基于Inventor三维设计在教学中的应用

张芬

摘 要：基于Inventor三维设计的教学应用，可以提高教师的教学水平和学生的主动学习能力，使学校能够培养更多适合现代生产方式和科学技术发展的技能型创新人才。

关键词：Inventor三维设计；教学；应用

一、Inventor

Inventor是美国AutoDesk公司研发的三维可视化实体模拟软件，目前主要有基于AutoCAD的二维制图软件；三维设计软件；另外还包括束线和缆线设计、PCBIDF文件输入、管道设计、基于ANSYS技术的FEA功能模块。Inventor是基于装配和工程制图以及三维参数化零件制作的计算机辅助设计软件，其与AutoCAD相互兼容，具有草绘功能，快速智能的2D自适应布局，能够简便地从三维向二维转换，且自动尺寸标注能够对全部关键尺寸标注进行自动标注，包括机械零件库。Inventor具有扫掠特征、拉伸与旋转、螺旋体成型等方法，具有金属盒多种机械零件、工程图与零件表、生成组合与展示的功能。

二、Inventor的特征

特征是装配模型和三维零件模型的基础单元，Inventor的特征主要分为：零件特征、基础特征、放置特征、草图特征、定位特征。零件特征是指零件几何数据和几何造型的表达；定位特征是创建和坐标系相关联的内容，例如：工作点、工作轴、工作面，分别对应几何概念中的坐标原点，坐标轴、标平面；草图特征是指首先创建草图，再使用相关联的特征建立功能，从而根据草图生成实体。

三、在教学中的应用

Inventor三维设计在教学中的应用，可以有效加强学生实际工程的设计能力，可以强力促进机械制造专业的发展，可以大力培养高技能的创新型应用人才。以某学院基于三维设计实践教学的模式为例。

1.AutoCAD和Inventor的无缝过渡。利用AutoCAD的兼容快捷功能、Inventor的可识别图标、光标提示和设计环境，在基于三维设计的实践能力培养中，可以实现AutoCAD和Inventor三维设计的无缝过渡。

2.Inventor以视觉语集加快建模速度。通过Inventor界面的视觉语集和设计要求对减速器三维模型进行创建，这样可以有效促进学生完成课程设计，可以加快建模速度和节省建模时间，从而使学生有更多精力专注于创新设计。

3.通过动态模拟对工作原理进行体验。学生在设计初期难以预先了解设计思维是否合理，而Inventor的运动约束功能可以通过对动态模拟的演示，使学生快速明白减速器的工作原理；利用Inventor的分析装配约束，可以识别刚体和转换仿真运动连接；利用Inventor草图修改工具和草图绘制中几何约束的功能，可以使学生在装配模型和创建零件之前，评估设计方案，并根据材质颜色完整表达设计思想。

4.提供全方位数字样机的方案。利用Inventor Professional提供的设计工具，可以使学生创建精确度较高的三维数字样机，同时对设计初期的设计装配、外型、功能等进行验证。另外，Inventor的应力分析和运动仿真功能可以帮助学生验证和优化设计。由此可见，Inventor给学生提供良好的三维设计学习环境，可以有效加速学生设计思想的实践过程，和提高学生创新设计的学习能力和课程设计的学习效率。

四、欧特克应用

学校通过欧特克技术产品与先进理念的展示与整合，教学和科研项目的实施，加强了老师技术研发、技術应用、技术咨询、服务推广等方面的能力；通过“欧特克应用开发实验室”加强了学生实际的设计能力和促进了学院工程建筑与机械制造专业的发展。为了提升学生的设计能力和拓展学院的建筑教学，学院在欧特克应用实验室下开发了“设计创意教学中心”和“建筑工程设计中心”。通过“设计创意教学中心”的实践，学院的学习环境和企业文化都得到了有效改善。例如：欧特克技术的应用使学生可以对设计进行数字视觉化的渲染，这样不仅节约了设计实践的投入，还提高了课程设计教学的专业性。而学生的设计成果大大激发了学生的学习兴趣和学习激情，使学生在技术服务、机械设计、营销管理等内容学习上更有激情。另外，教学团队也获得了大量的科研成果，并在国家自然科学基金的项目方面发表了很多高品质和高质量的学术论文。

利用Inventor平台实行信息化的教学设计，可以形成交互式的教学氛围和数字化的教学资源，从而实现教育资源的共享和对教学设计具有针对性教学方法与信息化建设的教学理念，这样不仅可以变革教学模式，还能加强教师的信息化素养和学生的主动学习能力。Inventor课程的教学中使用模块化教学，教学内容主要有学生练习、课堂笔记、数据库，建筑信息模型、数字原型样机技术。通过Inventor的教学，为设计方法和设计工具的探索提供了研究平台，为学生设计能力和思维能力的提升提供了锻炼平台。

“设计创意教学中心”汇集了多领域的专家和跨学科的教学方法探讨机械，并在课程设计教学中全面使用Inventor三维设计的教学方案。目前，3D技术已经逐渐成为课程开发和学生学习的主要内容。每位学生要在规定的时间内完成项目设计，而欧特克方案可以使学生通过3D建模有效展示设计模型，并对模型进行视觉化渲染和零件变化的模拟分析，另外，通过欧特克3D设计课件和设计工具，学生可以在设计方案的探索中预测设计可行度。由此可见，3D技术不仅丰富了教学经验还贴近了行业要求。由于欧特克实验室提供了创新环境，而在基于创新环境下的课程设计教学中，老师可以模拟真实案例，学生可以进行小组合作，因此学生的制图水平逐渐提高，制图细节更加清晰，思想能力和评价能力更有科学性。

参考文献：

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[5]邢艳秋.浅谈三维CAD技术在机械设计中的应用[J].中国科技信息，2013（13）：102.DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2013.13.052.

（作者单位：苏州高等职业技术学校）