Autodeskinventor在機械制圖教學中的應用

張亞平

摘 要：針對《機械制圖》課程中存在的難點問題，有必要將Autodesk Inventor實體設計軟件引入到該課程的教學中來，利用Inventor造型快速的特點，幫助學生加深對教材內容的理解。

關鍵詞：Autodesk Inventor; 機械制圖; 課程教學

中圖分類號：TH126-4 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1006-3315（2019）02-113-001

一、引言

隨著計算機輔助教學CAI的深入開展，計算機三維造型軟件在機械制圖教學中的應用越來越受到各個職業學校機械制圖教研組的重視，各種各樣的計算機輔助教學方式層出不窮。但是，如何充分利用計算機強大的應用功能，將學生從被動的學習狀態中解脫出來，取而代之以主動的和趣味性的學習方式，就成為每一個機械制圖教學工作者努力追求的目標。在機械制圖中，所適用的制圖軟件很多，其中有AutoCAD，Inventor，UG，Pro/Engineer，SolidWorks等等。這些軟件各有優缺點，但總體來說都是為了達到相同的目的，繪制出工程圖樣或者機械模型。AutoCAD和Inventor都是美國Autodesk公司推出的設計軟件，AutoCAD操作簡單，容易上手，主要應用在二維繪圖和基本的三維設計當中，Inventor不僅擁有AutoCAD的功能，在三維設計中的功能也很大強大。因此，會使用AutoCAD的人用Inventor也就非常得心應手。Inventor是在AutoCAD的基礎上加入ANSYS技術支持的FEA功能，以及一些專業的功能模塊，可以直接將二維機械圖樣轉換成三維模型，使圖樣更加生動形象化，便于讀圖。我嘗試利用AutodeskInventor機械設計軟件直觀、清楚地表達所學內容，學生能更好地掌握機械制圖的基礎知識、基礎投影理論，提高視圖能力及空間想象能力，能更容易看懂機械零件圖和裝配圖。

二、機械制圖教學的常見難點

機械制圖培養學生空間想象力的直接途徑是模型，教學模型不足，是阻礙教學的最大障礙。機械制圖作為專業基礎課，一般都在技工學校一年級開設，學生剛初中畢業，沒有經過實踐的鍛煉，頭腦中的立體概念很少。因而在投影理論的學習中感到比較費勁，往往由平面投影想不出物體的立體形狀。在培養和啟發學生的空間相象能力和構思能力上，教學手段較為單一，內容多以靜態為主，無法表現豐富多彩的三維動態對象，使學生難以形成完整的空間概念。而現在傳統教育的模式下，相對于基礎比較差的少數學生來說，因為空間相象能力的缺乏而看不懂二維圖，導致喪失學習機械制圖的信心。

三、Inventor軟件在機械制圖教學中的應用

1.在“組合體三視圖”教學中的應用

三視圖之間符合“長對正、高平齊、寬相等”的投影規律，這一重要規律也是畫圖和讀圖的依據。可是在教學過程中，如何讓學生將實體模型與三視圖之間正確轉換，并能將形體的方位、尺寸對應關系理解透徹，只是牢記這個投影規律是遠遠不夠的。由于目前機械制圖課時的減少，對點、線、面的投影基本上省略，因為在學習過程中很多學生無法搞清楚物體的表面對投影面的位置關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，學生可以輕松的觀察物體各個角度的結構變化，正確判斷出物體表面與投影面的關系，這樣幫助學生建立空間想象力，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”這個菜單很直觀的得到三視圖。方法如下：首先依次選擇三個平面作為三個投影面，在右鍵菜單選擇“新建草圖”，進入到繪制草圖狀態，再選擇“投影幾何圖元”的功能，依次選擇物體的各個表面，并加以確認，結果，物體在投影面上的投影（視圖）就自動創建了。這一過程直觀地顯示出物體的表面與投影面的位置關系及其投影特性。“投影幾何圖元”的功能相當于畫法幾何中的“正投影”。

2.在相貫線和截交線教學中的應用

相貫線、截交線是讀圖與制圖的難點和重點，也是學生視圖和讀圖應具備的基本知識。比如在學習圓錐表面和圓柱表面相交的相貫線時，如果借助inventor進行教學，利用inventor建立的三維模型，這樣相貫線就會自動顯示出來，直觀性增強。并且教師結合三維實體與二維圖形很容易指出截交線和相貫線上的特殊點，并講解其畫法。三維實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行自由縮放、自由旋轉實體，使學生看清重點部分或局部結構的形狀。而相貫線中圓柱與圓柱正交時，兩圓柱的直徑發生變化時相貫線的變化趨勢也能直觀地體現出來，借助Autodesk Inventor參數化等特性，很容易讓學生理解這部分內容，很好地滿足了教學的需要。

3.三維模型在裝配體教學中的應用

在機械制圖這門課程中，學生不僅需要掌握基本的識圖和繪圖原理與方法，培養空間想象能力，同時要通過畫圖提高學生的識圖能力。講解裝配圖的裝配關系時，老師講解的流程是：讓學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、機構及工作原理，理清零件之間的連接關系及裝配關系，各零件的結構形狀和作用，想象出裝配體各零件的動作過程，這對于理論基礎較差的中職學校來說很難。

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

另外，利用Autodesk Invento軟件提供的機構運動仿真功能使三維模型庫中的裝配體進行運動仿真，幫助學生理解裝配體中零件間的關系、機構的工作原理等，使教學內容清晰、生動，可進一步鞏固學生的識圖和制圖能力

四、結束語

通過把機械制圖課程分解為若干個工作過程，并在授課過程中全面應用inventor軟件進行輔助教學，這對于機械制圖課程的教學是一種嘗試。由此可以將機械制圖教學中的難點、重點內容以直觀、生動的形式展示在學生面前，充分調動了學生的學習積極性，極大地提高學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計和制造的知識，為后續的專業課程做好鋪墊。

參考文獻：

[1]王幼龍.機械制圖，高等教育出版社

[2]陳伯雄.Inventor機械設計解析與實戰，化學工業出版社