Pro/E软件用于机械专业课程的辅助教学

卢敏+雷新安

【摘要】通过对Pro/E软件的介绍，探讨其在机械专业课教学中的实际运用方法，例如将Pro/ENGINEER三维技术应用到机械类课程教学及实践性环节，建立三维模型，进行虚拟装配、三维动画演示和运动特性分析，从而提高学生的学习兴趣，激发学生的创新意识，更好的完成教学工作。

【关键词】Pro/E ； 机械专业 ； 辅助 ； 教学

【中图分类号】G71 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）2-0016-02

一、Pro/E软件的基本功能介绍

计算机和先进制造技术的高速发展，使得三维数字化设计技术成为产品设计和加工制造的核心内容，各种数控加工机械以及相关三维设计软件已经得到越来越广泛的应用。 因此在教学实践中。找到一种既具有先进性，又体现创新性的手段.培养和进步学生的三维设计能力是目前的迫切任务。将Pro/ENGINEER三维技术应用到机械类课程教学及实践性环节，建立三维模型，进行虚拟装配、三维动画演示和运动特性分析，可以明显进步学生的学习爱好，激发学生的创新意识，全面进步学生的三维设计能力。

Pro/E 软件是美国PTC公司推出的大型CAD/CAM/CAE一体化软件。无论是造型设计、工程出图，以及3D装配等方面，Pro/E 软件都具有操作容易、使用方便、可动态修改的特点。

Pro/E更是以其基于特征的参数化设计、单一数据库下的全相关性等新概念而闻名于世。另外还具有模具设计，动态、静态干涉检查，计算质量特征（如质心、惯性矩）等功能模块。用Pro/E创建的三维参数化零件模型，不但可以在屏幕上自由的翻转动态观察结构形体，更可以进行方便的动态修改和调整。进行力学分析、运动分析、数控加工等。

Pro/E 是在 Windows 环境下开发的，因此已成为目前计算机平台上的主流三维设计软件之一。 它不仅是在制造业，特别是机械工业三维实体造型设计中应用广泛，而且在机械专业课教学领域同样可以发挥显著的作用——在教学过程中通过尝试运用Pro/E的强大功能来辅助教学，对学生理解和掌握课程内容有着很大帮助。

二、目前教学过程存在的问题

1.学生基础差，缺乏逻辑思维能力和空间想象力。中职学生多为初中毕业，数学只学了平面几何，没学立体几何，空间想象力差。且多为基础较差的学生，理解能力差。

2.教学手段简单。传统的教学方法，教师借助于黑板、挂图、模型对学生传授知识。展现的图形是静态的，边讲、边画。速度较慢，而且对于图形的演变或机构的工作过程无法全部直观化，教师很难用语言形象地表达出来，影响了学生学习机械类课程的爱好。

3.教学辅助条件差。中职学校教学投入不足，实习实验设备缺乏，多媒体教学设施不足，造成学生感官认知差，影响学生的学习积极性。

三、PRO/E软件在机械专业课程教学中的作用

1.从事机械专业教学的老师一定有过这样的教学经历：在机械制图课的教学过程中，可运用各种现有的教具或者要求学生利用各种材料（如橡皮泥等）制作立体模型，来帮助学生对空间三维立体零件的认识。因为在机械制图的教学初期，学生普遍感到比较困难的问题是，如何将实体在大脑中成像以及对平面投影情况的理解。前面的方法无疑是对教学很有帮助的，但是现代化的课堂教学要求我们有更好的手段和方法。

为此，可以尝试将 Pro/E 的功能运用到教学中来。在机械制图课程教学中，Pro/E软件的应用是全面的。比如：运用Pro/E的format模块帮助学习机械制图课中“国标图幅或标题栏”等；用曲面创建功能来辅助三维投影面的教学；用实体造型辅助点、线、面的投影规律教学；用part模块和drawing模块辅助三视图投影教学和根据投影想象实体的训练；用Pro/E的装配模块结合动画、机械模拟模式辅助装配图教学和组合体视图教学等。

这里主要介绍三视图投影知识教学中运用Pro/E软件功能的情况，我们可以从中体会全面运用该软件的方法及产生的教学效果了。在机械制图的学习阶段，学生普遍感到比较困难的题目是：如何将实体在大脑中成像以及对工程知识的理解。利用Pro/ENGINEER的实体造型和编辑功能，可以帮助学生形象直观地理解工程制图教学相贯线等难点。只需要造型出两个相交的实体，就可以利用Pro/ENGINEER软件，通过改变实体的大小。动态地看到随着实体大小的改变，相贯线所发生的相应改变.这样就可以使学生很快理解和把握面、体、截交相贯的投影概念，使学生的想象能力和思维转换能力明显增强。实体模型使学生能够更直观地进进真实的三维工程实际中，从感性上理解了三维设计的初建模方法。同时也架起了投影与实体之间的桥梁.增强了学生对所学知识的理解和把握，培养了学生思维、想象、创造构形的能力。

下面通过一个简单的例子，来了解 Pro/E在机械制图课教学中的应用情况。图中的组合体为圆锥和圆柱叠加，并有两个圆柱相贯贯线，同时圆锥中切割了圆柱孔。图一和图三表达的是不同直径圆柱相交的相贯线情况；图二表达的是两圆柱直径相等时相交得到相贯线的情况。

由以上3 个图对比，就可以很清楚地理解柱柱相交和柱锥相交的相贯线的情况，很容易理解当直径相等时，主视图的相贯线表现为直线，而当直径不等时，相贯线总是趋于拱向直径大的几何形体。而这些变化过程只需要在Pro/E中修改相应圆柱的值，就可以很容易地得到变化。学生也可以很清晰地通过动态变化来理解这一部分內容。

在Pro/E中由零件图可直接生成三视图，并在调节三视图时，当移动主视图时，其他两视图一起相应的移动，而移动其他两视图时，俯视图只能相对于主视图上下移动，左视图只能相对于主视图左右移动，加深了学生对于视图的形成，以及主俯视图“长对正”，主左视图“高平齐”，俯左视图“宽相等”这一视图的投影规律的理解。endprint

2.Pro/E在其他机械专业课程教学中的作用

a.对机械基础课程教学的帮助。

在机械基础的课程教学中，我们要求学生掌握机构的运动原理、运动状态，以及影响运动情况的因素等。

該课程的实践性强，教材中运动原理，运动状态多为平面图形，传统教师授课时采用的方法是实物模型帮助学生理解，这种教学方法对运动特性分析困难，学生很难将课堂上讲授的知识掌握。

通过 Pro/E可以很容易很清楚地理解这一运动过程。在Pro/E的装配图中菜单“分析→全局干涉”提供了干涉检查，能够检查机构是否有干涉发生，并可以进行简单的运动模拟。利 用Pro/E强大的三维机械设计功能和动画功能的结合，来表现机械结构和机械运动轻而易举。就拿齿轮运动来说，通过Pro/E模拟变速箱体中齿轮的运动状态，可以很清楚地表达运动和传动关系。机械原理中的各种机械传动，如平面连杆机构、凸轮机构、直齿圆柱齿轮机构、间隙运动机构、组合机构等。机械设计中各种联接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动、离合器、轴及转动、滑动轴承等。在Pro/ENGINEER中可以方便地设计出所见即所得的三维实体产品模型.再利用Pro/ENGINEER提供的组件模块实现模型的组装，按照一定的约束条件或连接方式，将各零件组织成一个整体，便完成了一个完整机构的组装，轻松实现零件模型的虚拟装配。

b.对工程力学教学的帮助。

Pro/E提供了质量特征的功能，它可以自动地提供模型的一些物理特性，如密度、质量、体 积、表面积、重心、惯性力矩和惯性主轴等。Pro/E与其独立的分析软件包，可以非常方便地对实体进行设计分析。新一代的有限元分析软件，其载荷和边界条件完全提取于Pro/E模型，并随着Pro/E几何特征的改变而更新，同时可以快速求解计算结果，如应力、应变、形变等计算。

c.对金工实习教学的帮助。

Pro/E提供了专门的工具进行模具设计， 并提供了设计模具的的一般方法。通过 Pro/E可以让学生直观地体会什么是“拔模斜度”，什么是“分模”等， 金属工艺学的理论和金工实习的实践，可以让学生初步了解铸造车间的主要工作流程和铸造件形成的步骤，学习如何合理地对铸造件进行分模，以及浇口和冒口的合理设置。但由于学校客观条件的限制，没办法实现铸件的模具的实际加工，这时就可以运用 Pro/E的模具设计功能来模拟，通过模拟设计某一铸件的模具，加深学生对模具设计理论的理解，提高学生实际运用知识的能力。

结束语

通过运用 Pro/E软件功能进行课程的辅助教学应用与实践。它在机械专业的教学领域具有举足轻重的作用。通过它，可以提高学生对很多课程内容的理解和掌握，锻炼学生解决实际问题的能力，也因此极大地调动了学生学习专业课的积极性和创造性，对学生创新能力的培养起到了积极的促进作用。

相信随着教学改革的深入与计算机在学校的普及应用，Pro/E等软件在教学中将越来越广泛的被我们所运用。同时，也期待着更多的教学工作者能有更好的探索，总结更多的经验和方法，在更多课程的教学中得到有效的运用。

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