典型零件公差配合的多媒體教學動畫設計研究

張復旺，王伯平，劉 娜，韓 威

（太原科技大學機械工程學院，山西 太原 030024）

0 引 言

《互換性與技術測量》(簡稱公差與配合)是高等院校機械類、儀器儀表類和機電相結合專業類必修的主干技術基礎課程，是與機械工業發展緊密相聯系的基礎學科[1]。目前公差課程的教學仍然是以書本教學為主，多媒體教學本課程不多，即使用多媒體，也只是主要的文字類多媒體居多，教學重點難點沒有演示，運用形象直觀的動畫軟件教學缺乏，影響教學效果和教學質量。計算機輔助教學是將計算機技術用于傳統的課堂教學。它利用計算機強大的數值計算、存儲能力、多媒體展示及動畫功能，將各種數值、文字、聲音、圖像和動畫有機結合，產生一種和諧的環境。其表現形式靈活、多樣、突出重點、形象生動、趣味性好，用于課程教學可以收到事半功倍的效果。為此我們開展了此課程多媒體教學動畫的設計研究。

1 典型零件公差配合教學動畫研究的主要內容

典型零件的公差配合是《互換性與技術測量》課程中的一個重要部分，針對典型零件公差配合主要內容，按教學大綱的要求，結合教師多年的教學經驗及體會，確定出教學重點并首先進行了動畫的腳本設計。如在這些內容中要求學生掌握了解生產公差、保證公差、驗收極限的定義以及測量誤差對測量結果的影響；光滑極限量規形狀對檢驗結果的影響、用量規測量工件的合格性和量規的公差；滾動軸承的內、外徑的公差帶配合特點、滾動軸承的游隙和滾動軸承負荷類型分析；平面尺寸鏈、并聯、串聯、混聯尺寸鏈和工藝尺寸鏈、尺寸鏈的建立以及用完全互換法計算尺寸鏈和用調整法解尺寸鏈；圓錐結合的特點、種類及主要參數、圓錐配合誤差分析以及相配合的圓錐公差標注；螺紋的基本牙型和幾何參數、螺紋中徑合格性判斷、梯形螺紋的幾何參數、螺紋幾何參數誤差對互換性的影響和螺紋的公差帶；普通平鍵和半圓鍵聯結結構、單鍵對稱度誤差檢測、矩形花鍵的形位公差、單鍵聯結的公差配合、矩形花鍵的定心方式；齒輪齒距累積總偏差、齒廓總偏差測量、徑向綜合總偏差測量、齒輪副的傳動側隙和齒輪徑向圓跳動及檢測等。

2 多媒體教學動畫的設計開發

為彌補傳統教學在立體感和動態感方面的不足，我們在制作多媒體課件中，利用二維和三維動畫效果再現課程的重點內容，這樣既可以將教師從繁重的傳統教學模式中解放出來，又能進行形象生動的教學，使學生易學易懂，激發學生的學習興趣。

通過運用flash軟件，創新設計出公差課程中典型零件公差配合的系列動畫，使學生更容易地的了解光滑工件尺寸檢驗及量規設計、滾動軸承的公差和配合、圓錐的公差配合及檢測、螺紋公差及檢測、鍵和花鍵的公差與配合、圓柱齒輪傳動公差及檢測等內容。比較確切地理解基本術語與定義，了解選用公差與配合的原則和方法及幾何測量的原理與應用等。通過交互式的動畫操作演示實驗，可以把具體測量操作過程展示給學生，如可以用于交互式演示實驗的齒距徑向綜合偏差測量動畫，就能極大地增加學生學習的興趣，增強對測量過程、方法、步驟的認識。以動態代替靜態，學生易于理解、接受。教與學雙方的參與調動了學生的學習積極性，不但提高了教學質量，而且提高了效率，為加大信息量提供了條件。

對于以上的主要內容，我們開發了多媒體動畫演示軟件，現在以圓錐直徑誤差影響配合的分析為例介紹腳本設計。首先制作一個按鈕去控制動畫，當第一次按按鈕，出現圖和圖上的文字；當第二次按按鈕，外圓錐直徑變大，b也變大；當第三次按按鈕，直徑變小，b也變小。然后我們制作了一個返回按鈕，當演示完動畫，點擊返回按鈕，回到初始畫面，見圖1。

圖1 圓錐直徑誤差影響配合

再以量規測量工件合格性演示為例，光滑極限量規分通端（通規）和止端（止規）。測量時，如果通端能通過工件，止端不能通過工件，工件合格；如果通端和止端都能通過工件或都不能通過工件，則工件不合格。首先我們用flash軟件設計制作兩個元件，分別為孔和量規。然后設計制作三個影片，分別為用量規測量時工件合格的動畫，量規通端和止端都能通過工件時工件不合格動畫，量規通端和止端都不能通過工件時工件不合格動畫，見圖2。并且給三個影片命名為a1、a2、a3。然后制作三個按鈕，分別命名為 button1、button2、button3，分別去控制三個動畫[2]。實現動畫的部分程序如下：

然后設計整個動作的時間安排，光滑極限量規測量工件合格時整個動畫的動作設計以及貞的分配見表1。

表1 量規測量工件合格時整個動畫的動作設計以及貞的分配

圖2 光滑極限量規測量

3 結束語

論述了利用計算機對文字、圖形、圖像、動畫、聲音等信息的處理，運用Flash軟件設計開發了典型零件公差配合的多媒體系列動畫，并結合精心的內容編排和設計，將枯燥的文字內容以豐富多彩的形式展現并應用于課程教學中，能夠激發學生的學習興趣，提高教學質量，收到較好的教學效果。

[1] 王伯平.互換性與測量技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 時延鵬.Adobe Flash CS3動畫設計與制作技能案例教程[M].北京：科學出版社，2010.