论制冷设备三维实体仿真模型的开发

摘 要： 文章对制冷设备（包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置四大核心部件）进行深入研究，制作完成压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置四大核心部件的三维实体仿真模型，运动多媒体教学手段将压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置的内部结构、零部件、拆装过程仿真通过电脑呈现在学生面前，以提高学生学习积极性，从而提高教学效率。

关键词： 制冷设备 虚拟模型 设备拆装

随着计算机技术的发展，在专业课教学中采用计算机三维模型仿真教学已成为一个发展方向。在传统教学方式中，因为挂图或胶片是静止的，无法连贯地演示制冷设备的拆装过程，由此造成老师的讲解困难和学生的理解困难，教学效果不理想。

压缩机与冷凝器、蒸发器、节流装置共称为制冷系统的四大部件，以上设备的讲解一直是制冷专业的必备知识点，设备的内部结构和拆装过程是专业技能训练的重点和难点，普通的理论讲解很难使学生对设备的内部结构快速掌握。

1.制冷设备三维实体模型的作用

开发制冷设备三维实体模型有三个作用：第一，可以开展多项制冷设备的技能训练，弥补实验室制冷设备数量的不足，消除拆装过程对设备本身的不利影响，如果让每个学生都到实验室进行拆装，一是实验室没有这么多设备供学生拆装，二是拆装每台设备的时间长，如果轮流拆装则会影响正常的教学进程，三是会影响压缩机等制冷设备的配合间隙，影响制冷设备的正常使用。第二，可以积极开展虚拟仿真的技能训练，提高学生对虚拟仿真模型的掌握能力，发展学生的三维空间的想象能力，增强学生的综合能力。第三，将三维实体仿真模型应用于专业的技能实训，弥补制冷设备实训教学的不足。同时，制冷设备的三维模型开发可以为专业教学的其他实景训练打下基础，对高等院校技能人才和企业工程技术人员的培养均起到关键作用。

因此，专业教学亟待开发制冷设备三维虚拟仿真模型，通过模型开发，将压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置的内部结构、零部件及装配顺序表达清楚，提高专业教学效率和学生的学习积极性。

2.制冷设备三维仿真模型开发的意义

开发制冷设备三维模拟仿真模型的意义体现在以下四个方面：第一，运用制冷设备三维模拟仿真讲解制冷专业课内容可以有效增强教学效果，避免传统教学中使用挂图带来的弊端，使学生迅速掌握制冷设备的内部结构、设备拆卸过程与装配过程，为制冷设备实体的拆装与设备的故障排除打下基础。第二，使用制冷设备三维模拟仿真可以大大提高学生的学习积极性。学生往往对教学挂图没有兴趣，特别是机械结构挂图，剖面线错综复杂，造成学生的识图困难，采用三维实体仿真可以避免学生识图上的困难。第三，运用制冷设备三维模拟仿真可以为学生的实景教学打下基础，有了三位实体仿真的学习，学生对制冷设备的总体结构有了全新认识。第四，复杂问题由繁化简，增强教学效果。同时，提高教师运用多媒体手段教授专业知识的能力，为教师开展科研奠定良好基础。

国家骨干校建设成果提供丰富的科研工作基础，将国家骨干校建设成果应用到专业教学中是今后制冷专业教研组工作的重点，其中如何融入先进的教学方法与手段是建设成果实施的关键。建设成果的实施需要专业的人才培养模式进行转变，人才培养模式已由过去的传统教育方式逐渐向工学结合、顶岗实习的模式转变，也就是说，学生不能仅坐在课堂上学习，更要在真实的或是仿真的工作环境中获取知识。

3.制冷设备三维实体仿真模型开发

开发三维的模型包括：活塞式压缩机、水冷式冷凝器、蒸发器和热力膨胀阀等三维模型。学生通过计算机进行制冷设备四大部件的三维实体仿真拆装，实现模拟虚拟拆装环境。要运用当前先进的职业教育设计理念，对制冷设备的三维模型进行教学设计。

基于三维实体软件Solid Works软件环境下完成产品的三维模型设计，内容包括活塞式压缩机的三维造型设计、螺杆压缩机的设计、蒸发器与冷凝器三维模型分析、热力膨胀阀的三维模型设计等，其中的三维模型设计必须根据企业的实际情况加以确定。

（1）形成完整的研究过程，选择当前具有代表性的制冷设备作为零件造型，然后进行装配设计、运动分析、工艺设计，最后实现虚拟仿真文件，包括活塞式压缩机、螺杆式压缩机、水冷式冷凝器、蒸发器与节流装置热力膨胀阀的模拟仿真模型，下图为研究内容框图。

（2）运用当前先进的教学设计理念，对形成的三维模拟仿真文件进行教学设计，使之适应当前职业教育的发展。多媒体课件本质上是一种计算机应用软件，软件工程中通常以流程图的形式描述软件产品的设计与制作过程。从总体上看，三维模型的教学设计包括软件设计、软件制作、课件设计和课件制作四个阶段，前两个阶段已经在三维设计软件平台上完成，后两个阶段需运用多媒体技术完成。三维实体软件应根据高职院校学生的特点进行三维模型的教学设计。

（3）实现人机互动。

在完成制冷设备三维实体构建后，进行三维动态实体虚拟拆卸与装配，形成制冷设备可执行仿真拆装文件，有效实现人机交互。学生可以通过计算机对一台压缩机进行完整的拆装，并且整个过程动态可视，实现模拟真实的拆装环境。拆装课件通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机的对话。通过人机交互，可以轻松实现三维实体虚拟仿真环境下的演示。

4.结语

通过开发制冷设备的三维实体仿真模型，可以调动学生的学习主动性，增强学习效果，提高教学质量。还可以应用于专业技能训练及教师教学科研、企业工程技术人员培训之中，真正实现专业教学、科学研究、对外服务的一体化。同时，制冷设备的三维实体仿真模型的开发还可以为开展高校制冷专业课程的其他实验打好基础，对高等院校技能人才和企业工程技术人员的培养均起到关键作用。

参考文献：

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