基于pro/E的減速器機械設計輔助教學軟件的設計

黃家軍 劉靜華 姜海翔 舒移芳

摘要通過計算機輔助教學軟件，可以將一些抽象、復雜的結構直觀和形象的方式表示出來，增加學生學習的興趣和對知識點的理解。通過pro/E對一個實際的工業用二級減速器產品進行三維建模，針對機械設計教材中的內容對零件部件進行詳細的介紹和說明，并制作虛擬裝配和虛擬拆卸動畫來顯示操作的過程，最后用AuthorWare制作界面方便使用。

關鍵詞pro/E減速器機械設計虛擬裝配虛擬拆卸

中圖分類號：G43文獻標識碼：A文章編號：1002-7661（2012）20-0031-02

機械設計基礎是機械類專業的一門必修專業基礎課程，在教學過程中起著承前啟后的重要橋梁作用，是學生學習后續專業課的重要基礎。本課程不但有很強的理論性，還具有很強的實踐性。減速器是機械設計基礎中的一個典型的教具，它具有典型的機械傳動機構和機械零件結構。在以往的教學過程中，教師僅僅通過平面圖來講解各個部分的結構和設計要求；有的學校可以為學生提供減速器的模型進行拆解訓練，來增強認識，但由于首先知識的學習和拆裝實驗在時間和空間上不合拍，影響學生對知識點的理解和吸收；其次在實際拆卸過程中，很多結構由于設計的要求不易拆卸，同樣影響了學生的直觀認識。

通過采用pro/E軟件對減速器進行三維建模，然后模擬減速器的虛擬拆卸和裝配過程。在上課期間就直接將減速器零部件實體顯示在學生面前，針對零件具體講解各部分的結構和設計中應注意的問題，可使學生直觀地看到各部分結構，對設計要點和注意點有了形象的認識，有效地提高了教學的質量和增加了學習的效果。

一、減速器機械設計輔助教學軟件的設計

減速器是一種用于原動機與工作機之間的封閉式機械傳動裝置，主要用于改變輸出轉速、增大輸出扭矩和改變運轉方向，目前已成為一種應用廣泛的專用部件。減速器部件由箱體、傳動軸、齒輪。軸承和連接組成?；竞w了機械設計中的零件設計內容。通過對減速器零部件的建模和裝配，在課堂上可以調用該零件來講解，例如在軸的設計中，調用軸的實體模型，對比講解在設計過程要注意什么問題，設計的重點和要點。在機械設計課程設計中可以顯示裝配后的結構和裝配拆卸的過程。

Pro/Engineer是美國PTC（Parametric Technology Corporation）公司開發的功能強大、內容豐富的大型CAD/CAM集成軟件，以其強大的三維處理功能、顯著的尺寸驅動下的參數化設計、特征建模及單一數據庫等特點，在目前的三維造型軟件領域中占有重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業界的認可和推廣，是現今最成功的CAD/CAM軟件之一。

Authorware是一套多媒體制作軟件，它使用流程線以及一些工具圖標，實現高效的多媒體管理機制和豐富的交互方式，尤其適合制作多媒體輔助教學（CAI）課件。Authorware具有的對流程可視化編程功能、流程圖式的程序結構，能直觀形象地體現教學思想，反映程序執行的過程。

通過pro/E對一例石油工業用二級減速器的零部件建模，生成exe可執行文件，然后在AuthorWare直接調用顯示，完成以下功能（1）演示減速器零件的3D模型；（2）演示減速器組件3D模型；（3）主要零部件的設計要點和思考復習題；（4）演示減速器的整個裝配過程；（5）演示減速器的整個拆卸過程。

整個軟件的交互性、智能性好，內容豐富，體積小，運行速度快，方便老師在課堂講授中使用。

二、減速器虛擬拆裝過程的設計

1.減速器形式和參數

圖一減速器結構簡圖

2.減速器零部件的建模

通過Pro/E軟件中特征命令和工程特征命令，很方便的生成減速器的零部件實體模型。

3.減速器虛擬裝配和拆卸流程設計

減速器的裝配流程如下圖二減速器裝配流程圖：

減速器的拆卸流程為裝配流程圖的逆過程。

4.減速器虛擬裝配和拆卸的實現

在Pro／E的裝配環境中進行虛擬裝配動畫仿真很方便。在組件模式下，通過“工具”“動畫”菜單進入動畫模式，把各個零部件按照裝配的反順序，拉放到同一時刻的一個位置，進行拍照生成關鍵幀。最后把各個關鍵幀按順序排列即可。

三、軟件界面的設計

為了得到良好的使用性能和交互性能，軟件采用AuthorWare設計界面來展示減速器零部件的實體。通過選擇不同的菜單，對應顯示各個零部件的實體，對于每一個零部件的實體，根據機械設計的方法和要求給出了較為詳細的說明，方便學生自學，在說明后面還給出了一定數量的思考題，方便老師在課堂上講解或提問。

圖三 零件結構界面

四、結束語

機械設計輔助教學軟件，通過用Pro/E軟件對減速器實體進行建模，并完成了它的虛擬裝配和拆卸過程的動畫仿真，用AuhorWare軟件設計界面，具有良好的交互性能。通過使用本軟件教學，使學生對常見的機械零件有了直觀的感性認識，對裝配工藝規程的設計和減速器的裝配和拆卸順序有了深刻的了解，提高了授課的效果和質量。

通過使用本軟件教學，提高了學生在機械設計學習上興趣，學生的成績相比原來有了一定提高。尤其是在機械設計課程設計中，對于結構的設計能力有了很大的提高，完全杜絕了一些在原來設計過程中出現的常識性問題和簡單的結構性錯誤問題，對提高教學質量起到了重要的作用。

參考文獻：

[1] 濮良貴，紀名剛.機械設計，第七版[M].北京：高等教育出版社，2001（2006重印）.

[2] 鐘建林. Pro/ENGNEER2000i零件造型實用教程[M]. 北京：機械工業出版社，2001.

[3]成大先.機械設計手冊[M]. 化學工業出版社，2004.

（責任編輯劉紅）