３ＤＳ Ｍａｘ在《机械制图》教学中的应用

吴　智

摘要:《机械制图》教学的难点在于培养学生空间逻辑思维能力,文章指出在教学中采用3DS Max软件辅助教学,能够大大激发学生学习兴趣,收到良好的教学效果。文章主要介绍了3DS Max软件进行辅助教学的方法。

关键词:机械制图;3DS Max软件;建模;动态演示

中图分类号:G470 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)24-0193-02

在《机械制图》教学中,对于空间想象力差的学生来说,学习非常困难,学习主动性差在教学中采用3DS Max软件辅助教学,并结合其他教学手段,大大激发学生学习兴趣,收到良好的教学效果。

一、使用3DS Max软件的目的

3DS Max,是应用广泛的三维建模、动画、渲染软件。在《机械制图》教学中使用目的:一是制作物体模型,其三视图(与机械制图中的三视图有一些区别)有利于提高学生看图能力,从不同视角观察模型,增强学生空间立体感,激发学习兴趣;二是对立体的切割、叠加,进一步增强对组合体、剖视图、断面图的理解,其直观性和形象性,是挂图和实物模型不能取代的。

二、在3DS Max中制作模型的方法

在3DS Max中制作模型,称为建模。主要方法有:基本体创建,二维转三维(2D-3D),布尔运算等。

在建模前,先进行工作区设置,在默认条件下,工作区不符合三视图的规定,需进行设置,方法是选中一个视窗,比如Font,按L键(输入状态为英文状态),则变成Left视窗,即左视图,同理,Top 改为Font (按F,变为主视图),Left改为Top(按T,变为俯视图),如图1所示,设置好工作区后,可进行建模,下面作简要介绍。

(一)基本体建模

在《机械制图》中,基本体包括平面立体和曲面立体,有的利用标准体建模,有的进行二维转三维(2D-3D),或采用修改器,下面以三棱锥为例,讲述制作过程:

1.画二维(2D)图形,在TOP视窗中,执行NGon命令,参数Sides设为3,生成正三边形。

2.加拉伸(Extrude)修改器,参数Amount设为120,转化为三维(3D)模型,如图2:

3.加锥化(Taper)修改器,参数Amount设为-1,最后效果为图3:

2D-3D是常用的建模方法,除了拉伸,还有旋转,放样等,功能强大。在生成二维图时,可加Edit spline修改器,生成所需的二维图形。

(二)组合体建模

在《机械制图》中组合体分为切割式、叠加式、综合式三大类,可采用布尔运算来实现,如图4的物体,制作过程如下:

1.画切割之前的形状——长方体,如图5。

2.切去左上角,左上角被切物体由2D-3D的方法生成,画二维图形,如图6,加拉伸修改器(2D-3D),如图7,再进行布尔运算:先选中长方体,执行Boolean命令,

选中布尔运算减A-B,如图8,点击pick operand按钮,选择三棱柱,然后用相同方法切去另一部分,得到所需模型。对于形状复杂的切割式、叠加式组合体及剖视图均可采用布尔运算。3D MAX中建模功能强大,操作方便,可对模型进行渲染(灯光、材质),生成逼真的模型。

三、观察物体的空间形状

(一)利用工具按钮

如图9,其中三维观察按钮,从不同视角观察模型,直观形象。如图10:

(二)改变视图显示方式

主、俯、左三个视图,在默认状态下以线框模式显示。通过改变视图显示方式,使模型更直观形象,方法是在视窗内单击右键,选中光滑显示模式,如图11:

四、模型动态演示

不仅可以对模型动态观察,而且可动态演示模型表面交线的形成和变化规律,这是挂图和实物模型不能实现的。通过调整模型相关参数,生成视频文件,以供教学使用。在《机械制图》中,模型表面交线包括截交线和相贯线,是教学的重点和难点。

(一)截交线动态演示

以圆锥截交线为例,进行说明。

1.画圆锥模型(基本体),如图12,其参数如图13:

2.画截平面,执行Section命令,在TOP视图中画一个截平面,这不是真正意义上的平面,而是一个假想平面,它与圆锥相交生成截交线;

3.利用移动、旋转工具在主视图中改变截平面位置,可直观看出截交线变化情况。如图14:

通过观察模型表面交线变化,讨论影响交线形成因素,然后归纳总结,使学生由感性认识上升到理性认识,其效果是显著的。

(二)相贯线动态演示

在《机械制图》教学中,一些学生对相贯线变化趋势理解不深入,而利用3DS Max动态演示很容易实现。两圆柱(孔)的轴线垂直相交,称为正交,是教学重点,其相贯线是对称的空间曲线,变化规律分为R≠r,R=r两种情况,在3DS Max中让大圆柱半径R不变,改变小圆柱半径r的大小,以观察相贯线变化趋势,如图15、图16:

五、存在的问题及对策

利用3DS Max辅助教学,对于培养学生空间逻辑思维能力,效果是显著的。但存在不足:一是模型的视图只能作为参考(有时和三视图不吻合);二是没有尺寸标注功能,不能对模型进行标柱。所以利用3DS Max辅助教学,主要用于模型创建、动态演示、物体表面交线生成演示等,需要教师较熟练地操作,熟悉相关命令的使用,与《机械制图》教学紧密结合,并借助其它教学手段,使机械制图教学更加完美。

参考文献

[1]金大鹰.机械制图(第六版)[M].机械工业出版社,2004.

[2]袁宇松.中文3DS Max实例教程[M].冶金出版社,2004.

作者简介:吴智(1978- ),男,四川广元人,四川信息职业技术学院讲师,工程师,研究方向:工程图学与CAD。