典型零件公差配合的多媒体教学动画设计研究

张复旺，王伯平，刘 娜，韩 威

（太原科技大学机械工程学院，山西 太原 030024）

0 引 言

《互换性与技术测量》(简称公差与配合)是高等院校机械类、仪器仪表类和机电相结合专业类必修的主干技术基础课程，是与机械工业发展紧密相联系的基础学科[1]。目前公差课程的教学仍然是以书本教学为主，多媒体教学本课程不多，即使用多媒体，也只是主要的文字类多媒体居多，教学重点难点没有演示，运用形象直观的动画软件教学缺乏，影响教学效果和教学质量。计算机辅助教学是将计算机技术用于传统的课堂教学。它利用计算机强大的数值计算、存储能力、多媒体展示及动画功能，将各种数值、文字、声音、图像和动画有机结合，产生一种和谐的环境。其表现形式灵活、多样、突出重点、形象生动、趣味性好，用于课程教学可以收到事半功倍的效果。为此我们开展了此课程多媒体教学动画的设计研究。

1 典型零件公差配合教学动画研究的主要内容

典型零件的公差配合是《互换性与技术测量》课程中的一个重要部分，针对典型零件公差配合主要内容，按教学大纲的要求，结合教师多年的教学经验及体会，确定出教学重点并首先进行了动画的脚本设计。如在这些内容中要求学生掌握了解生产公差、保证公差、验收极限的定义以及测量误差对测量结果的影响；光滑极限量规形状对检验结果的影响、用量规测量工件的合格性和量规的公差；滚动轴承的内、外径的公差带配合特点、滚动轴承的游隙和滚动轴承负荷类型分析；平面尺寸链、并联、串联、混联尺寸链和工艺尺寸链、尺寸链的建立以及用完全互换法计算尺寸链和用调整法解尺寸链；圆锥结合的特点、种类及主要参数、圆锥配合误差分析以及相配合的圆锥公差标注；螺纹的基本牙型和几何参数、螺纹中径合格性判断、梯形螺纹的几何参数、螺纹几何参数误差对互换性的影响和螺纹的公差带；普通平键和半圆键联结结构、单键对称度误差检测、矩形花键的形位公差、单键联结的公差配合、矩形花键的定心方式；齿轮齿距累积总偏差、齿廓总偏差测量、径向综合总偏差测量、齿轮副的传动侧隙和齿轮径向圆跳动及检测等。

2 多媒体教学动画的设计开发

为弥补传统教学在立体感和动态感方面的不足，我们在制作多媒体课件中，利用二维和三维动画效果再现课程的重点内容，这样既可以将教师从繁重的传统教学模式中解放出来，又能进行形象生动的教学，使学生易学易懂，激发学生的学习兴趣。

通过运用flash软件，创新设计出公差课程中典型零件公差配合的系列动画，使学生更容易地的了解光滑工件尺寸检验及量规设计、滚动轴承的公差和配合、圆锥的公差配合及检测、螺纹公差及检测、键和花键的公差与配合、圆柱齿轮传动公差及检测等内容。比较确切地理解基本术语与定义，了解选用公差与配合的原则和方法及几何测量的原理与应用等。通过交互式的动画操作演示实验，可以把具体测量操作过程展示给学生，如可以用于交互式演示实验的齿距径向综合偏差测量动画，就能极大地增加学生学习的兴趣，增强对测量过程、方法、步骤的认识。以动态代替静态，学生易于理解、接受。教与学双方的参与调动了学生的学习积极性，不但提高了教学质量，而且提高了效率，为加大信息量提供了条件。

对于以上的主要内容，我们开发了多媒体动画演示软件，现在以圆锥直径误差影响配合的分析为例介绍脚本设计。首先制作一个按钮去控制动画，当第一次按按钮，出现图和图上的文字；当第二次按按钮，外圆锥直径变大，b也变大；当第三次按按钮，直径变小，b也变小。然后我们制作了一个返回按钮，当演示完动画，点击返回按钮，回到初始画面，见图1。

图1 圆锥直径误差影响配合

再以量规测量工件合格性演示为例，光滑极限量规分通端（通规）和止端（止规）。测量时，如果通端能通过工件，止端不能通过工件，工件合格；如果通端和止端都能通过工件或都不能通过工件，则工件不合格。首先我们用flash软件设计制作两个元件，分别为孔和量规。然后设计制作三个影片，分别为用量规测量时工件合格的动画，量规通端和止端都能通过工件时工件不合格动画，量规通端和止端都不能通过工件时工件不合格动画，见图2。并且给三个影片命名为a1、a2、a3。然后制作三个按钮，分别命名为 button1、button2、button3，分别去控制三个动画[2]。实现动画的部分程序如下：

然后设计整个动作的时间安排，光滑极限量规测量工件合格时整个动画的动作设计以及贞的分配见表1。

表1 量规测量工件合格时整个动画的动作设计以及贞的分配

图2 光滑极限量规测量

3 结束语

论述了利用计算机对文字、图形、图像、动画、声音等信息的处理，运用Flash软件设计开发了典型零件公差配合的多媒体系列动画，并结合精心的内容编排和设计，将枯燥的文字内容以丰富多彩的形式展现并应用于课程教学中，能够激发学生的学习兴趣，提高教学质量，收到较好的教学效果。

[1] 王伯平.互换性与测量技术基础[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2] 时延鹏.Adobe Flash CS3动画设计与制作技能案例教程[M].北京：科学出版社，2010.