关于机械虚拟模型库系统建立.doc

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关于机械虚拟模型库系统建立

第 PAGE 26 页 共 NUMPAGES 48 页 机械零部件虚拟模型库——装配体模型库(1) 引言 1.1 机械零部件虚拟模型库的发展现状 1.1.1 建立机械零部件虚拟模型库的必然趋势 二十一世纪人类全面进入信息化时代 ,教育正在走向信息化、现代化。多媒体技术、网络技术已经为越来越多的学校所采用 ,成为教育教学的支撑技术。教育技术的现代化正在改变着教学手段、教学方法 ,势必带来教学内容、教学观念的更新 ,教育教学改革势在必行。教学方法是教学改革的关键和切入点。许多用传统方法讲授起来枯燥无味、难以理解的东西 ,可以通过多媒体技术直观易懂地表现出来。计算机辅助教学作为现代教学手段 ,以其交互性、可控性、实时性等特点越来越受到广大教育工作者的欢迎和重视。随着网络化教学的普及 ,计算机应用水平的逐年提高 ,以及各类软件的不断出现 ,都为课程教学改革提供了技术手段。 教学模型作为教学手段的重要组成部分 ,在帮助学生形象地理解教学内容的过程中 ,发挥着积极的辅助教学的作用。由于工程图学的特殊性,大量模型动画构成了工程图学实验系统网络课件的主体。而以往课件中的动画一般由开发者提供的,动画一旦做成之后,就不能修改,学习者只能被动地从头到尾看完,机械地接受知识,不能实行实时交互以发挥其主观能动性。而虚拟现实技术可使操作者介入其中,由被动学习变为主动学习。开发基于网络的机械零部件虚拟模型库系统,其目的是使学生在实践中加深对知识的理解和综合运用,培养和提高学生的动手能力、设计能力和创新能力。近年来 ,学校逐步建立了多个多媒体教室 ,配备了先进的计算机 ,宽带也接入了校园网 ,这些有利的因素为开发及应用机械零部件虚拟库创造了条件[1]。 1.2.2 机械零部件虚拟模型库在教学中的应用 应用三维 CAD 和网络技术创建的机械零部件虚拟模型库 ,可以上传到网上,在使用中可以取代实物模型,从而消除了实物模型因体积和重量造成的携带不便等缺点。另 一方面,传统的实物教学模型更新换代的速度慢并且不能够修改 ,而几十年不变的教学模型已不能满足教学和科技不断进步的需要。虚拟模型库在教学中的应用完全可以弥补传统教具的缺点 ,利用先进的三维 CAD 技术创建的虚拟机械零部件不仅形象逼真、色彩丰富 ,尤其是使用者可以控制鼠标 ,根据自己的意愿拆装机械零部件 ,从任意的视角观察零部件的结构 ,对复杂机械零部件进行爆炸、局部放大、各方位进行旋转、透明、截面等操作。生成的动画 ,演示其装配、拆卸过程。再加上机构运动模拟 ,使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象。利用计算机软件还可以方便地进行教学模型修改与新建 ,这样不仅能够实时补充符合新教学内容的模型 ,还可以针对不同的教学对象、教学要求调整现有的模型 ,充分满足了教学中对模型种类及数量的需要 ,达到降低教学成本 ,提高教学质量的目的。 将机械零部件虚拟模型上传到网上后,学生在课后遇到学习困难时,可以通过校园网进入虚拟模型库的主页 ,在库中找到所需要的模型 ,进行仔细观察。另外 ,虚拟模型库中还有收集到的真实机械零部件图片 ,有利于学生对比观察学习。机械零部件虚拟模型库能够改变传统教学的单调模式 ,有助于学生从被动学习变为主动学习 ,从而提高学习效率[2]-[3]。 1.2.3 机械零部件虚拟模型库在机械工程中的应用 机械零部件虚拟模型库在机械行业中有着广泛的应用,越来越多的企业运用先进制造技术来进行产品的更新与开发。企业可以运用计算机技术进行新产品的开发与研究,在计算机上可方便进行零部件的虚拟装配,有限元分析等多种实验,可以缩短产品设计研究的周期,降低成本,提高生产效率[4]。 1.2 研究的目的 工程图学作为机械专业的重要专业基础课,无论是在课堂教学还是在课后作业,都需要大量使用教学模型,以增加学生的感性认识,最终达到空间思维能力的培养。而传统的实物教学模型因其价格高、易损坏、不便携带、不能修改等缺点,已经不能满足现代教学的需要。因此,实物模型的替代品——虚拟模型库的创建也就成为了工程图学教学改革的一项重要内容。随着计算机及多媒体技术的发展,利用先进的三维CAD技术创建虚拟模型已成为可能。虚拟模型不仅精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富,还能将复杂形体的外型与内腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系充分地展示出来,加上动画效果,使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象。 利用计算机软件还可以方便地进行教学模型修改与新建,这样不仅能够及时补充 符合新教学内容的模型,还可以针对不同的教学对象、教学要求调整现有的模型,充分满足教学中对模型种类及数量的需求,达到降低教学成本,提高教学质量的目的。 此外,建立比较完整的机械零部件虚拟模型库,并实现远程浏览和共享,是工程机械中降低人力

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