三维动画技术在机械类课程教学中的应用.PDFVIP

第3 卷 第2 期 泰州职业技术学院学报 Vol.3　No.2 　 2003 年6 月 Journal of Taizhou Polytechnical Institute Jun.2003 　 三维动画技术在机械类课程教学中的应用 李曙生,金家楣 (泰州职业技术学院机电系, 苏　泰州 225300) 摘　要:介绍了三维动画技术的特点及其在机械教学中的应用范围, 并介绍了运用Pro/E 软件 进行三维动画制作的过程。 关键词:三维动画;运动模拟;计算机辅助教学 中图分类号:G434　　　文献标识码:A 　　　文章编号:1671-0142(2003)02-0041-03 随着计算机图形技术与网络技术的迅速发展, 多媒体教学日益发挥出重要的作用。为了提高机械 类专业的绘图、识图及空间能力感, 不但要从视听效果和理解能力方面探索, 还应重点制作含三维动画 的计算机辅助教学课件, 对所研究对象的结构、功能和行为进行动态、逼真的模仿,使学生感受知识点更 为直观、可视化。 1、三维动画技术 三维动画技术是数学建模、算法技术和计算机图形学的有机结合,是在计算机上通过连续的动态画 面显示系统的运动状态, 以揭示研究对象的运动规律。 [1] 目前, 在机械类课程教学中采用的三维动画技术主要有两类 :(1)采用通用的机械CAD/CAM 软 件;(2)采用通用的机械CAD/CAM 软件与常规动画类软件结合的方式。 1.1 采有通用的机械CAD/CAM 软件 此类型软件内部集成了造型及动画制作功能,可以集成制作三维动画,但此类软件对某些特殊动画 制作功能无法完成, 如液体流量的动态模拟。 目前应用较为广泛的CAD/CAM 软件, 如美国PTC 公司的 Pro/Engineer 软件、美国uGS 公司的uG 软件等均具备零部件的装配及运动模拟功能,可以方便地建立机 构三维动画,基本可以满足机械类课程三维动画教学资源的需求。 1.2 采用通用的机械CAD/CAM 软件与常规动画类软件结合 该方式分别采用了通用机械CAD/CAM 软件强大的造型功能以及常规动画软件的优异动画输出功 能。常规动画类软件有美国KINETIX 公司的3Dstu io 等软件,此类软件动画制作功能较强, 但造型方法 不如通用机械CAD/CAM 方便快捷。实际操作中,通常可以利用CAD/CAM 软件进行造型,并将制作的 模型转换至常规动画类软件可以输入的文件格式,再进行动画设置, 以达到材质渲染及场景效果的最优 [2] 化 。 2、三维动画技术在机械类课程教学中的应用 2.1 展示机构组成及装配 有些课程需要讲述机构的组成及装配,教师如果用传统的二维平面图去讲授,则学生理解这些知识 需要有丰富的空间想像力。虽然可以借助教学实物模型, 但拆卸和解剖非常不方便,且操作较为费时。 如果使用三维动画技术则可以很好地解决此类矛盾。如《液压传动》课程中讲述齿轮泵的组成及装配, 如图1 所示,教师可以使用含三维动画的多媒体课件逐一讲解齿轮泵的组成及其装配方法,也可以用半 作者简介:李曙生(1972—), 男, 安徽庐 人, 工程师. 　42 泰州职业技术学院学报 第2 期 剖的形式向学生讲解。通过这些手段, 就可以减速器的构造及装配方法表现 得淋漓尽致, 学生通过观察齿轮泵的三 维动画片断不仅掌握了齿轮泵的构造, 还能掌握其装配方法, 一些实物无法体 现的东西在动画中都可以很直观地表 现出来。 2.2 展示机构的运动模拟 将三维动画技术运用于机构的运 动模拟,可以使设计者及早看到设计机 构的运动情况, 并对机构的设计原理、 结构等方面进行评价和分析。如图2 所 图1　齿轮泵装配动画 示,在《机械设计》课程设计中减速器设 计效果的验证, 可利用Pro/E 软件进行运动模拟, 对减速器的齿轮传动 进行动态模拟。具体步骤如下: (