，操作簡(jiǎn)單、人機(jī)交互性好。在托輥基本參數(shù)計(jì)算完成之后，應(yīng)用此教學(xué)平臺(tái)，可以讓學(xué)生直觀了解托輥二維圖的繪制，提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生計(jì)算機(jī)編程的意識(shí)和思維。此外，本文的研究結(jié)果為目前機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程抽象、實(shí)驗(yàn)用具不足等難題的解決提供了一條思路。

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