Inventor教学

Inventor教学（精选11篇）

Inventor教学 第1篇

一 Inventor软件特点分析

知己知彼才能百战百胜, 究竟Inventor是一个什么样的软件, 它自身又有着什么样的特点?只有先对软件本身有了深入的研究, 才能制定出更适合学生的教学模式。

Inventor是美国Autodesk公司推出的三维参数化实体模拟软件, 是制造业数字样机解决方案中的重要组成部分。它包括了从产品设计、工程设计、工程分析到市场推广的全过程, 使企业降低了生产成本, 缩短了生产周期, 提升了市场竞争力, 带来了良好的经济效益。

本人觉得学校之所以让机械和近机械类专业的学生学习这个软件, 主要是由这个软件本身的特点、中职学生的特点和市场的需求所决定的。该软件界面简单、人机交互功能好, 具有很强的实践性, 已经在社会上的许多领域中得到了广泛应用。而中职学生本身的特点是学习基础不好, 没有什么学习的耐心, 像Inventor这样的软件有很多功能都很简单, 容易上手, 所以很适合中职的学生学习。但是另一方面, 学习一个软件入门也许很容易, 但是真正把它学会学精也并不是一件很容易的事情, Inventor也不例外。它功能强大, 指令和参数设置很多, 真正掌握起来也是有一定难度的。

结合以上对该软件特点的研究与分析, 针对学生的现状, 怎样把该软件的这些知识点进行梳理, 再以怎样的形式教给学生才能够取得最佳的教学效果, 使学生真正学到东西, 是本人在教学上需要不断探索与研究的主要问题。

二 明确学习目的, 重建自信心

在软件的教学过程中, 首先要帮助学生明确学习目的, 使他们重新获得学习的自信心, 这很重要。

让学生明确学习目的, 也就是为什么而学?刚开始的时候, 有很多学生没有明确学习目的, 觉得学习这个软件有什么用呢?所以上课不认真听讲、经常开小差, 甚至还有学生玩手机、电脑游戏, 根本不听课。如果学生没有明确的学习目的, 再怎么费心思讲课都是白费的。因此本人在课程的一开始, 就积极地和学生沟通, 灌输给他们一种思想, 让他们知道现代社会上的岗位竞争是多么激烈, 要是没有一技之长找工作有多么的困难, 让他们提前就有一种就业的紧迫感和职业的意识, 明确自己学习的目的。

在课堂上, 本人还发现有很多学生对自己没有自信, 觉得自己不是学习的材料, 所以对学生自信心的培养也是很重要的。对于学生缺乏学习的自信心, 本人从两个方面进行了探索与尝试。一是把学生作为课堂上的主体, 教师的讲为辅, 让学生尽可能多地参与到课堂教学中来, 激发他们的学习兴趣。这样, 学生就有更多的机会来表现自己, 教师也就能有更多的机会来对学生采取正面的鼓励, 帮助他们重新建立自信心。二是采用现身说法, 向学生介绍前几届毕业生克服自卑, 自强不息取得成功的经验。例如, 有一个学生, 读完中专三年后毕业离校, 经过五年的奋斗他读完了专科、本科, 后来又以优秀的成绩被一所名校录取为公费研究生让学生知道条条大路通罗马, 走向成功的道路也是有多条的, 中职学校的学生也有过硬的专业技能, 有值得他们骄傲和自豪的特长, 在不同的学校学习其实都是一样的, 关键是看有没有认真去学。

教师在课程的一开始, 就要帮助学生明确自己的学习目的, 重新建立学习的自信心;设计好自己今后发展的目标, 做好职业生涯规划。本人觉得这两点都很重要, 也就是帮助学生从思想上扫清障碍, 让他们自觉主动地去学, 而不是强迫他们去学。

三 利用技能大赛调动积极性

从2010年开始, 在天津市举办的全国职业院校技能大赛和天津市中职技能大赛中开始有了Inventor这个项目。每年的参赛选手都是从学这个课程的班级里的学生挑选的, 也就是说每一个人都有机会参加比赛。技能大赛给Inventor教学带来了积极向上的影响, 大家都想好好学被选中当参赛选手, 这样大家学习的积极性就被调动了起来, 学习的氛围浓了。

为了选拔参赛选手, 首先在教学的过程中教师会细心留意每一个学生, 看他们的学习态度是否端正, 是否能够吃苦耐劳, 这都是参加大赛必须具备的品质。然后通过课程学习、测试, 让学生做好自我定位;经过一系列的考核后, 在挑选好参加全市大赛的学生后, 学校会对他们进行全天强化培训, 力求达到参赛水平, 拿到好成绩。在连续两年的大赛中, 本校学生分别拿到了全市二等奖和三等奖的好成绩。相信经过不断的努力, 在不久的将来还会取得更好的成绩。

可以说, 技能大赛的存在对Inventor的教学工作起了积极的促进作用, 它让学生有了努力的方向, 让学生以拥有一技之长为荣。

四 制定有效的教学方法

在第一部分的内容本人提到了Inventor这个软件界面简单, 人机交互强, 学起来容易上手;但是它的功能强大, 指令和参数设置都很多, 真正掌握起来也不是那么容易的。针对该软件的这些特点, 制定有效的教学方法显得尤为重要。本人在课堂上进行了一些探索与尝试, 浅谈如下。

1. 因材施教, 个性施教

本人教的学生有职一、职二年级的, 还有九年级的分流生。九年级的学生虽然和职一的学生只差一年, 但是感觉上他们更贪玩一些。如果硬把课本上的东西塞给他们, 他们会觉得很枯燥, 基本上听不进去。所以针对他们的这些特点, 我决定从他们感兴趣的东西入手。让学生选择他们在生活中喜欢的一件简单的东西, 然后教他们做出来, 再鼓励他们发挥想象, 对所做的东西进行改造。在制作的整个过程中, 相应的指令和参数的设置自然也学会了。事实证明, 学生还是很乐于接受这种学习方式的。

根据教学年级的不同, 教学的方法固然不同, 要因材施教;那么即使同一年级, 同一个班的学生, 对于不同个性的学生也要有不同的教学方法, 也就是因材施教。班上曾经有个男生, 学东西很快, 但是没有耐心。每次做东西他总是第一个做完, 洋洋得意, 觉得自己做的东西也没问题。他做的是很快, 于是我把这些问题一一给他指出来, 让他改正, 并不断地鼓励夸奖他。这样一来, 慢慢地, 他意识到自己做的东西并非是又快又好, 自己还有很多知识并不扎实, 骄傲的火焰慢慢褪去了, 变得更踏实有耐心了。每个学生都有自己的性格特点, 因此, 在教学的过程中, 要留心观察, 针对不同性格的学生采用不同的教学方法, 不能“眉毛胡子一把抓”。

2. 团队合作

在课堂上, 本人把学生分为几个小组, 以组为单位分配任务, 让学生自荐担任组长, 分配给每个人不同的任务。如在讲四通阀设计的时候, 本人让组内的学生分别完成阀盖、阀体、阀杆的设计, 最后零件的装配和工程图都由组内的学生负责。组内成员各有分工, 无论哪一个环节出了问题由组内成员共同解决, 直至完成四通阀的设计工作。而然后组内成员交换任务, 把自己在上一轮没做过的工作做一遍。这样几轮下来, 每一个学生就可以把四通阀整个的设计流程都掌握了。每个学生任务完成的情况, 以及组长对其团队协作精神的评价都将与平时成绩挂钩。

这样的教学方法让学生感到更为有趣, 有的学生说感觉这样学习不孤单了, 大家可以一起交流。而且本人发现, 为了最后能够装配成功, 大家都会很用心地做每一个零件, 学会了沟通与交流。这样的教学方式不仅可以让大家静下心来做东西, 而且在这个过程中大家相互交流沟通, 也培养了团队的协作精神, 这对学生将来走向工作岗位是很有好处的。

五 结束语

以上是本人在Inventor教学中的一些探索和研究, 在教学方法上也进行了一些尝试, 有的取得了一定的效果, 得到了学生的肯定和认可, 但是仍然还存在着很多问题, 如有的学生没有学习的耐心, 有的不愿意参与小组内的学习。另外Inventor软件的知识点很多, 在有限的课时都讲完是不现实的, 根据学生的实际情况应该怎样取舍, 对于知识点又该怎样编排才能让学生学到真正有用的东西?这些都是需要不断探索和研究的问题。而且在知识和信息飞速发展的新时代, 教师本人也要不断增强自身的专业素养, 提高自己的理论水平和实际操作技能;在教学方法上也要不断钻研, 注重灵活性和创新性, 不断地探索出符合中职生心理认知规律的教学方法, 让他们掌握一技之长, 成为社会上有用之人。

参考文献

Inventor教学 第2篇

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、技术应用、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：

Inventor教学 第3篇

关键词： Inventor 机械制图 图层 三维模型

机械制图是机械类专业所必修的一门专业课程。尽管机械各专业对掌握制图能力的要求不完全相同，但还是以共同性的基本内容为主，与设计、生产密切联系。因此，机械制图不仅是一门专业技术基础课，而且是一门实践性很强的课程。

在机械制图教学过程中，教师的主要任务是引导学生先对二维图样进行分析，确定各形体的形状及空间位置，然后逐步想出物体的形体，完成补图补线等题目的要求，最终培养学生空间想象能力，从而为今后其他专业课的学习和技能操作课打下读图基础。传统教学中，教师往往采用挂图、模型或多媒体等教学手段来授课。这样的结果是学生缺乏对知识点的迁移和举一反三的能力，并且很难对知识对象建立起空间想象，教学效果不尽如人意。因此，我们在正视学生生源基础较差事实的基础上，要让这些学生建立空间能力，除了要培养学生的学习兴趣，充分调动他们的学习积极性外，笔者还通过多年的一线教学实践，不断尝试、探索将Inventor软件应用到了机械制图课的教学中，使两者有机结合，让学生在学中做、做中学，发挥学生的能动性，收到了事半功倍的效果。

一、多用Inventor软件二维绘制和编辑命令，巩固机械制图基础知识

机械制图课程会涉及很多机械制图的基础知识，比如机械图样中对图纸幅面和格式的要求；对字体的要求；图线的线型线宽的要求及比例等的要求。对于这些基础知识的要求，在教学过程中不允许有任何创新和随便更改，必须严格按照国家标准。学生能不能很好地掌握这些基础知识，将影响到后续其他专业课学习的好坏，而这些知识点是很枯燥的，对初学的学生来讲很难理解，他们也记不住这些东西。这时我们可以借助Inventor软件中的绘图和编辑命令，把课堂上讲的理论知识结合一定的机械图样，让学生动手绘制，让他们在操作过程中将相关的理论知识融入进去，在操作过程中理解并接受下来，以达到快速入门的目的。学生看着自己绘制的作品，都有一种成就感和喜悦，并且，这种有针对性的练习，对学生起到了很好的辅助和复习作用，更为后面深入学习机械制图培养了兴趣，打下了坚实的基础，不至于一开始打击了学生的学习积极性。

机械制图中，不管是点、线、面的投影，还是零件图、装配图的投影，其规律都遵循“长对正，高平齐，宽相等”这9字原则。那么，在教学过程中，怎样让学生更好理解这9个字的含义，能看懂视图，构想出物体形状？

比如，教师在讲授完读组合体方法与步骤的理论知识后，让学生去做补画第三视图的练习时（如图1所示），题目中已知主视图、俯视图，要求补画左视图。教师可以让学生先用Inventor软件抄画已知的主视图、俯视图，同时心中默默念着 “长对正，高平齐，宽相等”的口诀，然后根据投影规律延长相应视图的图线，结合自己的空间想象能力，就可以把左视图补画出来。同样，学生在画装配图或是补画某一方向的投影视图时也可采用这种方式，在实践中充分体会这9个字的含义，让学生夯实制图基本功，避免在长、宽、高三方向画图中出现的错误。

二、巧用Inventor软件图层功能，创设制图课件优化教学

一张完整的零件图是由若干视图、尺寸标注、技术要求、标题栏和明细表等组成的。利用Inventor软件的二维功能，用户可以根据需要创建多个图层，通过控制图层的开和关，将不同的形体展现出来。在软件中图层就像透明的图纸，通过上层可以看到下层，各个图层之间的基准相互对齐，每一层上的线型、线宽、颜色可以单独设定，各图层的可见性可以控制。所以，在制图教学中，教师可以根据需要设置多个图层，利用图层的管理功能，将绘制的各形体放在不同的图层上，分层次地展开，控制好教学内容和讲课节奏。

比如，笔者在课堂上讲解用形体分析法读懂视图的时候，提前在Inventor中将需要的图形画好。在教学过程中，根据教学的需要控制好图层的开和关，将各形体一一展示出来，当然，前提是将其同一形体投影放在一个图层上（如图2所示），图中组合体有底板、左右三角板和半圆凹版三部分组成，在教学过程中按1、2、3的顺序逐步展现出来。在讲解组合体尺寸标注、装配体时，也可以用这种方法建立多个图层，用图层功能进行管理。这种教学方式，比用PPT的教学方式授课更加优越、直观，符合学生的学习规律，当然教学效果也非常好。

三、利用Inventor软件三维功能，创建立体模型增强课堂教学直观性

讲授画组合体视图的时候，传统的教学方法是采用挂图、实体模型等进行讲解。其实，可以利用Inventor软件三维功能，将要讲解的组合体先绘制成立体模型，并将绘制成的模型，通过工具栏选取视图方向（主视图、左视图、俯视图，后视图、右视图、仰视图），分别进行投影，使学生能很直观地进行观察，观看模型在不同的投影方向的变化，再独立画出其三视图，提高学生的空间想象力。另外，对于组合体各部分之间的关系，可以通过三维移动命令将组合体分解，加深学生对组合体之间共面、不共面、相切、相交组合形式的理解。教师还可以根据需要在原来的三维模型上增加或删除组合部分，衍生出更多图形，在多样的变化中让学生体会制图的精髓和奥妙。软件的三维功能，节省了去购买实体模型的资金，而学生的学习效果却得到明显提高。

比如，教师在讲解支架零件（如图3所示）时，可以按照上面讲的方法授课，将支架零件的选取视图方向（主视图、左视图、俯视图，后视图、右视图、仰视图），分别进行投影，使学生能很直观地进行观察，观看模型在不同的投影方向的变化，接着将组合体从上到下依次分解为耳板、空心圆柱、支板、肋板、底板五个部分。这样学生可以很直观地看清。同时，教师还可以改变原来立体模型上组合部分，衍生出更多图形，在多样的变化中让学生体会制图的精髓和奥妙，以此达到举一反三的教学效果。

四、使用Inventor软件将零件进行虚拟装配，模拟工作情景改进设计方案

机器由若干零件、构件和机构组成，各构件之间应保证确定的运动关系才能使机器完成预定的操作。保证零件装配后各零件之间确定的相对运动，彼此之间不能有干涉情况发生，这种设计应该是在机器装配之前解决，不可能等到把零件加工出来了，装配后出现了问题再去寻找问题，修改前面的设计方案。那么，如何解决这个问题呢？

教师可以将设计的零件图通过Inventor软件生成三维零件，然后将三维零件安装配图要求进行虚拟装配，观察各构件之间的模拟运动，就可以轻易地检查、发现出设计中可能存在的不合理的地方，再去修改相应的二维图纸，进一步进行虚拟装配，经过这样反复的修改使得图纸设计更加合理，更加完美。学生经过这种由图纸—零件—虚拟装配环境的模拟，可以进一步系统专业基础知识，对机器的制造流程有一个比较直观的认识，并可以提升自己机械方面的潜能。

比如，教师在讲解减速器装配体（如图4所示）时，可以把减速器中的每个零件先建模，然后进行虚拟组装。如果在装配过程中发现干涉等问题，可以对一些零部件展开进一步修整，还可以对装配好的零件进行爆炸，让学生看清每个零件的装配过程。在授课过程中，由于非常直观，学生很自然地接受了有关的装配知识，原本很难学的东西，轻而易举地掌握了。

现在，企业对员工的要求越来越高，只会简单地用软件抄绘的人已经不能满足社会的要求。实践证明，对在校学生运用Inventor软件进行教学，模拟训练设计、制造、装配等各个环节，是培养机械制图方面设计和制造的高技能人才、满足社会用人需求的有效途径。

总之，如何上好机械制图这门专业课，提高教学质量并降低学生的接受难度，是很多机械制图老师一直在讨论和研究的重点，大家也在实践中尝试各种教学方法。可喜的是，机械制图教材在不断修订和完善中，开始出现了许多有关机械制图和CAD/CAM互相结合的教材。但绝大多数教师还是以传统教学手段在授课，习惯性地将这门课一分为二，很难收到好的教学效果。因此，只有将机械制图和Inventor软件巧妙地结合起来，在实践中不断地探索、创新教学手段，才能优化课堂教学质量。

参考文献：

[1]李志勇.现代教育技术在机械制图教学中的应用[J].职业，2009（11）.

[2]吕德芳.三维CAD与机械制图教学改革[J].武汉理工学院学报，2015（3）.

[3]李丹.基于三维软件的机械制图教学改革[J].教学与科技，2015（2）.

Inventor教学 第4篇

App Inventor是一个基于云端的、可拖曳的手机应用软件开发环境。它将枯燥的编码转变成积木式的拼图, 使手机应用软件的开发变得简单而有趣。即使不懂得编程语言, 也可以开发出属于自己的手机软件, 具有零基础、无门槛、组件多、功能强和出错少等特点, 此外还支持乐高NXT机器人, 想要用手机控制机器人的时候, 只需要使用按钮、文字输入等基本元件即可。

最初的App Inventor由Google实验室于2010年7月推出。此后于2011年8月对外开放源代码, 随后交由麻省理工学院移动学习中心 (The MIT Centrefor Mobile Learning) 开发, 于2012年3月对外开放使用, 并更名为MITApp Inventor。2013年12月3日, AppInventor 2 (简称AI2) 问世, 其新版主页口号是“随身的编程工具, 尽情发明吧” (Your idea, Your design, Yourapps, Invent Now) 。App Inventor工作模式与测试示意图如右图所示:

App Inventor具有三种工作方式:①设计师 (Designer) , 主要完成界面设计, 所有开发中需要的组件都可以从Palette的组件组中拖入Viewer中, 可以从Compents看到所有组件, 并在Properties调置其属性。②块编辑器 (Blocks) , 主要是通过拼图方式定义程序的执行动作, 将程序的逻辑链接, 通过不同属性的方法定义组件、逻辑组件等执行过程, 并进行逻辑设计。③模拟器 (Android Emulator) , 主要功能是如果在编程过程中或没有安卓设备的情况下, 可先用模拟器进行测试。

基于计算思维能力培养的AppInventor课程设计原则

目前国内有近10所高校开设了App Inventor课程, 但在中学开设相关课程的却很少。针对中学生开设AppInventor课程, 尚存在许多课程与教学论问题。我们结合中小学信息技术教学经验与App Inventor的研发目标——使人们在移动通信的世界里成为创造者, 而不仅仅是消费者, 提出了中学AppInventor课程的如下设计原则。

1.兴趣原则

现代人的生活几乎离不开手机, 手机的功能也越来越丰富。适合App Inventor的课程素材来源广泛, 选取源自学习与生活的课程内容, 既能够帮助学生制作自己喜欢的手机软件, 又能够让学生体验软件开发的创造乐趣。

学生每天都在用手机中的App程序, 对于能够制作出App程序感到十分神秘。通过学习App inventor, 将感觉到App inventor的离线环境搭建、界面设计、积木代码搭建和程序测试等内容都是有趣的, 很好玩。

2.基于计算思维的能力培养原则

“授人以鱼不如授人以渔”, 开设App Inventor课程, 应该立足于能力的培养。在App Inventor课程培养的诸多能力之中, 计算思维能力是核心。培养计算思维能力首先需要关注基于问题解决的教学, 教学问题应该从生活中来, 最终还要走向社会。其次要关注程序设计的工程思想与方法。

3.任务驱动原则

如果要将课程内容分解成系列的活动模块, 教师需要进行必要的铺垫, 尽量安排学生自主完成活动模块。在活动与实践过程中注意引导学生交流活动经验。每节课都根据项目内容的不同, 要求学生撰写文稿, 主要是记录自己学习过程的问题与感想, 籍此反思学习过程。

根据上述App Inventor课程原则, 该课程应该包括四个主要环节:①离线开发环境的搭建;②体验开发流程;③学习基于问题解决的算法与程序等计算思维;④制作自己喜欢的手机应用软件。

教学设计、实施与反思例举

依据上述课程原则, 我们开发出了高中App Inventor课程, 并在北京景山学校高中一年级进行了教学试验。下面仅以其第一节课为例来说明课程的设计与实施情况。

第一节课的主题是“Talk to me: Your first App Inventor app”, 旨在帮助学生编出能让手机说话的软件, 课题简单却易激发学生的兴趣。我们将学习任务分解成三个活动, 循序渐进, 结束时学生能够对App Inventor的三个工作界面和开发过程有一个比较全面的了解, 知道如何用这个编程软件。

1.资源准备

(1) App Inventor 2离线开发包。

(2) 离线环境搭建和环境启动说明文本。

(3) 学习卡片, 要求学生从以下两个方面撰写“我的第一个APP应用程序开发感想”, 200字左右。包括对Appinventor的认识与感觉、第一次完成App的感想和准备制作的考核作品。

2.教学流程设计

(1) App Inventor简介。教师介绍课程内容、课程要求、考核方法以及App Inventor的发展情况及特色。让学生了解课程内容与目标, 了解App Inventor的特点。

(2) 离线环境搭建。采用演示+文本资料的方式, 带领学生一步一步地进行离线环境的搭建、测试、安装、确认环境设置。让学生体验离线环境搭建的过程, 了解复杂系统搭建的流程并提供有成就的体验。

(3) 启动离线环境、熟悉基本环境。采用演示+文本资料的方式, 在启动离线环境, 新建项目, 并对了解“Designer”、“Blocks”界面有初步认识。让学生动手准备自己用的环境, 有一切尽在掌握之中的感觉。

(4) 制作自己的第一个App应用程序。为了体验App Inventor的强大功能, 可以先做一个最简单的App来进行体验, 这是用户需求。接着教师演示了自己手机上的Talk To Me程序功能, 并提出问题:App的功能是什么?界面上有什么?学生自学Talk To Me Part1的PDF文档, 自主进行程序制作。体现了一切开发源于实际需要及基于计算思维的软件开发的流程:用户需求—软件开发需求—软件功能定义 (选用什么组件也需要考虑) —界面设计—代码设计—测试、调整—进一步的功能拓展—二次开发—软件使用说明。

(5) 启动模拟器, 测试自己的程序。教师演示如何启动模拟器, 学生启动模拟器后测试自己的程序。教师提示学生有没有需要改进的地方, 并给出新的自学文档, 要求学生根据自己的修改要求, 参考教师给出的文档, 修改完善自己的程序。这样, 让学生掌握适时测试自己程序的模拟器, 能够增强学生的成就感。在体验功能时产生进一步需求, 这是二次开发的基础。

(6) 提出改进的需求, 改进程序。应该使学生明白, 手机应该想说什么就说什么, 而不是只会说一句话。教师给出适当的帮助文档, 让学生在解决问题时有的放矢。

(7) 交流共享与本课小结。2~3名学生谈自己如何改进程序, 用到了什么新的组件、属性和方法。通过交流共享, 能够复习学过的内容, 互相借鉴。教师小结能够带领学生当堂回忆所学内容, 起到及时巩固的作用。

(8) 作业提交。教师演示如何下载项目的源文件:Talk To Me.aia, 如何打包下载可以安装到手机上的TalkTo Me.apk。完成第一次接触App的感想短文并提交。通过保存提交作业, 使学生一节课的努力得到评价与认可, 增强了学生的成就感。学生通过撰写每节课的学习文档, 养成随时记录的好习惯。

3.实施情况

在实施上面的教学设计时, 应注意从用户需求出发, 逐步细化, 让学生参与到需求的提出与设计中来, 学生学习的积极性高, 特别是在学生进行模拟测试时, 因为看到了自己的模拟程序, 都表现出异常激动与自豪。

结束语

著名教育家陶行知先生有一句教育名言——处处是创造之地, 天天是创造之时, 人人是创造之人。今天的大数据时代为这种教育理想的实现创设了有利的条件。App Inventor课程能够激发学生的创新意识, 探索AppInventor课程与教学, 对于创新传统教学、提高学生的信息素养具有重要意义。

参考文献

[1]Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM, 2006, 49 (3) .

[2]董荣胜.计算思维及计算机导论[J].计算机科学, 2009, 36 (4) .

Inventor教学 第5篇

Autodesk inventor三维设计软件让我的制造理念从二维过渡到了三维设计，Inventor三维设计软件简单易用容易上手，完成了整机的三维零件造型和装配造型设计，完成整机的装配后，我进行了干涉检查验证，对不合理的部分重新做了优化设计。我可以利用Inventor强大的工程图功能，直接出工程图，Inventor的工程图可以具有关联性，这样我如果在三维模型做改动，它的工程图也会做相应的改动，非常方便。我还可以利用Inventor的爆炸视图功能，把装配图过程做的直观，易懂。这样对整机的生产、装配都提供了很大的方便。我对整机按部件做了细化的模块化设计，这给我做此产品的系列化提供了极大的帮助，我可以根据不同的客户的需要在最短的时间内给出最合理的解决方案。用了Inventor三维设计软件以后大大缩短了设计周期，提高了设计效率，可争取更多的客户，提高了企事业的竞争力。

通过这次的Autodesk inventor作图，我可以了解更多有关的知识，对三维技术的设计有更根本性的认知！

1.电路板

1.1电路板板体

步骤：根据实体画出相应尺寸大小的草图。

图1.1

如图1.2和1.3所示，拉伸后，在面板的两端贴上图，按照轮廓去除不需要的部分。

图1.2

图1.3

如图1.4和1.5，画出对应零件的尺寸图，进行0.01毫米的拉伸，以便后面的电路板装配

图1.4

图1.5

序言

Autodesk inventor三维设计软件让我的制造理念从二维过渡到了三维设计，Inventor三维设计软件简单易用容易上手，完成了整机的三维零件造型和装配造型设计。完成整机的装配后，我进行了干涉检查验证，对不合理的部分重新做了优化设计。我可以利用Inventor强大的工程图功能，直接出工程图，Inventor的工程图可以具有关联性，这样我如果在三维模型做改动，它的工程图也会做相应的改动，非常方便。我还可以利用Inventor的爆炸视图功能，把装配图过程做的直观，易懂。这样对整机的生产、装配都提供了很大的方便。我对整机按部件做了细化的模块化设计，这给我做此产品的系列化提供了极大的帮助，我可以根据不同的客户的需要在最短的时间内给出最合理的解决方案。用了Inventor三维设计软件以后大大缩短了设计周期，提高了设计效率，可争取更多的客户，提高了企事业的竞争力。

通过这次的Autodesk inventor作图，我可以了解更多有关的知识，对三维技术的设计有更根本性的认知！

1.电路板

1.1电路板板体

步骤：根据实体画出相应尺寸大小的草图。

图1.1

如图1.2和1.3所示，拉伸后，在面板的两端贴上图，按照轮廓去除不需要的部分。

图1.2

图1.3

如图1.4和1.5，画出对应零件的尺寸图，进行0.01毫米的拉伸，以便后面的电路板装配

图1.4

图1.5

2.电路板其他零件

2.1如图2.1按键的尺寸，拉伸和倒圆角处理。改变面的特性，效果如图

图2.1

2.2电池

如图2.2.根据实体画屏幕，拉伸改变特性主要分为三部分。

图2.2

2.3铁片

如图2.3.1和2.3.2，操作步骤是画出铁片，抽壳处理，在外表面贴图。

图2.3.1

图2.3.2

2.4畜电器如图2.4

如图2.4

2.5透明板

如图2.5，对透明板进行抽壳处理，透明处理

图2.5

2.6喇叭

如图2.6，画出喇叭的尺寸草图，改变表面特性

图2.6

2.7透明板铁片如图2.7

图2.7

2.8插卡器

2.8.1胶块如图2.8.1

图2.8.1

如图2.8.2插卡器铁片

图2.8.2

2.8.3插卡器上方铁片

图2.8.3

2.8.4组装插卡器如图2.8.4

图2.8.4

2.9录音器

图2.9

2.10电源插头，此部分分成两部分，外部铁框和带金属片的塑胶头，此处仅给出总装图，

图2.10

2.11电源触头

如图2.11，此零件分成触头胶体和铜片，最后通过表面接触约束，如图问装配图

图2.11

2.12螺钉如图2.12

图2.12

3.中间盖

3.1中间盖

操作步骤，如图先根据电路板的大小画出需要拉伸的平面草图如图3.1

图3.1

如图3.2和3.3完成草图，进行拉伸，倒圆角和抽壳处理，最后贴上相应的图片

图3.2

图3.3

4.上盖

4.1上盖插入图片，根据实体画出而为草图，如图4.1

图4.1

图4.2和4.3操作步骤，拉伸-倒圆角-抽壳-贴图-去除多余部分-留出屏幕的部分-改变零件特性

图4.2

图4.3

5.屏幕和键盘

5.1屏幕薄片，设为透明

图5.1

如图5.2和5.3，画出实体尺寸，把每个键的槽勾勒出来，在进行多次贴图，形成效果如图所示

图5.2

图5.3

6.后盖

如图6.1和6.2

操作步骤：投影草图（上盖的轮廓）——拉伸——抽壳——在上面做草图画出相应的拉伸题——改变表面特性——贴图

图6.1

图6.2

7.其他零件

7.1电池

操作步骤：画二维草图——拉伸——贴图——拉出铜片凹槽——改变表面特性

如图7.1.1和7.1.2

图7.1.1

图7.1.2

7.2卡

如图7.2.1和7.2.2画出卡，正反面贴图。

图7.2.1

图7.2.2

7.3封闭体如图7.3

图7.3

8.总装图

8.1电路板总装图部分通过装配约束，组装电路板如图8.1.1和8.1.2

图8.1.1

图8.1.2

8.2最终总装图

如图8.2.1先把电路板与中间壳组装

图8.2.1

如图8.2.2插入移动卡

图8.2.2

如图8.2.3放入电池

图8.2.3

如图8.2.4约束上壳和上表面薄片

图8.2.4

如图8.2.5所示，约束键盘

图8.2.5

如图8.2.6约束后盖

图8.2.6

如图8.2.7最后效果图

Inventor教学 第6篇

关键词：App Inventor；Android GPS定位技术；课堂点名应用；计算距离

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）08-0087-03

随着我国高等教育规模的扩大，在校大学生的整体素质呈现下滑趋势，逃课现象普遍存在，严重影响着高等学府的学习氛围以及学生自身素质与专业水平。课堂点名作为高校课堂教学管理的有效手段，虽然是缓解这一问题的有效途径，但对人数较多的课堂，逐一点名却占据了一部分有效的教学时间。那么，如何实现精准、迅速、同步的课堂点名，成为高校教师面临的棘手问题[1]。部分学者研究通过短信猫[2]接收学生短信，或者通过指纹鉴别技术[3]采集到课学生的指纹等，达到课堂点名的目的，这些课堂点名方式均占据部分教学时间，不是真正意义上的自动化点名。随着信息技术的发展，尤其是GPS定位技术的出现，如果每个学生走进教室之后就将自己的GPS坐标共享给教师，教师就可以轻松确定学生的出勤情况了。基于App Inventor的GPS课堂点名应用，节约了有效的教学时间，减少了对正常教学秩序的干扰，具有很强的实用性。

一、相关概念

1.App Inventor平台简介

App Inventor是一款由谷歌公司开发的可视化的编程工具，用于开发Android平台的移动应用。利用基于Web的图形化用户界面生成器，可以设计应用的用户界面，然后像“玩拼图”一样，将“块语言”拼在一起，来定义应用的行为。App Inventor具有操作简单、开发环境搭建容易、应用开发过程方便、开发周期短等特点[4]。

2.Android GPS定位技术

全球定位系统（Global Positioning System）是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统，该系统可以保证任意时刻、在地球上任意地点都可以同时观测到四颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度与高度，实现导航、定位等功能。目前，移动设备都内置了GPS模块，在网络连接建立后，移动设备利用Android GPS定位技术，主要通过GPS模块接收卫星发送的位置信息，同时对定位数据（包括经纬度、时间等）进行解析，最终实现用户手机的导航、定位等相关应用。App Inventor作为基于面向对象的编程平台，提供了定位服务的API，可以获取用户当前的位置信息，实现移动设备的实时定位。

二、应用分析

传统课堂点名是教师打印出学生名单，按照名单上的信息逐一确认，这种点名方式不仅耗费太多课堂时间，而且无法分辨出是否有人帮忙答到[5]。随着信息技术不断发展，各类移动设备（智能手机、iPad等）迅速普及，对于在校大学生而言，智能手机已经成了他们时刻随身携带的学习生活必备品，利用智能手机确定学生的出勤情况，比传统点名方式简单有效。基于App Inventor的GPS课堂点名应用是利用手机GPS定位技术，在App Inventor图形化编程环境下设计并实现的系统。因为本应用需要采集教师与学生的位置信息并计算二者间距离，根据距离值判定学生出勤情况，所以本应用需要同时具备学生端和教师端两部分。学生端完成教师与学生之间的距离计算并共享距离信息，教师端完成教师位置信息共享和到勤学生位置信息的获取，通过教师和学生位置距离的计算和比较，实现课堂点名的自动化。

三、应用设计与实现

基于上述分析，基于App Inventor的GPS课堂点名应用由学生端和教师端两部分构成，以下分别从组件设计和逻辑设计介绍学生端和教师端应用的设计与实现。

1.学生端的设计与实现

（1）学生端的组件设计

App Inventor是一个可视化、可拖拽的在线编程工具，应用所有组件和块结构都是从组件工具栏和“块”所在“抽屉”直接用鼠标拖拽到界面中的。

组件设计是应用程序界面的接口，对组件的设计也是对用户界面的设计。应用的组件由可视组件和非可视组件组成：课堂点名应用的可视组件包括一个文本框，用来获取学生的姓名；一个标签，用来显示学生的地理位置和时间信息；三个按钮，分别用来记录学生位置信息、获取教师位置坐标并与学生的位置坐标计算二者间距离、以及共享学生与教师之间的距离信息；一个垂直布局，用来安置可视组件；一个水平布局，用来安置三个按钮。非可视组件包括一个位置传感器，用来获取当前位置信息；一个计时器，用来获取当前时间信息；一个网络微数据库，用来存储教师的位置信息和学生与教师之间的距离信息等。

对学生端的组件进行如下设置：文本输入框的提示为“请输入你的名字”；标签的文本为“我的位置”，字号为30；按钮的文本为“定位”、“计算距离”和“共享”，字号为24；垂直布局的水平对齐和垂直对齐为居中，高度和宽度为充满；设置水平布局的水平对齐和垂直对齐为居中，高度为自动，宽度为充满；网络微数据库的服务器地址为http：//tinyWebdb.17coding.net。

（2）学生端的逻辑设计

在学生端组件设计完成后，需要为每个组件添加相应的行为。

首先，显示学生当前的位置。当定位按钮被点击时，首先要用到两个全局变量x1，y1，变量x1表示学生位置坐标的纬度，y1表示学生位置坐标中的经度，将调用位置传感器获取到的当前位置的经纬度分别赋值给x1，y1。一般从位置传感器获取读数时需要几秒钟的时间，但如果GPS卫星信号受到屏蔽或者设备并未开启GPS设置，会一直没有读数。然后调用计时器获取当前时间，并设置日期时间格式为“yyyy/MM/dd＼nahh：mm：ss”，再获取变量x1，y1的值，将位置信息和时间信息合并文本后显示在标签中。

其次，计算学生与教师之间的距离。地球是一个近乎标准的椭球体，它的赤道半径为6378.140千米，极半径为 6356.755千米，平均半径6371.004千米。假设地球是一个完美的球体，它的半径就是地球的平均半径，记为R。如果以0度经线为基准，那么根据地球表面任意两点的经纬度就可以计算出这两点间的地表距离（这里忽略地球表面地形对计算带来的误差，仅仅是理论上的估算值）。假设两点都在北半球，第一点A的经纬度为（x1，y1），第二点B的经纬度为（x2，y2）。根据三角推导，可以得到计算两点距离d的如下公式：

这个公式中，R和d单位是相同的，如果是采用6371.004千米作为半径，那么d就是千米为单位，如果要使用其他单位，比如米，还需要做单位换算1千米=1000米。

当计算按钮被点击时，分别调用网络微数据库获取教师位置信息的经度和纬度，根据获取到的数值的标签判断，标签为teacherx就将其数值赋值给变量x2，表示教师的纬度，标签为teachery就将其数值赋值给变量y2，表示教师的经度。根据上述公式计算教师与学生之间的距离，并将距离值加上单位设置为标签文本。

在计算距离过程中，除了涉及全局变量x1，y1之外，还需要x2，y2，p，d，A，B这几个局部变量。定义变量x2表示教师位置坐标中的纬度，y2表示教师位置坐标中的经度，变量d表示学生和教师之间的距离值，p、A、B分别是为方便公式计算使用的三个变量，其中p=■（π取3.1415926），A=（y2-y1）*P，B=（x2-x1）*p。从网络微数据库获取数据与本地数据计算两点间的距离的逻辑设计代码如见图1。

最后，共享学生与教师的距离信息。点击共享按钮后，先判断文本输入框内的文本是否为空。如果为空，则在标签文本中提示“请输入你的姓名”，否则调用网络微数据库，以文本输入框内输入的学生姓名为标签，变量d和计时器调用的当前时间的合并文本为存储值保存起来。变量d表示的距离单位为米，当前日期时间格式为“yyyy/MM/dd ahh：mm：ss”。调用网络微数据库保存数值时，保存成功后提示“共享成功”。

2.教师端的设计与实现

（1）教师端的组件设计

教师端包含下列可视化组件：一个标签，用以显示教师的位置信息；三个按钮，分别用来定位教师的坐标、扫描学生的坐标显示在列表中、以及清空列表；一个列表显示框，用以显示每个学生的到课信息；一个水平布局，用来安置三个按钮。非可视组件包括如下：一个位置传感器，用来获取当前位置信息；一个网络微数据库，用来存储教师的位置坐标和学生与教师之间的距离。

对教师端组件的属性进行如下设置，screen1的水平对齐为居左，垂直对齐为居上，允许滚动为真；标签的文本为“我的位置”，字号为24；按钮的文本为“定位”、“扫描”和“清空”，字号为18；水平布局的水平对齐和垂直对齐为居中，高度为自动，宽度为充满；最后设置网络微数据库的服务器地址。

（2）教师端的逻辑设计

教师端组件设计完成后，需为组件添加如下行为：

第一，显示教师位置信息。当定位按钮被点击时，调用位置传感器获取当前位置的经纬度，将其分别赋值给变量x2，y2，并以teacherx、teachery为教师的经纬度标签，x2，y2为教师的经纬度存储值保存到网络微数据库，并将变量x2，y2所表示经纬度的合并文本设置为标签文本。

在教师端中，也使用网络微数据库，当网络微数据库保存数值成功时，提示“共享成功”；当网络微数据库发生Web服务故障时，提示错误信息。教师端的定位、共享和显示教师位置信息的逻辑设计代码如图2所示。

第二，扫描学生与教师之间的距离。当扫描按钮被点击后，以学生姓名为标签，调用网络微数据库获取每个学生与教师之间的距离值，成功获取到距离值后，设全局变量list为空列表，将每个标签和距离值的合并文本添加到列表中第一个列表项的位置，设置列表显示框的元素为变量list，列表显示框的字号为22等。

四、问题分析与优化

1.应用存在的问题

笔者在课堂点名应用测试阶段发现存在如下问题：

（1）手机定位提示，影响用户体验

当第一次打开应用时，会出现询问“某应用正在尝试通过网络或者卫星对您的手机定位，接受还是拒绝”的消息，点击允许后应用才能调用系统的GPS功能；如果学生点击拒绝，课堂点名应用就不能统计该学生的位置信息。

（2）应用程序数据，面临覆盖可能

课堂点名应用所用的网络微数据库的服务器是公用的，可能发生应用数据被别的应用数据覆盖的情况。学生端和教师端相关的数据都应该同时存储在本地微数据库中，在应用关闭或卸载之后，数据不会随之丢失。

2.应用优化

（1）学生端的优化

在学生端应用上，为了防止替代他人作弊共享位置信息的行为，应用程序应该只允许学生输入一次姓名。同时，程序还应该将获取到的位置信息存储在本地微数据库中，从本地微数据库将数据共享至网络微数据库，防止学生关闭应用后丢失数据还需要重新获取数据。

（2）教师端的优化

在教师端应用上，应该将从网络微数据库中获得的学生距离信息存储在列表中，并将列表存储在微数据库中，在应用打开后，直接从微数据库中获得数据，显示在列表显示框中，防止教师关闭应用后丢失数据还需要重新获取数据。在显示学生的位置信息时，应再做一次判断，若某个学生的距离值在某个范围内且时间在当前某时间段范围内，就判断他出勤，否则判断为旷课。教师端应用还需继续完善，例如添加一项将学生的历史数据导出为文件的功能，供教师查阅和统计学生出勤的情况。

目前，本应用的开发阶段已经基本完成，正处于应用测试阶段。在测试阶段，我们重点搜集用户的反馈信息并进行调整和完善代码。同时，如何解决用户体验和数据库存储的限制等问题，将是下一阶段的研究重点。

参考文献：

[1]杨洪章，高培成，何飞等.基于S3C2410嵌入式“课堂点名系统”的研究与开发[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2011，11（3）：29-31.

[2]唐明伟，庄玉良，蒋勋等.基于短信猫的课堂自动点名系统[J].现代教育技术，2013（10）：115-120.

[3]Saraswat C， Kumar A. An Efficient Automatic Attendance System using Fingerprint Verification Technique[J]. International Journal on Computer Science & Engineering，2010，2（2）：264-269.

[4]郭守超，周庆国，邓常梅等.基于App Inventor 的移动学习探究[J].现代教育技术，20014（9），121-125.

[5]李颖.基于WPF的课堂教学管理系统研究与设计[J].技术在线，2011（24）85-87.

Inventor教学 第7篇

一、以激发学生学习兴趣为前提

俗语讲:“兴趣是最好的老师。”我们都知道比尔·盖茨因对数字排序产生了浓厚兴趣, 才有了今天的微软;贝多芬因对音乐产生了兴趣, 加上自己后天不懈的努力和顽强的毅力, 才有了像《命运》这样一篇篇不朽的乐章……这样的例子不胜枚举, 所以在制图教学伊始, 就应该努力培养学生的学习兴趣。记得在2012级机电班上第一堂课时, 在简单地组织教学过后, 笔者给每位学生发了一张由inventor软件绘制并打印出的A4轴类零件图, 然后让他们拿出自己徒手绘制的图纸与之比较, 通过比较, 两张图纸差异明显, 由inventor软件绘制出的图纸线型、线宽、字体、标注等规范统一, 干净整洁, 清晰明了, 易于读图。当笔者告诉他们运用inventor软件大约仅需要一个小时就能绘制出这样一张符合国标且美观明了的图纸时, 学生瞪大眼睛感到很不可思议。因为这样的一张工程图纸, 如果徒手绘制的话, 最少需要2-3天才能完成, 而且如果图中出现错误需擦除更改, 费时费力还小错误不断。就这样, 通过展现计算机辅助制图的强大优势, 从而大大激发了学生学习此课程的浓厚兴趣, 学习动力由外在转为内在, 学习态度也由被动变为主动。

二、以巧妙设计上课内容为关键

目前我校使用的计算机辅助制图软件是由美国Auto Desk公司推出的Autodesk Inventor Professional (AIP) 2010版, 教材是兰州大学出版社出版的《inventor模块化教程》, 由全省统一配置。在几轮教学过后, 笔者发现如果按照教材原有的章节次序上课, 效果并不理想。因为有些知识点不需要一开始就讲授, 而有些内容则需提前掌握。因此, 我在后面的教学过程中做了大胆尝试, 把知识点的讲授次序作了适当的调整。举个简单的例子, 教材中“图形界限”“图层”命令放在后面介绍, 而在实际教学中, 笔者认为这两个知识点很重要, 是养成学生良好绘图习惯的前提。所以在第一次讲课时笔者就重点讲解了“图形界限”和“图层”命令。掌握这两个知识点以后, 可以大大降低绘图错误率, 有效提高绘图效率和准确率, 所以合理安排上课内容是很关键的。

三、以合理运用教学方式为手段

教学方式具有多样性, 每门课都有其独特之处, 教师也应该结合自身实际和学生特点制定一套适合自己的教学方式。在担任制图教学任务的这几年里, 笔者深刻地认识到计算机辅助制图 (inventor) 这门课既是一个软件学习的过程, 同时也是巩固运用机械基础知识的过程。结合这一特点, 笔者在教学方式上做了一些改变, 主要有以下两个方面:

一是摒弃了命令学习与练习分开的传统的授课方式, 采用了“一个命令一张图纸”的系统化授课方式。以前的计算机辅助制图 (inventor) 教学是把所有命令学完后做训练, 一味讲述理论知识而不进行实践很难让学生准确掌握。现在笔者将更多的时间交给了学生, 让学生多做练习, 将同一张图纸用不同的方法画出, 比较哪种方法更快, 从而让学生自己感受到了计算机辅助制图 (inventor) 绘制机械图纸的优势, 使得学生在掌握所授知识点的同时, 还可以巩固机械基础基础知识, 真正使这门课程发挥出计算机辅助机械制图的作用。

二是通过故意“犯错误”让学生纠错以加深影响。现在的计算机辅助制图 (inventor) 授课通常在计算机教室内上课, 需先结合软件给学生操作演示, 再配合讲解让学生掌握命令的使用。在这个过程中, 笔者将一些初学者容易犯的错误故意“犯”一遍, 让学生来发现问题、发现错误、纠正错误。学生则轻松掌握了相关技巧, 不再犯类似错误, 从而达到了寓教于乐的效果, 提高了学生的参与度。记得在一次上课讲“修剪”命令时, 笔者故意将图纸显示缩小后做快速修剪, 再将图纸放大, 让很多没有剪干净的“小尾巴“露了出来, 有些学生在发现这一问题后偷笑。我相信这样一次“犯错”会让很多学生对修剪命令的理解更为深刻。

四、以培养兴趣小组为依托

培养兴趣小组主要是把班里对计算机辅助制图 (inventor) 感兴趣和学的比较好的学生挑出来为省、市中职生技能大赛做准备, 这些学生平时利用晚自习或课余时间到计算机教室练习, 上课时也可以做教师的好帮手。这样做, 既可以帮助教师辅导好其他学生, 也可以起到“以点带面”的作用, 充分发挥学生的主观能动性。

通过运用以上几种教学方法, 可使原本枯燥乏味的计算机辅助制图 (inventor) 课程变得生动有趣, 绘图技巧和熟练程度也明显优于以往的教学方法。学生在参加技能大赛拿到好的成绩后, 自信心有所提高, 对学习的兴趣也更加浓厚了。

总之, 中职学校计算机辅助制图 (inventor) 教学中, 一定要确定教师主导、学生主体的地位, 抓牢中职学生的自身特点, 努力去激发、指导、鼓励他们, 让他们在学习中提振信心、吐露心声、展示风采, 提高中职学校机电专业学生的专业水平。

参考文献

[1]李宗义.inventor模块化教程——与课程实施者对话[M].兰州大学出版社, 2010.

Inventor教学 第8篇

1 齿轮连杆组合机构运动分析

在齿轮连杆组合机构中(见图1),四杆机构为曲柄摇杆机构,偏心齿轮Z1兼作曲柄,以等角速度ω1沿逆时针方向转动,根据参考文献[1]可知,从动齿轮Z6的角位移、角速度和角加速度和分别是:

由此可知:若改变机构尺寸,从动齿轮Z6可得到以下三种不同类型的运动规律:

(1)当△>0时,ω6min>0,Z6输出为无零点的单向增减运动;(2)当△=0时,ω6min=0,Z6输出为只有一个零点的单向增减运动;(3)当△<0时,ω6min<0,Z6输出为具有两个零点的双向增减运动。

显然,第二种运动规律是第一、三两种运动规律的临界状态。

在第二类型或第三类型的运动规律中,当机构出现ω6min=0的位置时,根据三心定理知:主动轮Z1和从动轮Z6的相对瞬心恰在主动轮的回转中心A处,则AEF三点共线(见图2)。而能出现第二类型运动规律的条件是各构件的尺寸和角度必需满足以下关系式:l24min=AH2+HD2

其中:K=[(r62-r12)2-2(r62+r12)(r1+2r5+r6)2+(r1+2r5+r6)4]r12

相应主动轮Z1角位置:

由此可见:在求出λ角后,即可求出ω6min=0时的曲柄转角准1min和机架临界尺寸l4min。

通过上述运动分析可知:在三齿轮连杆组合机构设计中,当齿轮参数确定后,连杆机构中l2、l3的尺寸也随之确定,故机构的主要设计变量为主动曲柄的长度l1和机架长度l4。若要使从动齿轮Z6获得以上三种不同的运动规律,关键在于曲柄的临界尺寸l1min或机架临界尺寸l4min的确定。但是在实际设计中,考虑到制造和装配误差等因素,往往需要把机构中的某一尺寸设计成可调的尺寸,以便在装配时通过调整来补偿误差。因此通常把机架长度l4设计成固定整数值,而把l1设计成可调的。

2 基于Inventor的齿轮连杆组合机构设计步骤

在Inventor中设计齿轮连杆组合机构的基本原理是:在布局文件中建立基于草图块的机构运动关系,并生成二维装配体,据此进行二维运动仿真,通过不断搜索从动齿轮输出速度最小值相对应的曲柄输入角,替换机构运动草图中原曲柄输入角的参数,直到求出曲柄的临界尺寸l1min。其关键步骤如下。

2.1 创建布局

启动Inventor装配模板,在装配面板中选择“创建布局”按钮,即生成布局的零件模板(见图3)。

所谓布局就是一个带有草图块的二维草图,并利用衍生功能与继续设计的模型形成关联。

在布局文件中建立机构运动草图和布局草图,将机构的第三类型运动规律(图2)用几何作图的方法,利用软件提供的几何约束和尺寸约束工具,清晰地反映在机构运动草图上,把曲柄尺寸l1设置为联动尺寸,只要更改曲柄转角准1数值,曲柄尺寸l1就会随之改变。

在布局草图中创建各构件的草图块,由于主动齿轮Z1和曲柄系同轴零件,将其定义为嵌套的草图块。各构件的草图块包含在浏览器中的“块”文件夹内,草图块放置到布局草图中,在浏览器中每个草图块的装配层次关系均显示在其父草图下,显示为子项的装配层次而且可以在多个位置中添加使用相同的草图块。

需要注意的是草图块只能在二维零件草图中创建,并且只能由草图对象组成(见图4)。把各构件的草图块用二维草图几何约束来模拟机构的运动关系,即可迅速、直观地检查设计的机构能否正确运行。

在建立机构运动草图和布局草图过程中,对机构各构件的主参数进行参数设置;打开“参数”设置对话框,在用户参数栏中添加齿轮齿数Z、模数m用以驱动和自动计算r参数“等式”栏中的函数表达式(Z*m)/2ul,同时对机构各构件的主参数进行尺寸标注,重新命名参数名称,将机构在草图中清晰地表达出来(见图4)。

2.2 生成二维装配体

布局和草图块成熟后,在“布局”面板中单点击“生成零部件”按钮(见图5),所选构件的草图块衍生出新的与之对应的零件和部件文件,零件文件已包含所需的草图块,每个零部件的形状都可以与相应的草图块相关联,为实体模型提供了参考几何图元,布局中构件的草图块之间的几何约束转换为对应的零部件之间的二维装配约束,能够在运动仿真环境中快速地对设计的机构进行运动分析。

2.3 二维运动仿真

单击“环境”选项卡、“开始”面板、“运动仿真”按钮,在进入在运动仿真环境之后,可以使用工具面板上的"插入运动类型"和其他工具来产生连接,在装配部件的运动机理构造好之后,连接、移动组等都列在运动仿真浏览器中;设置驱动条件后即可运行仿真(见图6)。

2.4 确定曲柄的临界尺寸l1min

(1)在布局文件中,编辑机构运动草图,任意设置一个曲柄输入角准1,随之就会得到一个相对应的曲柄尺寸l1。

(2)回到二维装配文件中运行仿真,在输出图示器中可读取机构各构件的运动参数(图7)。选择从动齿轮输出速度项,搜索最小值ω6,得到相对应的曲柄输入角准1。

(3)替换机构运动草图中原曲柄输入角的参数,获得新的曲柄尺寸。

(4)再次运行仿真,经过2～3次重复,即可确定曲柄的临界尺寸l1min和曲柄输入角准1min等设计参数。

3 设计实例

在某胶印中,采用齿轮连杆组合的输纸机构,要求主动曲转动一周,实现间歇输送运动的从动轮Z6亦单向旋转一周,并具有一次瞬时停歇;当Z1=20,Z5=40,Z6=20,m=2.5,l4=105mm时,试确定曲柄的临界尺寸l1min。

按上述步骤,可获得仿真计算的结果(见表1)和从动齿轮输出速度曲线(见图8)。

结果分析:

在机构运动草图中任意取准1=120,得l1=20.835,运行仿真得:ω6=-1.30449<0,从动齿轮输出为第三类型运动规律;

取第一次仿真计算的数据准1=269.6(ω6=-1.30449)替换机构运动草图中原曲柄输入角(准1=120.00),得l1=17.8566,运行仿真得:ω6=-0.00007<0,从动齿轮输出已非常接近第二类型运动规律;

取第二次仿真计算的数据准1=269.8(ω6=-1.30449)替换机构运动草图中原曲柄输入角(准1=269.6),得l1=17.8564,再次运行仿真得:ω6=0.0000,从动齿轮输出为第一类型运动规律,具有一次瞬时停歇的特性。

4 结语

利用Inventor 2010软件提供的功能进行组合,可完成三齿轮连杆组合机构的设计和分析,其结果与理论计算相同;与通过编程计算等方法相比,更加简易、直观,能够满足实际设计的需要。同时对平面连杆机构的设计也具有一定的参考价值。

参考文献

Inventor教学 第9篇

关键词：钢结构,模板,三维,建筑信息模型

前言

在工程实践中, 经常要用到复杂结构的模板, 常规的模板设计往往是采用CAD制图, 查表手工计算。因计算烦琐、复杂, 致使常规的设计效率、可靠性、准确性大大降低, 而且对于系列化产品设计需要进行反复的计算、查询和绘图, 造成大量重复劳动。

在科学技术日益发展的今天, 虽然CAD技术已被企业重视, 但通用CAD软件对大多数用户来说, 只是绘图工具, 只是使所绘工程图便于保存, 便于修改, 不是达到真正的通过计算机进行辅助设计的目的, 不能解决设计问题, 其实质仍是手工设计;而且, 在模板图纸绘图过程中, 工程师们感到最别扭的、最影响设计质量的、最需要有人辅助的几个常见的问题可能有下列几项:复杂的投影线生成问题、漏标尺寸, 漏画图线的问题、不同部件的几何关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题等等, 在二维CAD软件绘图中都不能得到很好的解决。

三维CAD设计软件的应用是第二次建筑设计的飞跃, 三维设计能直接以三维概念开始建立设计模型, 这个模型能表达出设计构思的全部几何参数, 整个设计过程可以完全在三维模型上讨论, 对设计的辅助就很容易迅速扩大到设计的全过程。人们在设计零件时的原始冲动是三维的, 是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联概念的三维实体, 甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。

利用三维设计软件可比较容易地建立充分而完整的设计数据库, 并以此为基础, 进一步进行应力应变分析、空间装配干涉分析、高正确率的二维工程图生成、动画生成等一系列的需求都能充分满足, 是对设计全过程的有效的辅助, 是有明确效益的CAD。

目前国内常见的适合做模板设计的三维软件有Pro-E, Solidworks, 3Dmax等, 这些软件建模较为复杂, 对于普通的工程技术人员存在上手较慢, 熟悉应用需要较长时间的问题。针对模板结构设计中所遇到的单纯应力应变分析的问题, 其应用有一定的难度。而Auto Desk公司开发的Inventor Professional是一个强大易用的机械设计三维参数化建模软件, 它融合了二维和三维设计并带有装配功能, 是集参数实体造型、曲面造型、装配造型、二维与三维双向关联绘图以及与Auto CAD相互转换于一体的机械设计系统。除此以外, Inventor Professional还包含了应力分析模块, 该模块能够对结构件进行应力、应变分析, 并输出分析报告。

1 设计内容概述

本文以某项目钢结构模板的设计为例, 详细介绍了在Inventor平台下建模、受力分析、输出施工图、材料表等环节的具体应用方法。面板的主要材料为各种槽钢、角钢、扁钢等标准材料, 这些材料的信息均已储存在Inventor系统自带的数据库中, 所以这些材料的基本数据可以直接引用, 而不必手工输入。首先利用EXCEL输入各种模板的主要参数数据, 链接到Inventor中作为建模的基本数据;然后在零件环境下利用二维和三维功能, 建立模板的主面板、纵向肋梁、横向肋梁和支撑系统的相互关系框架;其次在装配环境中导入模板框架, 启动结构件生成器, 将横肋、竖肋等各种支撑材料放置到框架上, 进行装配和节点处理;再次, 启动应力分析模块或结构件计算模块, 对构件进行应力、应变分析, 并改变参数进行方案比较, 输出分析报告;最后在二维工程图纸界面中利用生成的三维模型投影生成所需要的工程图。一套参数化的三维模型建好以后, 如果对关键参数 (如模板的长度、宽度、纵横肋间距、材料类型等) 改变, 三维模型和工程图中的相关联尺寸和数据也随之而变化, 这样设计人员就可以看到三维的立体空间结构设计成果, 了解各部分之间的空间关系, 不必更多地考虑在平立面上的投影及画线、画弧等图面表达方式, 可以有更多的精力去思考结构的优化, 从而实现从计算机辅助绘图到计算机辅助设计的飞跃。

2 结构件的三维参数化建模

2.1 基本数据的输入

在Inventor中可以直接链接Microsoft Excel的文件作为基本的建模数据, 而且Inventor能够实时监测到Excel文件的修改而提醒用户及时更新模型。如果在许多模型中使用相同的参数, 则可以在Microsoft Excel电子表格中定义这些参数, 可以将电子表格嵌入或链接到部件或零件模型中。首先启动EXCEL软件, 建立新的文件, 在文件中输入模板的基本数据, 然后储存到一个文件夹中, 如图1所示。

2.2 结构件框架模型的建立

进入Inventor, 启动标准零件模板, 建立新零件, 进入草图模式。单击标准工具栏的参数按钮, 点击下部的链接按钮, 打开文件浏览窗口, 浏览到上步建立的Excel文件, 参数表中随即出现已经输入的主要参数。模板的纵肋和横肋的数量由模型的长度、宽度和纵横肋的间距, 通过输入公式函数由系统计算得出。利用这些参数就可以绘制模板的外形和纵、横肋的位置图形, 如图2所示。

2.3 模板模型的建立

进入Inventor的装配模式, 新建一装配文件, 放入建立的模板主框架, 启动结构件生成器, 通过选择标准库中的各种横断面的型材, 点击模型中曲线, 就可以将材料放置到相应的位置上, 对骨架产生实体结构。这样就完成了模板的初步设计, 再使用“修剪”、“延伸”、“斜接”、“开槽”等功能对型材进行局部的修正, 可以建立型材之间的准确的符合实际的链接方式, 消除型材之间的干涉。

这样就建立了参数化的模板三维模型, 如图3所示。如果要对模板参数进行修改, 只要用Excel打开基本数据文件, 修改其中的数据后存盘, 然后点击工具条上的“全部更新”按钮, 所建立的模型中相关的部分就会随即改变, 而不必重新建立模型。

3 应力分析

应力分析是Inventor的附加分析模块, 为用户的设计提供一个快捷而强大的用于校核和优化的工具。应力分析的基本步骤是:

(1) 选择分析对象;

(2) 检查并为零件指定材料;

(3) 定义相关的约束模型 (打开约束向导) ;

(4) 应用荷载, 可以在构件上加载集中荷载、均布荷载、力矩等;

(5) 检查并修改零件之间的接触;

(6) 验证网络进行收敛设置;

(7) 运行分析并输出分析报告。

下面以面板计算为例演示应力分析的过程。模板计算模型的宽度定为1205mm, 高度为1000mm, 厚度为6mm, 纵肋间距300mm;模板受到的均布荷载为52.3k Pa;打开面板的三维模型文件, 点击工具条的“应力分析按钮”切换到应力分析环境, 根据实际情况对材料进行定义, 也可以定义新的材料, 给定适当的材料参数。用户可以直接从材料库中选定一种材料作为该结构的材料, 该实例面板材料选为“钢”;其次定义“约束”, 可以选定特定的点、边线、或面作为约束面, 可以指定固定约束、轴承约束、无摩擦约束等, 模板面板约束指定与纵梁接触的部位与端部为固定约束;荷载、接触和网络进行设置, 然后执行“分析”, 就可以在屏幕上产生应力分析结果, 如图4所示。

4输出二维工程图

二维工程图是设计意图、设计信息的最主要携带和表达者, 最终的设计成果主要还是以二维工程图的形式提供给各方。Inventor提供了创建二维工程图 (零件图、装配图) 的功能, 而且可以做到二维与三维相关联。从三维的零件甚至装配模型开始, 几乎可以自动地、正确地、可关联更新地得到需要的工程图及材料表。模板二维工程图如图5所示。

使用自动化工程视图可以减少在传统二维环境中创建工程图的时间。自动化功能能够使用所有的视图形式显示工程图, 包括主视图、侧视图、等轴测视图、局部放大图、剖视图和斜视图, 并且使Inventor在投影图元的时候可以具备完全的可控选项, 可以在图线级别控制隐藏线的显示。从三维模型中获取尺寸, 并且将获取的尺寸标注在工程图中, 包括轴测图的尺寸。同时Inventor中的尺寸会随着三维模型的更改而自动更新。使用大量的尺寸组合、注释和二维设计的符号快速灵活的完成工程图组的创建。

物料清单为确切的机器组成列表提供了原始数据, 从而提高了对成本和用料的预见性。并且使用精确的工程物料清单可以简化从发布到制造的过程。根据传统二维设计的需要, 可迅速自动生成和更新明细栏, 这从本质上减少了人工失误。关联的明细栏能够保留一个精确的零件和装配成员表, 并且能够自动更新, 组织和加入到工程图中。同时能够快速的将零部件序号添加到装配工程图中。使得用户有很大的灵活空间, 根据公司标准自定义明细栏。

结语

本文用inventor机械设计软件和数据库技术, 进行钢结构模板的参数化建模设计, 进行应力应变分析、并最终生成二维工程图。应用三维软件进行三维参数化设计, 易于对复杂几何形状的控制和修改, 在计算机上从三维开始, 实现全部的设计过程, 符合人们的思维习惯, 提高了可视化程度, 三维参数化设计能准确反映设计者的思想, 给钢结构设计带来很大的方便, 还易于进行多方案的比较, 也容易检查设计错误, 这样不仅提高了设计效率和设计质量, 也缩短了设计周期。

(1) 在三维建模软件运用过程中, 二维和三维是双向关联的, 所以在设计过程中可随意更改三维实体的尺寸, 更改后的三维实体和所有的二维视图会自动更新, 给结构的修改以及在三维装配图中更改带来极大方便。

(2) 利用Inventor自带的数据库, 可以直接得到所需要的标准件, 加速了设计的自动化。也可以将自己建立的零件储存到数据库中建立自己的标准件库。

(3) 利用三维建模软件生成的构件是三维的实体和表面, 为有限元应力应变分析准备了数学模型, 三维建模软件能进行结构的有限元分析软件, 极大地简化了应力应变计算过程, 提高了计算精度, 避免了可能出现的计算措施。

参考文献

Inventor教学 第10篇

Autodesk Inventor软件为用户提供了一个资源中心库，其中包括了国家标准、行业标准和企业标准，譬如美国标准、俄罗斯标准、德国标准、中国标准和钣金行业标准等[1]。

虽然Inventor提供的标准内容丰富，几乎涵盖各个国家的标准，但还是不能完全满足各个行业的专业需求。例如煤矿井下瓦斯抽放钻机设计中常用到的液压接头，因各个公司都有自己的专业标准，Autodesk不能完全将其包括。对此，Inventor软件提供了i Part功能可实现自制零件库的建立。

1 创建iPart零件的基本流程

iPart功能是对设计过程中出现的一些结构上大体一致、各个细节尺寸有明确规定，在材料、尺寸和颜色或其他参数不同的零件，将其创建为系列化的零件模型，节省零件建模时间、提高工作效率。

用户需要该系列内的不同零件时，只需切换型号即可。创建iPart的过程包括创建基础模型、建立参数表、整理参数表、添加参数行、设置关键字和验证数据等，以下就煤矿井下用瓦斯抽放钻机设计中常用到的某型号液压接头零件库的建立为例，介绍iPart零件创建的主要过程[2]。

1.1 创建基础模型和参数管理

Inventor软件具有完善的系统参数提取功能，能够在草图设计阶段将输入的尺寸约束作为特征参数保存起来。尺寸驱动作为表驱动的基础，建立基础模型后，可以使用表驱动生成模型的不同规格，应注意参数化设计过程中不允许出现欠约束状态，以免模型求解时出错。

iPart功能创建的基础模型必须拥有该系列零件的所有特征，因为iPart零件只能删除制定特征而不能添加特征[1]。

如图1所示，按照该液压接头中最具代表性的一个型号的参数建立二维基础模型，在“草图设计”状态下，通过“管理”→“fx参数”调用软件的参数设计功能，为便于参数管理将决定该零件外形特征关系的关键尺寸设置为自定义参数。本例中自定义参数有：总长L、接管端直径、接管端长度L1、ED圈端直径、ED圈端长度L2等。改变自定义参数的值，即可改变零件草图的形状，达到系列化零件的目的。

基础模型建立后，在软件功能区依次选择：“管理”选项卡→“编写”面板→“创建iPart”，弹出“iPart编写器”。可见inventor软件将用户自定义的参数全部列入了参数表中。

依次在iPart编写器中录入不同规格零件的参数，注意在零件代号列中输入该接头的不同型号。用户还可以通过添加其他参数，例如螺纹、零件代号、材料和描述等，设置系列化零件的各个参数值。在库文件生成二维工程图时以上参数值将直接反映在标题栏内，不需用户再次更改，提高设计效率。

1.2 设置关键字和数据验证

在系列化零件通过iPart发布后, 为方便用户使用和查询就必须设置零件库检索用的关键字。例如此型号的液压接头在使用时, 最方便的检索方式就是接头的型号, 即零件代号。因此在iPart编写器中零件代号”列鼠标右键单击选择“1”。即可将零件代号设定为查询的第一个参数。

在完成数据输入和关键字设定后，通过软件的数据验证功能可以对输入的数据和参数等进行验证，避免出现无效单元值，如有无效数据inventor将以亮色提示设计者修改。

1.3 iPart零件的特点

普通零件和iPart零件的区别：普通零件只能表达一个规格的零件，而iPart零件可以表达同一类所有规格的零件，iPart零件可以通过表驱动更改零件规格[1]。

1.4 iPart零件使用

完成零件参数输入和设定后，用户即可使用带有iPart功能的零件。装配时软件会弹出提示“放置标准iPart”对话框，要求用户对参数进行选择。

如图4所示，当用户选择型号后即可和使用其他“.ipt”类型的零件一样使用i Part功能的零件。当用户调用iPart零件后，Inventor软件将自动在项目所在文件目录下建立一个和库文件零件名相同的文件夹，并将已使用型号的零件存储在该文件夹内，每个型号存储一次。

2 i Part功能的使用技巧

iPart功能使用时应注意以下几点：

(1) 要使用该功能的零件应该具有相似的结构特征，便于后期数据处理和管理；

(2) 基础图形的建立一定要做到简洁、自定义参数少，有利于用户编辑；

(3) 设置的关键字应便于使用者理解和查询；

(4) 在“iPart编写器”中应将零件代号、描述和材料等在二维工程图中需要的参数加入，减少工程图转化时的工作量。

3 结语

本文以某型号液压接头为例，利用inventor软件的i Part功能建立了能够反映零件结构特征的参数化零件库，该零件库能够满足用户客观设计中需要的检索、调用和发布等管理功能。解决了钻机三维建模中繁杂的标准件建模工作，提高了工作效率，体现了该软件操作简便、设计成本低等特点，对简化钻机产品的三维设计具有一定帮助[3]。

摘要：利用Autodesk Inventor 2011软件, 以钻机设计中常用的某型号液压接头为例, 介绍了参数化三维零件库的建立过程和方法, 体现了Autodesk Inventor软件操作简便、设计效率高、成本低等功能。

关键词：参数化设计,三维模型,零件库

参考文献

[1]Autodesk, Inc主编.Autodesk Inventor2011进阶培训教程[M].北京:电子工业出版社, 2011.1.

[2]沈玲珑, 胡进, 陈晓勇.关于Inventor中的iPart功能探讨[J].农业装备与车辆工程, 2007 (2) :52-53.

Inventor教学 第11篇

随着计算机辅助设计制造技术的快速发展, 市场上的三维软件越来越多, 常见的有UG、Pro/E、Catia、Solid Works、中望、Inventor等种种。这些软件在功能上各有所侧重, 个人认为Inventor是几款软件中最易上手的。Inventor界面简洁、各项命令直观, 使用过程中简化了复杂三维模型的创建, 其中的三维建模、装配、工程图、表达视图四大板块基本上能充分满足机械领域各种设计需求。三维建模方面, Inventor可以采用常规的关联设计、参数化建模、概念设计方法等, 本文着重从以上三个方面阐述Inventor的各种建模方法及应用, 同时, 还从建模的后续环节装配、工程图、表达视图三个方面说明Inventor的实际应用方法, 旨在为设计人员使用Inventor设计零部件时灵活选择设计方法提供一定的参考, 减少摸索时间, 提高工作效率。

1 三维建模

1.1 关联设计

零部件设计的表达结果是三维模型, 最后面向生产的是工程图, 但其模型的建立实质还是一系列设计参数的关联[1]。常见的创建三维模型方法有自下而上的设计方法, 即基于草图再进行相应特征处理来完成, 这种方法直观、简单, 易于理解。草图创建过程中, 需要进行几何约束和形状约束。一般来说, 为避免尺寸标注后, 其草图形状发生太大的异常比例的变动, 建议先进行几何约束, 再进行尺寸约束, 且同方向上先标注大尺寸, 再标注小尺寸, 待几何约束及尺寸约束完毕后, 草图会呈现颜色变化。在本软件中, 一旦草图约束完毕, 草图颜色会由绿色变成紫色。其次, 草图绘制完毕后, 再用相应的扫描特征来创建实体模型, 如拉伸、旋转、放样、扫掠等。最后, 在实体基础上编辑特征, 如孔、抽壳、倒角、拔模。

例如, 在创建柱塞泵中塞时, 首先在一个xz平面建立草图, 完成几何、尺寸约束, 得到图1;第二, 通过拉伸得到柱塞中圆柱部分;第三, 在圆柱端面上建立新草图, 然后通过两次拉伸, 第一次求和, 第二次求差, 再通过编辑特征———打孔完成柱塞实体模型, 如图2。

1.2 参数化设计

参数化建模是基于草图或直接建模, 通过一组参数或表达式来控制图形形状、大小[2]。在本软件中, 是基于草图进行的参数化设计, 参数化设计的显著特点是可以通过直接修改数据库来修改设计意图, 具有很好的交互效果。在用于设计不同结构尺寸的产品时, 只需要改变相应参数尺寸就可以快速重生新模型, 而不再需要进行大量的重复劳动, 有效提高设计速度。在Inventor fusion软件中, 可以实现基于模型的参数化建模, 即不通过草图而是直接建模。通过两款软件的配合使用, 可以在保持原有工程设计参数的前提下, 使设计效率、尤其是更改设计效果上有质的飞跃。如创建柱塞泵中阀盖零件时, 通过【管理】菜单下的【fx参数】图标修改fx参数表 (如图3) , 修改完所有参数后, 就可以立即生成一个不同型号的阀盖。在fx参数表中, 可以修改模型参数的名称, 这样易于识别、修改对应尺寸。

1.3 概念设计

Inventor概念设计是一种自上而下的设计方法, 相比较前两种方法先有零件再有部件而言, 这种方法是从整体到局部, 从部件到零件的过程, 强调从实体着手, 从实体上衍生出设计人员需要的基于产品具有一定功能的个体零件。这种方法常用于整机设计, 或者是一个机构的设计, 即从一个草图开始, 各个构件用其中的线条来表示, 一个草图, 一个构件, 将各个草图作为机构骨架进行装配, 模拟该机构实际工况下的运动情况, 这种方法相对于传统的机构分析方法 (图解法和解析法) 来说, 方法简单、结果可靠[3]。

2 虚拟装配

各个部件或产品是由无数零件按一定功能组装而成[4]。三维建模完成后, 可通过其中的装配模块实现模拟组装, 通过装配面板上的【放置】图标将零件添加进装配区域, 根据零件间的相互位置关系选择适当的约束类型———配合、角度、相切、插入、对称, 消除对应自由度, 确定零件间相互位置。装配过程中, 选择相应约束时尽可能模拟实际组装实体零件时的定位方式, 这样有助于快速完成组装。

如图4, 柱塞泵泵体与填料压盖的组装, 实际组装过程中, 装入填料压盖时是通过泵体里边的台阶进行定位, 再通过两零件的螺纹孔需同轴来确定两零件最终的位置。两次定位在软件中都可以通过其中的配合约束类型来完成。如图5, 选择配合约束的第一种, 两表面对齐方式依次选择两零件的接触面;第二次配合, 选择两零件需要对正的孔位。通过约束, 最后完成的装配效果如图6所示。在这一环节, 如果还需对零件进行修改, 可在装配模块直接打开该零件, 进入建模模块进行修改, 修改完成后, 软件可以将该零件更新后自动关联到装配模型中。零件组装完成后, 还可通过【检验】菜单下的【干涉】命令进行干涉检查, 通过【环境】菜单下的【分析】命令进行应力分析、结构分析。

3 工程图

三维模型、结构确定后, Inventor里可以便捷地通过工程图模块将模型转化为零件图, 快速投入生产。进入工程图模块后, 首先, 可通过模型导航器如图7选择适合的图幅, 编辑标题栏;其次, 通过基础视图可以创建三视图, 或者根据需要对基本视图进行剖切, 创建剖视图、局部视图等;最后, 完成尺寸标注, 完善图纸技术要求。同装配环节修改零件模型一样, 工程图与三维模型也能够实现自动关联, 在建模模块修改零件后, 其工程图也会随之更新。

4 表达视图

在表达视图模块, 可将零部件装配关系进行分解, 直观显示零件间的组装位置, 图8即为柱塞泵分解视图。同时还可将分解过程录制成动画, 直接显示零部件的组装过程, 这对于表达部件内部组成来说, 十分直观, 也特别有助于理解部件组成原理。

Inventor软件自下而上的关联设计、参数化设计简单、直观, 易于上手;自上而下的概念设计方法与认识事物的基本过程相吻合, 设计人员通过这种方法能够更加有效、快速表达设计意图。装配模块中的约束类型与实际组装过程中的定位方式匹配, 初学者很容易掌握, 驱动约束可以模拟机构运动情况, 应力、结构分析命令可以帮助设计人员快速完善设计。工程图模块能够将设计人员意图快速转化到实际生产, 加快设计周期。表达视图能够直观分解零部件间装配关系, 这一过程特别有助于讲解机械部件原理, 通过表达视图, 用户更能够了解机械部件的组成及原理。本文通过对该软件各模块进行系统分析及案例应用, 为初学者提供一定的技术指导。

参考文献

[1]丁扬, 邢清源, 薛然.基于Inventor的概念草图设计方法研究[J].机械工程与自动化, 2011, 167 (4) :180-181.

[2]苏梦香, 郑超欣, 王桂梅, 等.基于Autodesk inventor的三维参数化设计[J].机械设计与制造, 2007 (6) :168-169.

[3]吴斌.基于inventor概念草图仿真在机械原理中的应用[J].上海应用技术学院学报, 2014, 14 (1) :51-53.