PROE软件在机械类课程教学中的应用

孙健 赵伟杰

摘要：为了满足复合型机械应用型人才的培养需要，本文从当前机械类课程教学中存在的问题出发，将PROE三维软件应用于机械类课程教学中，有助于加深学生对抽象理论的理解，调动学生的学习积极性，也锻炼了学生解决实际问题的能力，同时取得了较好的教学效果。

关键词：PROE软件；教学；机械类课程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0255-02

一、引言

复合型机械应用型人才培养是伴随着社会科技发展而来的，主要以培养高级工程技术应用型人才为目的。机械类课程应用实践性较强，传统的教学以理论教学为主，教材中的机械结构装配图和原理图多为一些平面图，学生很难理解，教师往往要花费大量的时间和精力进行讲解[1]。而在校学生往往缺乏工程应用背景，仅仅依靠讲解是很难讲清楚一个机械的立体结构，致使学生感觉课程枯燥乏味，无法培养出对专业的兴趣，达不到应有的教学效果。为了适应现代科学技术的发展和满足机械类应用人才的培养需要，将PROE三维数字化软件应用到机械类课程的实践教学中，对机械类课程的教学进行改革，对于培养现代化机械类科技应用人才以及培养其科技创新能力具有重要的现实意义。

Pro/ENGINEER软件是一款计算机三维设计软件，是利用计算机完成产品的零件建模、部件装配、产品整体装配和机构仿真。在大多数院校，该软件成为模具、数控、机制等专业学生必须掌握的专业软件。它在机械制造业，尤其是机械设计与性能仿真中应用广泛，且在高校机械类课程教学中同样重要。在教学中运用PROE软件强大的三维造型、工程图绘制、运动仿真等功能进行辅助教学，有助于培养学生的学习兴趣，加强学生对机械类课程的理解和掌握。

二、PROE软件在机械制图课程教学中的应用

机械制图是一门重要的专业基础课，是学好其他机械专业课的基础。对工程技术人员来说，熟练掌握工程图纸的绘制方法、标注以及技术要求等是进行机械设计及制造的基础。机械类课程对学生的逻辑性和抽象性思维要求较高，而对刚入学的大学生来说，他们往往缺乏这种能力，渐渐地会失去学习兴趣，甚至对本课程产生厌恶感，致使本门课学习效果很差，以至于影响到后续课程的学习。

教学中可以利用PROE三维造型软件绘制机械零部件的立体模型、截断体、相贯体和装配体等进行直观的课堂演示，并能对零部件进行缩放、旋转、修改和再生等，对机械机构还可以进行动态模拟仿真[2]。通过三维立体模型和仿真模拟使学生直观地进入真实的三维空间，从感性上理解了立体模型的空间结构与相对位置。同时能够更好地理解模型各投影视图之间的关系，加强学生对课程知识的理解和掌握，以实例具体说明。

课堂在讲解此部分内容时，教师通常对着零件图纸进行讲解，学生要发挥他们的空间想象能力，在脑海里构建零件的立体模型，而有些同学的识图能力及空间想象力不足，这时他们的思考会滞后，很难理解零件的真实结构，或者仅凭投影规律完成由零件轴测图绘制出正确的零件三视图，相关的虚线及相贯线很难正确画出。利用Pro/E软件及多媒体技术，可以直观的显示零件的三维造型，且能从不同的视角进行展示。教师还可以在课堂上进行三维立体模型的绘制，帮助学生直观地理解零部件的形成过程，培养学生的空间想象力以及对复杂机械结构的看图及绘图能力。

三、PROE软件在机械原理课程教学中的应用

机械原理是高校机械类专业的一门重要专业基础课，主要以机器和机构为研究对象。对机构进行运动学和动力学分析是贯穿于这门课程的主线，具有知识点多而难的特点，在课堂的教学过程中常涉及到较多的理论分析计算以及机械运动方案的设计实现等问题，由于理论教学占用了大量的时间，往往使学生对课堂教学的兴趣越来越少，导致教学效果较差[3]。在机构运动分析教学中可充分发挥三维造型模拟软件的优势，使教学环节变得生动易懂。

如图2所示的牛头刨床，机械结构较复杂，很难确定出里面的每一个构件及各构件之间的运动关系。针对这种情况，教师可以按照传动的理论分析方法讲解一遍，给学生留出思考空间，然后应用PROE三维软件，将提前绘制的机构零部件展示出来，如图2所示，采用虚拟装配及运动模拟的方式来实现机构的运动，会使学生的理解更加深刻，并能逐渐培养学生的学习兴趣和思考能力，久而久之学生的识图和空间想象力也得到了提高。

四、PROE软件在机械设计课程教学中的应用

机械设计是高校机械类专业的一门主干课，与很多其他机械类课程知识相关，也可以说，机械类很多课程知识的学习是为了机械设计服务。课程设计是机械设计教学中极为重要的实践环节，很多的理论教学内容以及机械结构的设计在学生课程设计中均有所体现。机械设计课程中很多机械结构都是装配体，如单独割裂开零件进行讲解，学生很难理解。PROE三维软件有着强大的装配体模块，可以在课堂演示中通过虚拟装配将各个零件进行组装，给学生展示一个部件的装配过程，能够很好的激发学生的求知欲和好奇心[4]。比如，在讲解轴系结构及其上的零件固定时，可以先建立阶梯轴、键、齿轮、轴承等零部件的三维模型，在课堂上操作这些零部件的虚拟装配过程，使学生对轴的结构、键连接、轴系零件定位等知识掌握得更加透彻。在指导学生课程设计时，让学生在绘图前先建立减速机的三维实体模型，模拟减速机中各零件的装配过程，对减速机知识形成一个完整的概念，再进行图纸绘制，这样能达到很好的教学效果。

五、PROE软件在毕业设计中的应用

毕业设计是大学教学过程最后阶段采用的一种综合性很强的实践教学环节。在毕业设计过程中，学生可以综合应用所学的各种理论知识和技能进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习。指导学生将PROE软件应用于毕业设计中，可以更为综合地提高学生计算机辅助绘图的灵活应用能力及机械设计能力，为以后的工作打下良好的基础。图3为学生在毕业设计中对压路机振动轮设计的三维模型，该模型直观地表达了振动轮的结构特征及质量属性。将该模型与动力学分析软件相结合，可以很方便地进行振动轮的振动分析，获得振动轮各个部位的振动特性曲线，给设计者进入整个工作过程的真实感受。

六、结语

为了满足复合型机械应用型人才的培养需要，将PROE三维软件应用于机械类课程教学中，能够提高学生对机械类课程知识的理解和掌握，锻炼学生解决实际工程技术问题的能力，也因此极大地调动了学生学习机械类专业课的兴趣和创造性，对学生实践能力以及创新能力的培养具有积极的促进作用。

参考文献：

[1]赵燕，王琨.CAD/CAM软件在独立院校机械类课程教学中的应用[J].制造业信息化，2013，（7）：76-77.

[2]谢晖，赵火英.Pro/E软件在机械类课程多媒体教学中的应用[J].萍乡高等专科学校学报，2006，（6）：19-22.

[3]孙健.基于虚拟样机技术的机械原理辅助教学研究[J].大学教育，2015，（3）：125-126，129.

[4]段红杰，于善启.面向三维CAD/CAM技术的机械类专业教学改革的研究与实践[J].郑州航空工业管理学院学报（社会科学版），2007，（5）：125-127.