三維建模在高職汽車專業(yè)《機械制圖》教學中的應用

三維建模在高職汽車專業(yè)《機械制圖》教學中的應用三維建模在高職汽車專業(yè)?機械制圖》教學中的應用

0引言

2022年初，社科院發(fā)布了?中國汽車社會開展報告2022―2022》的調(diào)查報告，報告預計，到2022年第一季度，中國私人汽車擁有量將破億。汽車保有量的增加，必然會推動汽車維修市場不斷擴大，從而將需要更多具有扎實理論、很強動手能力、掌握前沿技術(shù)的復合型汽車專業(yè)人才，這就給培養(yǎng)汽車類人才的學院提出更高的教學要求。

1行業(yè)要求

我國目前汽車類專業(yè)的人才培養(yǎng)分三個層次：本科、高職和中職，培養(yǎng)目標和職業(yè)定位各不相同。作為高職學院的汽車專業(yè)，以培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能人才為培養(yǎng)目標，其職業(yè)定位是技師〔汽車醫(yī)士和護師〕。

2學生特色

隨著近幾年高考學生人數(shù)的減少，高校招生難度越來越大，特別是高職學生，即使分數(shù)線逐年降低，招生情況也并不樂觀，即使能招收到足夠的人數(shù)，但學生的根底都比擬差，學習辦法和學習態(tài)度也不如以前[1]。汽車專業(yè)為我院的非機械類專業(yè)，機械制圖的學時只有一個學期，要想在這么短的時間內(nèi)學好機械制圖，難度可想而知，這樣最終將嚴重影響到人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，影響到我國高職教育培養(yǎng)的人才質(zhì)量。

3AutoCAD在機械制圖中的應用

?機械制圖》課程是研究機械圖樣的繪制與識讀理論和辦法的一門學科，是非機類、近機類專業(yè)的一門主干課程，課程內(nèi)容成熟固定，但教學辦法是靈活多變的[2]。該門課的教學任務是讓學生掌握讀圖和繪圖的技能，教學的重點和難點在于培養(yǎng)學生的形象思維能力和空間想象能力。這些能力的培養(yǎng)，必須依靠感性認識的積累與形象思維的啟發(fā)與誘導[3]。

隨著信息技術(shù)的不斷開展和計算機應用的不斷遍及，計算機繪圖已變得群眾化，各種制圖軟件更是層出不窮。AutoCAD是由美國Autodesk公司開發(fā)的大型計算機輔助繪圖軟件，Auto-CAD中的CAD是ComputerAidedDesign的縮寫，即計算機輔助設(shè)計的簡稱[4]。隨著社會的開展，計算機已進入尋常百姓家，機械制圖的授課教師大多能熟練應用AutoCAD軟件，并將其用于輔助制圖課的教學，繪制三維實體圖在課堂上演示，形象地展示了零件的形成過程以及內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)。AutoCAD軟件輔助制圖教學的實施，合乎高職學生形象思維的智力結(jié)構(gòu)特點，針對學生的個體差別，解決了教學中的難點，受到學生的廣泛歡迎，激發(fā)了學生的學習興趣，使不同層次的學生能力均得到了提高，課堂教學效果顯著[1]。

采用AutoCAD的繪圖，可以先繪制三維的立體圖，再將其轉(zhuǎn)換成二維的平面圖形，這種步驟合乎人的思維，并且與項目實際應用是一致的。人們在生活中一般更適應物體的空間形狀，而不是制圖中繪制的線框，腦海中構(gòu)思出的產(chǎn)品形狀是三維的，因而直接建立反映產(chǎn)品真實幾何形狀的三維實體模型自然是理想的敘述方式[3]，AutoCAD能將這兩者有機地結(jié)合起來。

根據(jù)高職學生的特點及勞動和社會保障部對汽車專業(yè)學生“能看懂簡單的零件圖〞的要求，我們將AutoCAD三維建模應用于機械制圖教學中，對學生空間想象力和形象思維能力的培養(yǎng)能起到協(xié)助的作用，從而啟發(fā)學生能夠更快、更好地出物體的空間形狀。

下面以截交線、組合體兩局部內(nèi)容為例，介紹教學中機械制圖與AutoCAD的聯(lián)系及融合。

3．1在畫截交線的應用――聯(lián)軸器的畫法

聯(lián)軸器是汽車中經(jīng)常用到的一個零件，其知識點波及到根本幾何體及截交線。學生在學習這局部內(nèi)容時，由于對截切后的形狀無法想象，導致繪圖難度很大。將AutoCAD三維建模應用于教學中后，學生可以根據(jù)截切后的實體形狀分步繪制出聯(lián)軸器的三視圖。

聯(lián)軸器屬于切割型組合體，是由一個側(cè)垂放置的根本幾何體――圓柱體經(jīng)截切而形成。首先，繪制出圓柱體的三視圖，如圖1〔a〕所示，在此根底上切去左側(cè)上、下局部的切口，得到圖1〔b〕所示的圖形，其次，在切割后的左部鉆出一個圓柱孔，得到圖1〔c〕所示的圖形，然后在右側(cè)中間局部從上向下開槽，得到圖1〔d〕所示的圖形，最終得到聯(lián)軸器的三視圖，如圖1〔e〕所示。

按照這種方式講解，學生在立體圖上一局部一局部地切去形體，同時繪制出相應切割后的三視圖，讓學生將平面框圖和立體圖形對照，能收到較好的教學效果。

(a)(b)(c)(d)

(e)

圖1聯(lián)軸器三視圖的繪制

3．2在繪制、識讀組合體的應用

組合體是零件圖的根底，它是零件的圖形敘述。汽車專業(yè)學生要看懂零件圖，首先應該看懂組合體三視圖，而畫切割型組合體和識讀組合體視圖又是學習的重點、難點，是訓練學生空間想象力最好的辦法。

3．2．1繪制組合體視圖――切割體的三視圖

切割型組合體視圖的繪制是學生學習中的另一個難點內(nèi)容。示例，要繪制如圖2〔a〕所示的切割體三視圖，可采用線面分析法，用不同空間位置的平面截切根本體，按照切割的順序繪制出基視圖。具體畫圖步驟見圖2〔c〕～〔g〕所示，最終得到切割體的三視圖，如圖2〔b〕所示。

(c)(d)

(e)(f)(g)

圖2切割型組合體

3．2．2識讀組合體視圖――補畫支架的第三視圖

畫圖是將空間形體用正投影法表示在二維平面上，而讀圖那么是根據(jù)已經(jīng)畫出的視圖，通過投影分析想象出物體的空間結(jié)構(gòu)形狀，是從二維圖形建立三維形體的過程。讀圖主要運用形體分析法。

運用形體分析法讀圖時，首先用“分線框、對投影〞的辦法，分析構(gòu)成組合體的各根本形體，找出反映每個根本形體的形體特征的視圖，對照其他視圖想象出各根本形體的形狀；再分析各根本形體間的相對位置、組合形式和外表連接關(guān)系，綜合想象出組合體的整體形狀[4]。

下面以圖3支架為例講解用AutoCAD輔助讀圖的辦法。

圖3〔a〕所示支架是一個綜合型的組合體，由四個局部組成：底板、立板、耳板和肋板，每一個局部的形狀特征均在已知的兩個視圖中敘述出來，需要從具有特征局部的封閉線框出發(fā)，在其他視圖中找出對應投影，形成一個“線框組〞，通過相互映襯想象出該局部的形狀。以此類推，將各局部的形狀按其相對位置加以綜合，即可想象出整個物體的形狀，再根據(jù)“三等關(guān)系〞和形體分析法補畫出所缺的第三視圖。

①底板的兩個視圖如圖3〔b〕所示，形狀特征線框在俯視圖，需要將俯視圖向上拉伸成形；

②立板的兩個視圖如圖3〔c〕所示，形狀特征線框在俯視圖，需要將俯視圖向上拉伸成形；

③耳板的兩個視圖如圖3〔d〕所示，形狀特征線框在主視圖，需要將主視圖向前拉伸成形；

④肋板的兩個視圖如圖3〔e〕所示，形狀特征線框在主視圖，需要將主視圖向前拉伸成形；

最后按照圖3〔a〕所示各局部的相對位置關(guān)系，將四個局部復原成〔f〕所示的空間形狀，再補畫出圖3〔f〕所示的第三個視圖。

(f)整體形狀及第三視圖

圖3補畫支架的第三視圖

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