Autodeskinventor在机械制图教学中的应用
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作者:张亚平
摘 要：针对《机械制图》课程中存在的难点问题，有必要将Autodesk Inventor实体设计软件引入到该课程的教学中来，利用Inventor造型快速的特点，帮助学生加深对教材内容的理解。
关键词：Autodesk Inventor; 机械制图; 课程教学
中图分类号：TH126-4 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2019）02-113-001
一、引言
随着计算机辅助教学CAI的深入开展，计算机三维造型软件在机械制图教学中的应用越来越受到各个职业学校机械制图教研组的重视，各种各样的计算机辅助教学方式层出不穷。但是，如何充分利用计算机强大的应用功能，将学生从被动的学习状态中解脱出来，取而代之以主动的和趣味性的学习方式，就成为每一个机械制图教学工作者努力追求的目标。在机械制图中，所适用的制图软件很多，其中有AutoCAD，Inventor，UG，Pro/Engineer，SolidWorks等等。这些软件各有优缺点，但总体来说都是为了达到相同的目的，绘制出工程图样或者机械模型。AutoCAD和Inventor都是美国Autodesk公司推出的设计软件，AutoCAD操作简单，容易上手，主要应用在二维绘图和基本的三维设计当中，Inventor不仅拥有AutoCAD的功能，在三维设计中的功能也很大强大。因此，会使用AutoCAD的人用Inventor也就非常得心应手。Inventor是在AutoCAD的基础上加入ANSYS技术支持的FEA功能，以及一些专业的功能模块，可以直接将二维机械图样转换成三维模型，使图样更加生动形象化，便于读图。我尝试利用AutodeskInventor机械设计软件直观、清楚地表达所学内容，学生能更好地掌握机械制图的基础知识、基础投影理论，提高视图能力及空间想象能力，能更容易看懂机械零件图和装配图。
二、机械制图教学的常见难点
机械制图培养学生空间想象力的直接途径是模型，教学模型不足，是阻碍教学的最大障碍。机械制图作为专业基础课，一般都在技工学校一年级开设，学生刚初中毕业，没有经过实践的锻炼，头脑中的立体概念很少。因而在投影理论的学习中感到比较费劲，往往由平面投影想不出物体的立体形状。在培养和启发学生的空间相象能力和构思能力上，教学手段较为单一，内容多以静态为主，无法表现丰富多彩的三维动态对象，使学生难以形成完整的空间概念。而现在传统教育的模式下，相对于基础比较差的少数学生来说，因为空间相象能力的缺乏而看不懂二维图，导致丧失学习机械制图的信心。
三、Inventor软件在机械制图教学中的应用
1.在“组合体三视图”教学中的应用
三视图之间符合“长对正、高平齐、宽相等”的投影规律，这一重要规律也是画图和读图的依据。可是在教学过程中，如何让学生将实体模型与三视图之间正确转换，并能将形体的方位、尺寸对应关系理解透彻，只是牢记这个投影规律是远远不够的。由于目前机械制图课时的减少，对点、线、面的投影基本上省略，因为在学习过程中很多学生无法搞清楚物体的表面对投影面的位置关系和对投影面的投影特性，所以绘制出的物体三视图往往是不正确的。
利用Inventor软件所提供的功能可以很方便地建立起物体模型，学生可以轻松的观察物体各个角度的结构变化，正确判断出物体表面与投影面的关系，这样帮助学生建立空间想象力，并且通过三维建模后直接形成二维图形，解决绘制三视图的难题。
平面立体可以通过“投影几何元”这个菜单很直观的得到三视图。方法如下：首先依次选择三个平面作为三个投影面，在右键菜单选择“新建草图”，进入到绘制草图状态，再选择“投影几何图元”的功能，依次选择物体的各个表面，并加以确认，结果，物体在投影面上的投影（视图）就自动创建了。这一过程直观地显示出物体的表面与投影面的位置关系及其投影特性。“投影几何图元”的功能相当于画法几何中的“正投影”。
2.在相贯线和截交线教学中的应用
相贯线、截交线是读图与制图的难点和重点，也是学生视图和读图应具备的基本知识。比如在学习圆锥表面和圆柱表面相交的相贯线时，如果借助inventor进行教学，利用inventor建立的三维模型，这样相贯线就会自动显示出来，直观性增强。并且教师结合三维实体与二维图形很容易指出截交线和相贯线上的特殊点，并讲解其画法。三维实体模型提高了图形的直观性和可观性，并能对局部或整体进行自由缩放、自由旋转实体，使学生看清重点部分或局部结构的形状。而相贯线中圆柱与圆柱正交时，两圆柱的直径发生变化时相贯线的变化趋势也能直观地体现出来，借助Autodesk Inventor参数化等特性，很容易让学生理解这部分内容，很好地满足了教学的需要。
3.三维模型在装配体教学中的应用
在机械制图这门课程中，学生不仅需要掌握基本的识图和绘图原理与方法，培养空间想象能力，同时要通过画图提高学生的识图能力。讲解装配图的装配关系时，老师讲解的流程是：让学生通过装配图二维工程图纸的阅读，了解装配体的名称、用途、机构及工作原理，理清零件之间的连接关系及装配关系，各零件的结构形状和作用，想象出装配体各零件的动作过程，这对于理论基础较差的中职学校来说很难。
如果借助上面建立的三维模型库，把要讲解的装配图调出来，例如减速器，这样可以把图形形象地展现在学生的面前，让学生能够把抽象的思维过程简化为形象的分析理解，进而明确装配体各零件之间的连接和装配关系，使学习效果明显提高。
另外，利用Autodesk Invento软件提供的机构运动仿真功能使三维模型库中的装配体进行运动仿真，帮助学生理解装配体中零件间的关系、机构的工作原理等，使教學内容清晰、生动，可进一步巩固学生的识图和制图能力
四、结束语
通过把机械制图课程分解为若干个工作过程，并在授课过程中全面应用inventor软件进行辅助教学，这对于机械制图课程的教学是一种尝试。由此可以将机械制图教学中的难点、重点内容以直观、生动的形式展示在学生面前，充分调动了学生的学习积极性，极大地提高学生的空间想象能力和空间思维能力，并且还可以初步了解一些设计和制造的知识，为后续的专业课程做好铺垫。
参考文献：
[1]王幼龙.机械制图，高等教育出版社
[2]陈伯雄.Inventor机械设计解析与实战，化学工业出版社
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