基于3DVIA的计算机辅助教学系统的研究

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　　摘 要：结合工业现场以3DVIA为虚拟仿真平台开发一套齿轮泵的计算机辅助教学系统。利用Solidworks软件建模并装配，并将模型导入到3DVIA平台上，与工业现场维修技师共同开发人机互动辅助教学系统。通过虚拟操作可以更加清晰齿轮泵的工作原理、零部件结构、装配关系及拆卸流程。使用虚拟拆装让枯燥的现场拆装更加高效、趣味、生动、形象，减少了技术改造时间也增加了企业员工的创新思维。
　　关键词：3DVIA;齿轮泵;实践教学;虚拟拆装
　　中图分类号：TP 391 文献标识码：A
　　齿轮泵是一种容积式泵，它以结构紧凑、自吸性好、工作可靠、适合输送粘稠性液体，广泛应用于工业现场各大型机组的润滑系统。日常检修包括：检查轴封，必要时更换密封元件;调整压盖间隙或修理机械密封;检查清洗入口过滤器;检查及修理齿轮副、齿轮轴、端盖;检查及修理轴承、联轴器、壳体和填料压盖等。由于现场检修人员要经常对齿轮泵进行拆装，以达到对该设备的日常检测和维修，但由于现场的工作环境恶劣，齿轮泵内部往往都是粘稠的油污，特别对于新员工来说，无法了解其装配关系，也对其频繁拆装产生了厌烦，更不愿意用大量时间去研究技术改造和技术创新。充分利用计算机信息技术进行交流互动是计算机辅助教学系统重要应用，其主要利用计算机的人机互动对话，通过对图像、文字、声音、动画等多种媒体技术进行教学的呈现和传递。[1]在计算机辅助教学系统下，每一位员工都可以在虚拟环境中对该设备进行虚拟拆装，这些手动操作和视觉画面深刻的印象在脑海中，加深学习内容理解，增强了实践活动的主动性、趣味性。
　　1 虚拟展示设计
　　随着现代科技信息技术的发展，借助计算机辅助教学模式已成为必然趋势，三维虚拟展示以其独有的魅力将取代傳统二维展示。三维虚拟展示以计算机媒体为依托，对产品展示具有全面性、高效性、开放性和体验性等特征。[2]在计算机辅助教学系统下，通过展示齿轮泵的3D模型，并且通过设置截面剖视图、局部透明度，视频动画来清晰了解设备的装配关系及工作原理。结合工业现场齿轮泵的拆装作业指导书，让员工对其3D模型在虚拟环境中进行拆装，对设备内部结构及拆装流程有更深刻的认识，最终达到较高的学习效率和较好学习效果。如齿轮泵简图如图1所示，主要由泵体、安全阀体、轴承、机械密封、主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮、浮板、前后泵盖、对轮、底座等几部分组成。在进行虚拟展示时可以对齿轮泵进行内部结构进行可视化设置如图2所示，通过虚拟展示可以从视觉上获取所需要的各种信息。
　　2 虚拟拆装设计
　　虚拟拆装充分调动了人的脑感与视觉，具有极强的真实性和交互性，允许每一位员工根据自己不同的视角设计出不同拆装方案，并结合工业现场真实拆装对比分析，及时发现问题并进行纠正，拆卸顺序及步骤一目了然。例如图3、图4分别为拆卸的齿轮泵对轮、齿轮泵前泵盖，根据自己的个性设置，在虚拟拆装过程中可以对设备进行移动、旋转、放大和缩小等操作，同时也可以对以往的步骤进行更改和回放。通过虚拟拆装操作过程增强了员工的理解和创新能力，提高了计算机操作能力和当前信息化知识储备能力，激发员工的求知欲和参与科研实践开发的热情，当前一些行业技能大赛也逐渐从实体操作向着虚拟产品数字化操作方面过渡。
　　3 结论
　　通过计算机辅助教学系统对齿轮泵进行3D建模并虚拟设置，使枯燥的动手拆装变为虚拟拆装，让员工更清晰了解设备的装配关系及工作原理，通过对计算机操作就可对模型进行渲染、标识、放大、缩小、旋转、拆解、组装等工作，完成个性化设置工作任务，提高计算机操作水平和设备结构的认知效率，使传递的知识更加丰富。
　　参考文献：
　　[1]张俊兰，刘雪玲.目前高校多媒体CAI教学模式浅析[J].山西高等学校社会科学学报，2002（04）：92-93.
　　[2]王军良，解宇鹏，王仲勋，宫晨亮，蒋晓东，胡玮.基于SolidWorks Composer的齿轮泵虚拟设计与展示[J].佛山科学技术学院学报（自然科学版），2018，36（06）：42-47.
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