基于proe软件的机械类课程多媒体课件制作

基于proe软件的机械类课程多媒体课件制作

机械类课程的一般课程包括机械设计、机械设计、机械制造基础、液压传输、机械设计、机械制造、概论、自动驾驶、机械设计等。这些课程的共同特点是内容比较抽象,难以理解,机构运动复杂。如果在这些课程教学中,能恰当地引用多媒体技术,将理论的、静态的内容转化为生动形象的知识,将会提高学生的学习兴趣和学习效果,降低学习难度。在机械类课程多媒体课件制作中,需要大量的图形、图像和动画等素材,而这些素材结构复杂,尺寸准确度要求高,三维动画的几何造型难度大,采用一般的多媒体素材制作软件(如3DSMAX,Photoshop等)有一定难度,如果能用专业的机械CAD/CAM软件来完成,则会非常方便快捷。在众多的机械CAD/CAM软件中Pro/E功能强大而完善,在多媒体课件的制作上更显示出了它的优势。一、多媒体素材制作Pro/E是美国PTC公司开发的一套博大精深的三维CAD/CAM参数化软件,它集三维实体造型、曲面造型、零件装配、二维工程图制作、制造加工、模拟仿真等于一体,在我国机械CAD/CAM领域应用最为广泛,也成为工程技术人员必备的技术之一。在多媒体素材制作方面,Pro/E系统提供了灵活方便的二、三维模型的建立和实体模型渲染功能,能制作形象逼真的二、三维实体模型的图形和图像;系统还提供了装配机构模块和动画模块,可以制作各种机械类课程的动画,以展示机构组成及装配过程,展示机构的运动模拟。本人在制作机械类的多媒体课件中应用Pro/E野火版制作了大量图形、图像和机构动画等素材,取得了较好的效果。二、pro-e软件在机械级多媒体课程中的应用1.图形和图像的制作在机械类多媒体课件制作中需要用到大量的图形和图像,以描述物体和机构的静态特征。(1)维草塑图形Pro/E软件中提供了两个二维图形环境:一是工程图模块,二是草绘模块。在工程图模块中,能将三维实体模型方便、快速、准确地自动生成二维图形,系统提供了多种输出的格式,如:IGES,TIFF,DWG,DXF等,在输出图形时选择合适的格式。草绘模块用于绘制和编辑二维平面图形,在建立三维实体模型时,如果需要进行二维草图绘制,系统切换至草绘模块,这个模块的图形输出功能较弱,需要使用专门的抓图软件或键盘上的PrintScreen键抓取图形。如在《机械制图》课件中,制作圆柱和圆锥相贯线的图形时,首先应用Pro/E的零件实体模块建立圆柱和圆锥三维实体模型,并将其相交;然后在工程图模块中自动生成二维视图,如图1所示,输出文件为xgx.jpg。另外,还可以根据需要输出DWG格式文件,在AutoCAD软件中进行图形的处理。(2)齿轮图像的创建图像反映的物体更有真实性,它能体现出物体的颜色、光泽、质感等外观特点,一个外观设置合理的图像往往更容易吸引学生的目光。Pro/E软件能制作出精美的图像,系统提供了四个编辑器,即:外观编辑器、房间编辑器、光源编辑器和渲染器。这些编辑器分别对零件模型赋予材料外观、定义渲染房间、创建和定位光源、对模型进行渲染。在模型渲染时可以创建多个光源、设置阴影、反射,或者添加入背景等,这样使渲染效果更加真实。如图2所示是《机械设计》课件中齿轮图像,其创建具体过程是:(1)在实体模块中创建齿轮的三维模型。(2)进行外观设置。外观包括:材料的颜色、表面纹理、照明效果、反射等要素。齿轮材质设置为金属,对于金属加亮区的颜色也应为金属的颜色,这样金属在光线的照射下更有光泽,若给齿轮赋予纹理外观,使模型立体感增强。(3)创建光源。创建一个平行光源用于模拟太阳光,光源颜色和位置要合理。(4)房间布置。房间是渲染的背景,房间的元素包括大小、位置、地板和壁纸。在外形上,房间有长方体或圆柱体两种,本例选长方体房间。(5)模型渲染设置。Pro/E提供了两个渲染器,即PhotoRender渲染器和PhotoLux渲染器。PhotoRender渲染器可以进行一般的渲染,PhotoLux渲染器可进行高级渲染,本图像采用PhotoRender渲染器进行渲染。渲染设置包括质量、一些选项和输出等设置,其中在输出设置中,系统提供了十多种渲染输出的图像文件格式,本图像选择JPEG图像格式并赋予文件名,即gear.jpg。(6)对模型进行渲染。单击“渲染”按钮进行渲染,渲染后效果如图2所示。为了使图像更加具有美感,可以使用Pro/E软件提供的图像编辑器对图像进行一些处理,如:模糊、油画、加亮、压花等处理,也可将渲染后的图像文件拿到一些专门的图像处理(如Photoshop)软件中进行进一步的编辑和加工。2.动画演练文件动画是重要的多媒体素材之一,它可以用来揭示事物的运动规律、说明科学原理,具有直观性、生动性等特点。Pro/E软件具有零部件的装配及运动模拟功能,基本可以满足机械类课程三维动画教学资源的需求。应用Pro/E软件制作动画有如下三种方法:(1)使用屏幕动态抓取软件(如HyperCAM等)。用这种方法可以方便、快捷抓取到Pro/E软件的操作过程,如零件旋转、移动、放大缩小,零部件的装配等,所有的操作过程都可以被动态抓取,存为*.avi动画文件,从而制作出简单动画。(2)应用Pro/E提供的动画模块,进行机构组成及装配的演示。《机械制造基础》课程的车床尾座如图3所示,本人将它的内部结构组成及装配过程制作动画演示文件,如图4所示。创建方法如下:(4)拖动主体并生成一连串的快照;(5)用所生成的快照建立关键帧;(6)保存动画文件。(3)应用Pro/E提供的机构模块,进行机械装置的运动仿真。如图5所示,在《机械设计》课程设计中减速器圆柱齿轮传动机构运动设计效果的验证,对减速器的齿轮传动进行动态模拟仿真。具体创建过程如下:(1)进入装配模块,以箱体座为基础零件,装配组成减速器装置的各零件。其中,齿轮1与轴1、齿轮2与轴2之间为固定连接,轴1与轴2分别与轴承之间建立销钉连接,保证两个齿轮与轴一起作旋转运动;选择主菜单[应用程序]项,然后在下拉菜单中选[机构]命令,系统进入机构模块,界面会出现[机构]模块下拉菜单,该菜单包括:连接轴设置、齿轮副、伺服电动机、分析、回放等命令。(2)连接轴设置。分别设置轴1和轴2为连接轴;(3)定义齿轮副传动机构。创建的齿轮副连接,能动画显示两个齿轮主体的相对速度关系;(4)添加伺服电动机。在轴2上放置一个伺服电动机,为运动运行做准备;(5)运行运动。在[机构]模块中,通过使用“分析”命令,可以设置伺服电动机时间周期和运动增量来定义机构装置的运行方式。在“分析定义”对话框中单击[运行]按钮就可以看到一对齿轮的运动仿真;(6)结果回放及制作动画文件。使用“回放”命令查看前面机构运行定义,还可以制作播放文件,生成的文件格式为*.mpg,该文件可以用WindowsMediaPayer软件进行播放,如图5所示;(7)使用视频格式转换软件将Mpg格式文件转换为Avi格式文件,以便在多媒体课件制作中使用该文件。同理,在《机械原理》,《机械制造基础》、《液压传动》等多媒体教学中,能制作各种典型的机械装置的运动仿真。三、多媒体课件的制作Pro/E软件在机械类多媒体课件制作中的应用,为机械类课程教学注入了新的活力,有效地提高了教学质量