Autodeskinventor在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

張亞平

摘 要：針對《機(jī)械制圖》課程中存在的難點(diǎn)問題，有必要將Autodesk Inventor實(shí)體設(shè)計(jì)軟件引入到該課程的教學(xué)中來，利用Inventor造型快速的特點(diǎn)，幫助學(xué)生加深對教材內(nèi)容的理解。

關(guān)鍵詞：Autodesk Inventor; 機(jī)械制圖; 課程教學(xué)

中圖分類號(hào)：TH126-4 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2019）02-113-001

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAI的深入開展，計(jì)算機(jī)三維造型軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用越來越受到各個(gè)職業(yè)學(xué)校機(jī)械制圖教研組的重視，各種各樣的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式層出不窮。但是，如何充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的應(yīng)用功能，將學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)中解脫出來，取而代之以主動(dòng)的和趣味性的學(xué)習(xí)方式，就成為每一個(gè)機(jī)械制圖教學(xué)工作者努力追求的目標(biāo)。在機(jī)械制圖中，所適用的制圖軟件很多，其中有AutoCAD，Inventor，UG，Pro/Engineer，SolidWorks等等。這些軟件各有優(yōu)缺點(diǎn)，但總體來說都是為了達(dá)到相同的目的，繪制出工程圖樣或者機(jī)械模型。AutoCAD和Inventor都是美國Autodesk公司推出的設(shè)計(jì)軟件，AutoCAD操作簡單，容易上手，主要應(yīng)用在二維繪圖和基本的三維設(shè)計(jì)當(dāng)中，Inventor不僅擁有AutoCAD的功能，在三維設(shè)計(jì)中的功能也很大強(qiáng)大。因此，會(huì)使用AutoCAD的人用Inventor也就非常得心應(yīng)手。Inventor是在AutoCAD的基礎(chǔ)上加入ANSYS技術(shù)支持的FEA功能，以及一些專業(yè)的功能模塊，可以直接將二維機(jī)械圖樣轉(zhuǎn)換成三維模型，使圖樣更加生動(dòng)形象化，便于讀圖。我嘗試?yán)肁utodeskInventor機(jī)械設(shè)計(jì)軟件直觀、清楚地表達(dá)所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生能更好地掌握機(jī)械制圖的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)投影理論，提高視圖能力及空間想象能力，能更容易看懂機(jī)械零件圖和裝配圖。

二、機(jī)械制圖教學(xué)的常見難點(diǎn)

機(jī)械制圖培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的直接途徑是模型，教學(xué)模型不足，是阻礙教學(xué)的最大障礙。機(jī)械制圖作為專業(yè)基礎(chǔ)課，一般都在技工學(xué)校一年級開設(shè)，學(xué)生剛初中畢業(yè)，沒有經(jīng)過實(shí)踐的鍛煉，頭腦中的立體概念很少。因而在投影理論的學(xué)習(xí)中感到比較費(fèi)勁，往往由平面投影想不出物體的立體形狀。在培養(yǎng)和啟發(fā)學(xué)生的空間相象能力和構(gòu)思能力上，教學(xué)手段較為單一，內(nèi)容多以靜態(tài)為主，無法表現(xiàn)豐富多彩的三維動(dòng)態(tài)對象，使學(xué)生難以形成完整的空間概念。而現(xiàn)在傳統(tǒng)教育的模式下，相對于基礎(chǔ)比較差的少數(shù)學(xué)生來說，因?yàn)榭臻g相象能力的缺乏而看不懂二維圖，導(dǎo)致喪失學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的信心。

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

1.在“組合體三視圖”教學(xué)中的應(yīng)用

三視圖之間符合“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(gè)投影規(guī)律是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于目前機(jī)械制圖課時(shí)的減少，對點(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(gè)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)生建立空間想象力，并且通過三維建模后直接形成二維圖形，解決繪制三視圖的難題。

平面立體可以通過“投影幾何元”這個(gè)菜單很直觀的得到三視圖。方法如下：首先依次選擇三個(gè)平面作為三個(gè)投影面，在右鍵菜單選擇“新建草圖”，進(jìn)入到繪制草圖狀態(tài)，再選擇“投影幾何圖元”的功能，依次選擇物體的各個(gè)表面，并加以確認(rèn)，結(jié)果，物體在投影面上的投影（視圖）就自動(dòng)創(chuàng)建了。這一過程直觀地顯示出物體的表面與投影面的位置關(guān)系及其投影特性?！巴队皫缀螆D元”的功能相當(dāng)于畫法幾何中的“正投影”。

2.在相貫線和截交線教學(xué)中的應(yīng)用

相貫線、截交線是讀圖與制圖的難點(diǎn)和重點(diǎn)，也是學(xué)生視圖和讀圖應(yīng)具備的基本知識(shí)。比如在學(xué)習(xí)圓錐表面和圓柱表面相交的相貫線時(shí)，如果借助inventor進(jìn)行教學(xué)，利用inventor建立的三維模型，這樣相貫線就會(huì)自動(dòng)顯示出來，直觀性增強(qiáng)。并且教師結(jié)合三維實(shí)體與二維圖形很容易指出截交線和相貫線上的特殊點(diǎn)，并講解其畫法。三維實(shí)體模型提高了圖形的直觀性和可觀性，并能對局部或整體進(jìn)行自由縮放、自由旋轉(zhuǎn)實(shí)體，使學(xué)生看清重點(diǎn)部分或局部結(jié)構(gòu)的形狀。而相貫線中圓柱與圓柱正交時(shí)，兩圓柱的直徑發(fā)生變化時(shí)相貫線的變化趨勢也能直觀地體現(xiàn)出來，借助Autodesk Inventor參數(shù)化等特性，很容易讓學(xué)生理解這部分內(nèi)容，很好地滿足了教學(xué)的需要。

3.三維模型在裝配體教學(xué)中的應(yīng)用

在機(jī)械制圖這門課程中，學(xué)生不僅需要掌握基本的識(shí)圖和繪圖原理與方法，培養(yǎng)空間想象能力，同時(shí)要通過畫圖提高學(xué)生的識(shí)圖能力。講解裝配圖的裝配關(guān)系時(shí)，老師講解的流程是：讓學(xué)生通過裝配圖二維工程圖紙的閱讀，了解裝配體的名稱、用途、機(jī)構(gòu)及工作原理，理清零件之間的連接關(guān)系及裝配關(guān)系，各零件的結(jié)構(gòu)形狀和作用，想象出裝配體各零件的動(dòng)作過程，這對于理論基礎(chǔ)較差的中職學(xué)校來說很難。

如果借助上面建立的三維模型庫，把要講解的裝配圖調(diào)出來，例如減速器，這樣可以把圖形形象地展現(xiàn)在學(xué)生的面前，讓學(xué)生能夠把抽象的思維過程簡化為形象的分析理解，進(jìn)而明確裝配體各零件之間的連接和裝配關(guān)系，使學(xué)習(xí)效果明顯提高。

另外，利用Autodesk Invento軟件提供的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真功能使三維模型庫中的裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，幫助學(xué)生理解裝配體中零件間的關(guān)系、機(jī)構(gòu)的工作原理等，使教學(xué)內(nèi)容清晰、生動(dòng)，可進(jìn)一步鞏固學(xué)生的識(shí)圖和制圖能力

四、結(jié)束語

通過把機(jī)械制圖課程分解為若干個(gè)工作過程，并在授課過程中全面應(yīng)用inventor軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，這對于機(jī)械制圖課程的教學(xué)是一種嘗試。由此可以將機(jī)械制圖教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容以直觀、生動(dòng)的形式展示在學(xué)生面前，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，極大地提高學(xué)生的空間想象能力和空間思維能力，并且還可以初步了解一些設(shè)計(jì)和制造的知識(shí)，為后續(xù)的專業(yè)課程做好鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

[1]王幼龍.機(jī)械制圖，高等教育出版社

[2]陳伯雄.Inventor機(jī)械設(shè)計(jì)解析與實(shí)戰(zhàn)，化學(xué)工業(yè)出版社