机械设计基础虚拟教学平台的开发和研制

姚春玲

（山东商务职业学院，烟台264670）



机械设计基础虚拟教学平台的开发和研制

姚春玲

（山东商务职业学院，烟台264670）

摘要：随着信息化的迅速发展，虚拟教学平台作为一种新的教学模式得到迅速发展。针对目前《机械设计基础》传统教学中所呈现的问题，分析课程的特点，借助计算机技术搭建了具有可视化、交互性强、可扩展和可开发等特点的虚拟教学平台。

关键词：虚拟教学平台机械设计基础Solidworks

引言

随着高职院校专业建设和课程体系改革的进一步深入，课程资源平台建设正成为高职内涵建设的重要方面，就资源建设来说，开发一批卓有成效的资源库，在高技能人才的培养中，对提高教学质量和教学水平有着积极的作用［1］。

1 机械设计基础虚拟教学平台的搭建

虚拟教学平台的搭建，整合了课程的教学方法和教学资源，激发了学生的学习兴趣，帮助学生更好地掌握教学内容，提高教学质量［2］。该教学平台主要有课程学习、课程资源、课程自测和模拟试验等模块组成，其功能结构如图1所示。

图1 虚拟教学平台的系统构架

（1）课程学习模块。该模块有教学资料和在线课程两部分组成，教学资料可以实现对资源的上传、修改、删除等功能，包括教学课件、视频学习、电子讲义和课程习题等；在线课程模块提供了多媒体课件和视频学习的在线播放功能，在多媒体课件的制作中综合使用了Powerpoint、Flash、Solidworks等软件，并且课件中的三维模型可以使用人机界面交互式来完成学习。

（2）课程资源模块。课程资源模块包括仿真模型库、仿真动画库和图片库三部分。其中仿真模型库包括：轴、轴套、连杆、齿轮、齿条、凸轮、偏心轮等常用件库，螺母、螺钉、挡圈、轴承等标准件库，以及减速器、内燃机、自行车、牛头刨床等典型的机械产品库。仿真动画库通过对所提供的模型设置运动约束和驱动形式，构成平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等仿真运动模型，通过仿真运动，增强对机构的认识，从而掌握机构的运动特性。

（3）课程自测模块。课程自测模块由试题库和在线考试组成，其中试题库可以实现对测试题目的新增、修改、删除等功能。在线考试可以根据试题库及试题的难以权重来自由组成考试套题进行考试。考试题型包括选择题、判断题、填空题、简答题和计算题，学生考试后系统将考试结果直接反馈给学生。

（4）模拟实验模块。实验模块包括：机构运动简图的测绘实验、四杆机构类型的判断实验、带传动的设计、链传动的设计、齿轮范成实验、减速器的拆装实验等。在虚拟平台中，针对机构运动简图的测绘实验，先利用三维软件Solidworks软件进行机构的实体建模，然后再进行运动仿真，学生选择一个视图方向，对机构进行结构尺寸的测量，用机构运动简图来表述出机构，依据简图进行自由度的计算，如图2所示。

图2 机构运动简图的测绘实验模型

2 虚拟平台实现的关键技术

（1）三维软件建模技术。SolidWorks软件是世界上第一个专门在Windows环境下进行机械设计的三维软件，其底层核心技术是在Windows环境下开发完成的，具有强大的实体建模功能和用户熟悉的Windows操作界面。作为SolidWorks的三大特点：功能强大、易学易用、技术创新使其成为领先的，主流的三维CAD软件。

（2）SolidWorks Composer技术。SolidWorks Composer原名3DVIA Composer，是源于达索系统的技术交流文档制作工具，可以通过创建3D视频和交互式文档来传达产品的信息［3］，可与SolidWorks无缝对接，当设计变更时可自动实时更新。SolidWorks Composer利用已有的三维数据，为使用者提供直观、高效、便利的学习途径，帮

助使用者更加快捷地了解学习内容，大大提高学习效率。

（3）参数化设计技术。参数化设计技术是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，也是当前CAD技术的研究热点。利用参数化设计手段进行产品设计，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，大大提高设计速度。在平台构建中，采用参数化建模方便模型的归类与修改，使用时只需调出模型更改参数即可。

3 虚拟平台减速器拆装案例介绍

减速器是一种普遍通用的机械设备，其组成包含多种通用零件，如齿轮、轴、轴承、螺纹紧固件、润滑装置、密封元件等。减速器实际拆装时往往会受到实验设备、场地、实验器材等条件的制约，影响教学的开展。借助计算机虚拟技术来完成拆装实验则可以避开上述不足。通过减速器的结构原理演示，可以了解减速器的结构、功能和设计布局；通过拆装演示，可以了解内部轴系结构、定位方式以及密封形式等，减速器虚拟拆装实验如图3所示。

图3 减速器虚拟拆装实验

4 结束语

在机械设计基础的课堂教学中引入虚拟教学平台，极大的丰富了课堂教学内容，改善了课堂教学方式，提高了课堂教学质量，激发了学生的学习兴趣，更能增强学生的学习主动性，使学习变得更加便捷和灵活。

参考文献

［1］高职教学资源库系统的设计与开发［J］.安徽电子信息职业技术学院学报. 2012.4.21～23.

［2］张灿龙.“模式识别”课程虚拟教学平台的研究与实现［J］.计算机时代. 2014.7.59～61.

［3］段继来. SolidWorks Composer在大型生产线类产品展示中的应用与实施［J］.软件世界. 2014.9.29～31.

Development and Research on Mechanical Design Basis Virtual Teaching Platform

YAO Chunling
（Shandong Vocational College of Business, Yantai 264670）

Abstract:With the rapid development of information technology, virtual teaching platform as a new teaching model has been developed rapidly. For the current Basic Mechanical Design the traditional teaching of the issues presented, analyze the characteristics of the course, the use of computer technology to build a virtual teaching platform with visualization, interactive, scalable and development characteristics.

Key words:virtual teaching platform, mechanical design basis, Solidworks