1、1基于仿真软件的虚拟模拟库的构建与应用研究摘要：介绍了机械制图、机械设计基础课程的教学现状，探讨了基于造型和仿真软件的虚拟模型库的特点和开发方法，说明了虚拟模型库在教学中的应用，应用虚拟模型库有助于提高学生的空间想象能力和创新能力，为机械制图、机械设计基础课程教学提供了一种提高学生学习兴趣的教学方法。 关键词：造型 仿真 虚拟模型库 1 概述 机械制图、机械设计基础是工科类各专业的重要技术基础课，为了直观教学，使学生更快掌握学习内容，扩展学生的思维，一般教学中普遍采用实物教具模型、多媒体课件辅助教学，这些教学手段虽然可以在一定程度上增强教学的直观性，但还存在许多不足。随着虚拟现实技术的不断发展
2、，搭建计算机软件平台，构建虚拟模型库，建立虚拟实验室，将在教学中发挥更大的作用。应用虚拟模型库，学生既可以在虚拟实验平台上动手操作，也可以自己设计实验。与传统的教学方式相比，学生能够更加直观地理解学习内容，提高学习兴趣，得到更好的学习效果。 2 课程的教学现状 目前，机械制图、机械设计基础课程教学中，利用实物教具模型、多媒体课件等手段辅助教学，这些教学手段存在以下几方面的问题：实物模型不易携带，且易损坏，不便于保管1，课堂上不可能学生人手2一件，由于课时的原因，学生不可能仔细研究模型，不利于提高学生的学习兴趣，教学效果不佳。实物模型更新速度慢，成本高，旧模型基本没有再利用的价值，造成很大浪费2
3、。机械部件组成、结构特点及工作原理的教学中，对于教材中静态的装配图、原理图，不能完整地表达机械部件的所有结构，不能进行运动演示，学生看图、读图困难3，不利于学生准确掌握教学内容。 3 虚拟模型库的特点 与实物教具模型、挂图和多媒体课件相比，虚拟模型库有以下特点：虚拟模型库储存在虚拟实验室的电脑或 U 盘中，比实物模型、挂图携带方便，不易损坏，便于保管，学生不仅可以在课堂中观看，课下还可以在自己的电脑中观看。虚拟模型库比教学实物模型和挂图更新换代容易，且可以根据需要实时改变虚拟模型的结构，既避免了因旧模型没有利用价值而造成的浪费，又可以提高学生的想象力和创造力。虚拟模型库能够完整地表达机械部件的
4、所有结构，给学生的学习提供方便。 4 虚拟模型库的构建 构建基于造型与仿真软件的虚拟模型库需要有一些的软、硬件条件的支持，硬件需要一个具有 50 台计算机的机房作为教学课堂，软件需要UG.NX、Pro/E/、ADAMS 等软件。利用三维造型软件的实体造型功能，把教学中的截割体、相贯体、常用件、标准件及部件等汇聚起来，将实体造型的各构件装配成各种机构，建立起虚拟模型库。建立的模型库不仅模型精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富、能够进行机构运动演示、运动分析、动力分析、仿真干涉检查，而且可直接调用实体模型，实时3修改实体模型的结构、机构结构，大大提高了学生的空间思维能力、想象力和创新能力。构建虚拟模
5、型库可以充分利用网络资源，实现资源共享。模型库能够通过网络传输，学生在课后学习中遇到困难，可以通过网络打开模型库，寻找相同、相似的模型进行观察，巩固课堂的知识。另外，学生可以通过将自己的绘图与模型库中对比，检验自己的读图、绘图能力，有助于学生从被动学习变为主动学习，从而提高学习效果。 4.1 建立基础模型库。在 UG.NX、Pro/E/、ADAMS 软件的支持下建立基础模型库，库中的图形文件成为零件库的原形零件文件。 4.2 创建衍生模型库。创建形状结构相似而略有不同的模型库，其特点是便于学生比较不同形状结构的图形绘制和机构运动情况。如创建剖切面位置不同的剖切零件、不同的叠加情况下的零件、构件
6、不同组合的机构（两种不同插秧机、牛头刨床、颚式破碎机等） ，利于学生观察实际零件和机构，观察不同情况下图形的绘制情况和机构的运动状态。 4.3 创建新模型库。在教学中，教师可以根据学生的想象力实时改变零件、机构的结构，快速制作教学模型，提高学生的空间想象能力和创新能力。 4.4 机械教学模型库的应用。学习相贯线、截交线和组合体时，为帮助学生想象，一般利用模型辅助教学，每个实物模型是固定的结构，难以实时地、任意地控制，利用模型库不仅可以观察模型的结构、组合体的形成过程、截交线或相贯线的形成及变化趋势等，而且可以实时改变模型库中模型的结构，帮助学生举一反三，提高空间想象力；学习标准件、常用件、零件
7、图、装配图，学生按照实物想象装配体内部结构的4绘制比较困难，利用模型库可以动态演示装配体的装配过程，使学生仔细观察装配体中零件之间的装配关系，把握装配体的特点和要求，必要时还可剖切模型，让学生观察模型的内部结构。 5 结论 基于造型和仿真软件的虚拟模型库，具有成本低、操作灵活、修改更新方便、便于观察模型内部结构和装配关系、易于进行运动和动力分析等优点，改变了传统教学模式，克服了传统实物教具模型和普通多媒体课件的不足。在教学中，教师利用模型库组织、指导学生观察和学习，学生由被动学习转变为主动思考，激发学生的学习积极性，提高学生的空间想象力、观察能力和创造力。随着计算机技术的发展，造型与仿真软件的广泛应用，虚拟模型库在机械制图、机械设计基础课程中的应用将更加广泛。 参考文献： 1陈静.基于 VB 环境下的教学模型库的开发与研究J.辽宁工学院学报，2007，4：115-120. 2冯桂珍.基于 Web 的机械制图虚拟模型库的构建J.工程图学学报，2008，6：149-153. 3罗益宁.机械制图课程教学模型与动画库的开发J.电脑与信息技术，2001，4：21-23.
