UG三维模型中机械设计论文

1UG软件系统的特点

UG系统是世界一流的具有综合性设计、分析和制造一体化的集成系统。系统不仅能够由CAD模块实现从产品的概念设计、结构设计、虚拟现实到静力学和动力学的强度分析，还能由CAM模块实现计算机辅助加工制造，同时在系统中还贯穿了产品的开发和制造全过程。UG技术提供的草图功能、曲线曲面建模、基于特征的实体建模、虚拟装配建模、机构运动仿真、分析等技术手段，为机构设计提供了极大的方便。通过相关技术手段的结合应用，既能快速构建出相关机构的抽象模型，也能把这种模型快速地映射于机构的装配模型，还能对机构进行快速的运动分析仿真、运动干涉检查及动力学分析等。

2UG三维模型在教学应用中的优势

传统的机械设计基础教学过程，通常采用二维工程图表达物体的结构形态，或通过实物模型来增强学生感性认识。但这种教学模式存在着一定的弊端，二维图形缺乏立体感，实物模型由于体积和重量原因会造成携带、拆卸和剖切不便,且操作较为费时。采用UG三维造型功能，对课本上的二维图形所对应的实体模型进行制作，可以很容易实现三视图和实体之间的转换，通过实体模型和动态仿真使学生能够更直观地进入真实的三维空间，从感性上理解三维实体的结构与相对位置，引导学生思考，增强学生感性认识，从而提高学生空间想象能力。另外，利用UG的局部放大、平移和翻转等工具，还能够让学生在屏幕上全方位观察零件复杂形体的外形与内腔的变化等各个侧面和局部细节特征；可以直观地显现整个零件的结构，装配体中零件之间的连接关系，使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象；也可以根据不断变化的教学内容和不同的教学对象的需求，利用UG软件方便地进行教学模型的修改与新建，满足教学中对模型种类及数量的需要，并有效降低教学成本。

3UG三维建模在教学中的运用

3.1模型和教材相适应

《机械设计基础》课程很多内容都涉及三维零件，根据需要确定具体的零部件，如：带轮、齿轮、凸轮、轴、轴承、箱体等等。在建模的形式上要注重提高三维模型的视觉效果，根据教学内容的需要制作、补充或减少模型，使模型与教学内容紧密结合，贴近实际。

3.2模型与课件相结合

优秀的课件有助于提高教学效果，用UG软件制作的素材，合理运用在课程多媒体教学中，可充分发挥教师与现代教学手段的双重作用。例如，在讲解轴承的结构和各零件的位置关系时，使用UG建好的模型，一边讲解各零件的结构，一边进行现场虚拟装配，这样能够方便地为学生提供正确的示范，培养学生的几何构思能力，同时帮助学生理解结构工艺知识，有利于学生理解轴承的工作原理、装配关系、各零件的相对位置关系以及各零件的结构特点。在这种视觉效果的刺激下，学生的分析、认识和记忆能力增强，这既活跃了课堂气氛，又提高了学生的学习兴趣。在制作课件时，要注意收集和整理，注重课件在课堂教学中的实用性和使用方便性，有利于学生循序渐进地掌握教学内容。在教学过程中充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，在师生的交流学习中寻找最适合学生的方式，更好地发掘学生潜力。

3.3充分利用学生资源

学生在学习UG软件时，可以将教学模型作为练习让学生参与制作，参与式的体验教学不仅激发了学生学习UG软件的热情，而且巩固了《机械设计基础》课程所学的知识，同时，将优秀作品作为今后教学的资料。

3.4多样化制作模式

一种是将虚拟三维模型调整到最佳位置，保存为图片格式，直接插入到课件适当位置；另外在条件允许的情况下，可直接用UG软件打开已建造好的虚拟模型进行教学，在课堂的动态教学中可以达到随机应变、按需编辑、修改模型。当今社会迫切需要大力加强对人才创新意识与能力的培养，培养符合时展需求的应用型人才迫在眉睫。而人才的创新始终离不开实践环节的培养和锻炼，即“创新来源于实践”。随着3D可视化软件的“大众化”及虚拟仪器的广泛使用，使得原有以实物为主的机械设计基础课程实践教学模式面临新的挑战和机遇。尤其是有些设备或装置需要进行剖切或外壳透明化处理才能充分清楚地了解其内部结构，仅仅在实践教学中运用实物模型，较难形成模型的衍生、变型、扩展设计。这些客观现实的存在，成为机械设计基础课程实践教学在运作过程中的瓶颈。因此，实践教学过程中需要模型的多元化，即将3D数字化模型与实物两种教学模式嵌套使用，才能优势互补。3D数字化模型具有以下特点：其一，三维数字化模型具有丰富多样性的表达形式，数字化模型的表达，拆装非常便捷，且完全可逆，通过剖切、爆炸图、视频生成等功能，可以生动直观地表达实际零部件内部的结构和工作原理，全方位地展示精密部件和不可逆拆装部件的内部结构、装配和拆解过程。其二，利用数字化模型能够强化学生的工程意识，目前UG软件具有标准件库，诸如轴承、螺栓、螺母、销、键等标准零件库，这些库的使用可强化学生的标准意识、工程常识，对避免课堂教学与实际工程环境的脱节效果很好。在实践教学中我们要充分发挥实物模型和数字模型的长处，取长补短，充分协调好两者在教学过程中的关系，提高实践教学的质量。

4结语

通过UG三维模型应用于《机械设计基础》课程教学，理论和实践相结合，可以激发学生兴趣，进一步提高教师的实践教学能力和学生参与制作的能力。将虚拟模型作为素材应用于教学，学生的空间想象能力明显提高，且学生对《机械设计基础》课程零件的结构、机械工作原理的理解加深，从而提高了教学质量。

作者：冯立新 张新勇 安翠国 单位：石家庄理工职业学院