摘 要 通过计算机辅助教学软件，可以将一些抽象、复杂的结构直观和形象的方式表示出来，增加学生学习的兴趣和对知识点的理解。通过pro/E对一个实际的工业用二级减速器产品进行三维建模，针对机械设计教材中的内容对零件部件进行详细的介绍和说明，并制作虚拟装配和虚拟拆卸动画来显示操作的过程，最后用AuthorWare制作界面方便使用。
关键词 pro/E 减速器 机械设计 虚拟装配 虚拟拆卸
中图分类号：G43 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2012）20-0031-02
机械设计基础是机械类专业的一门必修专业基础课程，在教学过程中起着承前启后的重要桥梁作用，是学生学习后续专业课的重要基础。本课程不但有很强的理论性，还具有很强的实践性。减速器是机械设计基础中的一个典型的教具，它具有典型的机械传动机构和机械零件结构。在以往的教学过程中，教师仅仅通过平面图来讲解各个部分的结构和设计要求；有的学校可以为学生提供减速器的模型进行拆解训练，来增强认识，但由于首先知识的学习和拆装实验在时间和空间上不合拍，影响学生对知识点的理解和吸收；其次在实际拆卸过程中，很多结构由于设计的要求不易拆卸，同样影响了学生的直观认识。
通过采用pro/E软件对减速器进行三维建模，然后模拟减速器的虚拟拆卸和装配过程。在上课期间就直接将减速器零部件实体显示在学生面前，针对零件具体讲解各部分的结构和设计中应注意的问题，可使学生直观地看到各部分结构，对设计要点和注意点有了形象的认识，有效地提高了教学的质量和增加了学习的效果。
一、减速器机械设计辅助教学软件的设计
减速器是一种用于原动机与工作机之间的封闭式机械传动装置，主要用于改变输出转速、增大输出扭矩和改变运转方向，目前已成为一种应用广泛的专用部件。减速器部件由箱体、传动轴、齿轮。轴承和连接组成。基本涵盖了机械设计中的零件设计内容。通过对减速器零部件的建模和装配，在课堂上可以调用该零件来讲解，例如在轴的设计中，调用轴的实体模型，对比讲解在设计过程要注意什么问题，设计的重点和要点。在机械设计课程设计中可以显示装配后的结构和装配拆卸的过程。
Pro/Engineer是美国PTC（Parametric Technology Corporation）公司开发的功能强大、内容丰富的大型CAD/CAM集成软件，以其强大的三维处理功能、显著的尺寸驱动下的参数化设计、特征建模及单一数据库等特点，在目前的三维造型软件领域中占有重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。
Authorware是一套多媒体制作软件，它使用流程线以及一些工具图标，实现高效的多媒体管理机制和丰富的交互方式，尤其适合制作多媒体辅助教学（CAI）课件。Authorware具有的对流程可视化编程功能、流程图式的程序结构，能直观形象地体现教学思想，反映程序执行的过程。
通过pro/E对一例石油工业用二级减速器的零部件建模，生成exe可执行文件，然后在AuthorWare直接调用显示，完成以下功能（1）演示减速器零件的3D模型；（2）演示减速器组件3D模型；（3）主要零部件的设计要点和思考复习题；（4）演示减速器的整个装配过程；（5）演示减速器的整个拆卸过程。
整个软件的交互性、智能性好，内容丰富，体积小，运行速度快，方便老师在课堂讲授中使用。
二、减速器虚拟拆装过程的设计
1.减速器形式和参数
图一 减速器结构简图
2.减速器零部件的建模
通过Pro/E软件中特征命令和工程特征命令，很方便的生成减速器的零部件实体模型。
3.减速器虚拟装配和拆卸流程设计
减速器的装配流程如下图二减速器装配流程图：
减速器的拆卸流程为装配流程图的逆过程。
4.减速器虚拟装配和拆卸的实现
在Pro／E的装配环境中进行虚拟装配动画仿真很方便。在组件模式下，通过“工具”“动画”菜单进入动画模式，把各个零部件按照装配的反顺序，拉放到同一时刻的一个位置，进行拍照生成关键帧。最后把各个关键帧按顺序排列即可。
三、软件界面的设计
为了得到良好的使用性能和交互性能，软件采用AuthorWare设计界面来展示减速器零部件的实体。通过选择不同的菜单，对应显示各个零部件的实体，对于每一个零部件的实体，根据机械设计的方法和要求给出了较为详细的说明，方便学生自学，在说明后面还给出了一定数量的思考题，方便老师在课堂上讲解或提问。
图三 零件结构界面
四、结束语
机械设计辅助教学软件，通过用Pro/E软件对减速器实体进行建模，并完成了它的虚拟装配和拆卸过程的动画仿真，用AuhorWare软件设计界面，具有良好的交互性能。通过使用本软件教学，使学生对常见的机械零件有了直观的感性认识，对装配工艺规程的设计和减速器的装配和拆卸顺序有了深刻的了解，提高了授课的效果和质量。
通过使用本软件教学，提高了学生在机械设计学习上兴趣，学生的成绩相比原来有了一定提高。尤其是在机械设计课程设计中，对于结构的设计能力有了很大的提高，完全杜绝了一些在原来设计过程中出现的常识性问题和简单的结构性错误问题，对提高教学质量起到了重要的作用。
参考文献：
[1] 濮良贵，纪名刚.机械设计，第七版[M].北京：高等教育出版社，2001（2006重印）.
[2] 钟建林. Pro/ENGNEER2000i零件造型实用教程[M]. 北京：机械工业出版社，2001.
[3] 成大先.机械设计手册[M]. 化学工业出版社，2004.
（责任编辑 刘 红）
