基于SOLIDWOKES的虛擬實驗室

1、目 錄1 引言22 虛擬實驗室22.1 虛擬實驗室的概念32.2 虛擬實驗室的特點32.3 虛擬實驗室主要具有下述主要功能:32.4 虛擬實驗技術(shù)在教學(xué)中的要點問題42.5 虛擬實驗技術(shù)在教學(xué)中的意義53 關(guān)于solidworkers64 虛擬實驗室的建立64.1螺紋連接和螺紋旋傳動64.1.1螺紋的簡介64.1.2螺紋的畫法74.2 鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接94.2.1 鍵的簡介94.2.2 鍵的畫法104.3 滑動軸承124.3.1 滑動軸承簡介124.3.2 滑動軸承的畫法124.4 滾動軸承134.4.1 滾動軸承簡介134.4.2滾動軸承設(shè)計實例135 虛擬實驗室的實現(xiàn)形式185.

2、1 虛擬實驗室的建立185.2 虛擬實驗室的實現(xiàn)形式196 虛擬實驗室的前景展望197 結(jié)束語20致謝20參考文獻(xiàn)201 引言許多研究工作表明，使用豐富的教學(xué)方法和教學(xué)手段對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果具有非常重要的意義。利用計算機教學(xué)是當(dāng)今和未來各層次教育發(fā)展的一個重要方面，在高等教育中，應(yīng)用計算機進(jìn)行教學(xué)還遠(yuǎn)沒有發(fā)揮計算機這一現(xiàn)代化高科技設(shè)備的作用。計算機輔助教學(xué)對理工科來說，除利用文字、聲音和圖像等多媒體功能外，還應(yīng)該利用計算機模擬和仿真各種實驗儀器和實驗過程。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的新的人機接口技術(shù)，它有三個重要的特征高度的沉浸感、可信度和交互性。虛擬現(xiàn)實的目標(biāo)是讓使用者盡可能地相信自己真

3、的處在計算機所生成的環(huán)境中，而不是一個外部的觀察者。在一個理想的虛擬環(huán)境中，使用者根本無法確定他們面對的計算機所仿真的環(huán)境還是面對的一個真實世界15。所謂虛擬實驗室指在計算機系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的各種虛擬實驗環(huán)境，實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實驗項目，所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中取得的效果。目前，網(wǎng)絡(luò)時代信息化社會的到來正一步步推動高等學(xué)校教育改革，學(xué)生對教師的依賴性減少，課堂教學(xué)受到挑戰(zhàn)，在網(wǎng)絡(luò)上建立電子教室、電子黑板，學(xué)生在網(wǎng)上虛擬大學(xué)學(xué)習(xí)的新型教育模式已悄然而致。在遠(yuǎn)程教學(xué)模式中特別需要建立和應(yīng)用基于飛網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗系統(tǒng)，因為實驗是多數(shù)工程類課程

4、和應(yīng)用類課程的重要一環(huán)，缺少了實驗動手的機會，課程的教學(xué)效果將大打折扣。一個好的虛擬實驗系統(tǒng)尤其是乃刃網(wǎng)上運行的系統(tǒng)則是人們快速、廉價地獲取各種知識和技能的重要場所。從目前國際和國外所建立的虛擬實驗室來看，大部分虛擬實驗室都停留在演示階段，還達(dá)不到驗證學(xué)生的設(shè)計思想正確性的效果。而那種成熟的完全可以有高度沉浸感的虛擬實驗室卻是一個必然的趨勢。替代真實實驗室的虛擬實驗室卻幾乎沒有。然而建立虛擬實驗室的條件正在日漸完善。完善的虛擬實驗室的建立指日可待。2 虛擬實驗室隨著教育信息化的不斷進(jìn)步，虛擬實驗室已經(jīng)成為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的好助手。近年來國內(nèi)外許多高等院校及科研機構(gòu)紛紛提出了虛擬實驗室的概念，

5、利用圖形、語音、視頻、動畫等多種技術(shù)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)能夠身臨其境地觀察實驗現(xiàn)象，給用戶一個基于網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)交流、共同研究的平臺。2.1 虛擬實驗室的概念 所謂的虛擬實驗室就是以計算機網(wǎng)絡(luò)為核心，將虛擬儀器通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析，遠(yuǎn)程操作的一個系統(tǒng)16。而虛擬實驗，就是按照實驗教學(xué)的基本要求，建立虛擬的工程實驗環(huán)境，運用各種虛擬實驗儀器儀表和設(shè)備，對建立起來的實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行實時仿真，構(gòu)成新型的教學(xué)實驗。一些基礎(chǔ)性實驗，如物理實驗、機械基礎(chǔ)實驗、電子技術(shù)實驗、自動控制原理與系統(tǒng)實驗等，都可以采用虛擬的方法進(jìn)行實驗。虛擬實驗的應(yīng)用和發(fā)展，是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的補充和完善。2.2 虛擬實

6、驗室的特點虛擬實驗室的特點與現(xiàn)實的實驗室相比，虛擬實驗室具有它的許多優(yōu)勢和特點，歸納起來有下面幾個：1仿真性理想的虛擬實驗室環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使實驗者難以分辨真假的程度（例如可視場景應(yīng)隨著視點的變化而變化），甚至比真的還“真”（如實現(xiàn)比現(xiàn)實更逼真的照明和音響效果）。2開放性虛擬實驗室內(nèi)涵的開放性，使操作器具更加廣泛、信息的內(nèi)容更加豐富、實驗形式更加多樣，實驗環(huán)境呈立體地與人的多維器官相互作用。虛擬實驗室外延的開放性，使它通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)覆蓋全民化，實驗者不分性別、國別、種族、貧富等差異，實驗操作不分時間、空間、條件、形式、數(shù)量等的限制，人人獲得自由通過虛擬實驗室進(jìn)行實驗之權(quán)利，人們期望已久的“實驗儀器設(shè)

7、備資源共享”的“全球?qū)嶒炇摇崩硐胗型嬲龑崿F(xiàn)。3超時空性虛擬實驗室具有超時空的特點，它能夠?qū)⑦^去世界、現(xiàn)在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、客觀世界、主觀世界、幻想世界等擁有的物體和發(fā)生的事件單獨呈現(xiàn)或進(jìn)行有機組合，并可隨時隨地提供給實驗者進(jìn)行實驗。4可操作性可操作性是虛擬實驗室可在教育或其它領(lǐng)域?qū)嶋H運用的必備特性，對于教育來說，它使學(xué)生得以在其中學(xué)習(xí)需要實際操作的實驗課程，也使遠(yuǎn)程實驗教學(xué)可能真正實現(xiàn)17。2.3 虛擬實驗室主要具有下述主要功能:（1） 教育功能 讓學(xué)生通過使用虛擬或真實儀器、裝置或系統(tǒng)的模擬裝置來熟悉實驗過程，掌握相關(guān)技術(shù); 能滿足不同知識背景學(xué)生的要求，根據(jù)其能力、實驗

8、經(jīng)驗等調(diào)整資源模塊(如設(shè)備、組件、儀器、生成器、數(shù)據(jù)采集板等) ，保證學(xué)生在單獨使用模擬環(huán)境時能進(jìn)行各種實驗操作。（2）輔助設(shè)計功能 例如現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計與分析，是運用eda ( electronic design automa2tion) ，在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，在eda平臺上進(jìn)行設(shè)計、下載、綜合、仿真，然后在實際條件下進(jìn)行測試。eda模擬軟件將儀器、儀表、模擬器件、數(shù)字器件等直觀地反映在計算機屏幕上，可靈活地改變電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，反復(fù)觀察實驗的結(jié)果，并動態(tài)顯示電路的波形。（3） 協(xié)同實驗和研究功能。虛擬實驗室利用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)施，使參與試驗的人員在遠(yuǎn)程相互合作，進(jìn)行試驗研究，為分布在世界各

9、地的研究人員提供共同從事一個項目的分布式問題解決環(huán)境。虛擬實驗室的研究可以用于許多方面，例如世界范圍的大的科學(xué)研究課題，大型和復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計和制造等。2.4 虛擬實驗技術(shù)在教學(xué)中的要點問題（1）網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的軟件系統(tǒng)應(yīng)易于維護并具備擴展性在軟件設(shè)計上要采用跨平臺的組件原則，以便于維護和管理。圖像、聲音、動畫等采用標(biāo)準(zhǔn)格式，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序必須采用跨平臺設(shè)計方案，這樣才能保證網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的不斷發(fā)展和完善。（2）網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的系統(tǒng)運行應(yīng)保證安全性與可靠性要求系統(tǒng)全天候安全穩(wěn)定運行。網(wǎng)絡(luò)管理員應(yīng)定期對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全維護，對重數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室則可在同一臺微機上虛擬出數(shù)十種儀器來,實驗室

10、建設(shè)時間明顯縮短, 空間占用也相對濃縮,而且人機空間占比大幅度地偏向人的一方,將會有更多的學(xué)生能使用實驗室, 更重要也更實際地是建設(shè)的資金成本大幅下降。網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室還可供多種學(xué)科的實驗教學(xué)共同使用,多室合一提高了使用效率。因此可以說網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室為實驗教學(xué)轉(zhuǎn)型解決了最大的成本難題。（3） 虛擬實驗的設(shè)計應(yīng)注重交互性。網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室在技術(shù)上為人機間、師生間、學(xué)生間的順暢交互提供了可能。因此為了可以更全面正地評價學(xué)生的綜合實驗技能，虛擬實驗設(shè)計時必須注重在實驗過程中增強交互性。教學(xué)人員需要從根本上利用好虛擬實驗室的實質(zhì)性作用，要培養(yǎng)以學(xué)生為中心的實驗?zāi)Ｊ剑寣W(xué)生通過實驗增強綜合運用知識來分析和解

11、決實際問題的能力。（4） 虛擬實驗的設(shè)計應(yīng)注重科學(xué)性。由于第一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與服務(wù)器硬件設(shè)備的制約，在眾多師生做實驗時，大量的視頻文件在網(wǎng)絡(luò)上傳送必然會造成服務(wù)器沉重負(fù)擔(dān)，能否通過實驗來驗證科學(xué)規(guī)律的基本原則失去保障，即網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量會直接影響實驗的教學(xué)效果。為了保證虛擬實驗的科學(xué)性，虛擬實驗設(shè)計應(yīng)當(dāng)是經(jīng)過認(rèn)真論證的。不同類型的實驗對網(wǎng)絡(luò)傳輸水平要求也是不同的。對網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量要求高的實驗在設(shè)計時，如果網(wǎng)絡(luò)環(huán)境無法滿足要求，較好的策略是用戶終端將服務(wù)器端的實驗數(shù)據(jù)下載到本地終端來分析、計算、顯示以及存儲，讓實驗在本地計算機完成，對網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量要求不高的實驗，學(xué)生的虛擬實驗可以在線進(jìn)行。（5）軟件開發(fā)

12、應(yīng)成為虛擬實驗室建設(shè)和開發(fā)的重點。往往在實驗室的建設(shè)中，對有形資產(chǎn)的投入容易達(dá)成共識，而對無形資產(chǎn)的投入則顯得不足?，F(xiàn)階段，許多高等院校的虛擬實驗室的軟件平臺的核心技術(shù)主要采用國外的產(chǎn)品，這無疑加大了虛擬實驗室的成本投入，因此，需要提高我國在該方面的軟件開發(fā)方面的投入。2.5 虛擬實驗技術(shù)在教學(xué)中的意義（1）網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室可大幅降低實驗室改造、建設(shè)與維護的資金、時間和空間成本，提高使用效率年來，由于客觀條件、經(jīng)濟因素、社會環(huán)境等多方面的影響，很多院校的實驗室常規(guī)設(shè)備有的已經(jīng)老化，有的技術(shù)上有些落后。在學(xué)科理論不斷深入和發(fā)展的同時，實驗教學(xué)儀器設(shè)備的陳舊老化影響著實驗結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性，有時還

13、難以闡述理論問題，已明顯不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的基本需求。但在當(dāng)前學(xué)校經(jīng)費較少的情況下，如果更新全套實驗室設(shè)備，不僅價格昂貴不符合目前學(xué)校的實際，而且隨著測試儀器的數(shù)字化、計算機化的發(fā)展趨勢，有些傳統(tǒng)測試儀器漸漸有被取代的趨勢。（2）提高學(xué)生接受新事物的能力虛擬實驗技術(shù)是一種先進(jìn)的學(xué)習(xí)工具，是多學(xué)科技術(shù)發(fā)展的綜合。隨著水平的不斷提高，虛擬實驗技術(shù)將不再是純虛擬環(huán)境，很多軟件都能和互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實驗，實現(xiàn)軟件對實驗的控制和對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析。（3）節(jié)省實驗經(jīng)費，保證試驗安全在實驗教學(xué)中，以往會因為實驗設(shè)備、場地、經(jīng)費等方面的原因，使一些應(yīng)該開設(shè)的實驗無法進(jìn)行。利用虛擬實驗技術(shù)，可以彌補這些方

14、面的不足，學(xué)生足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。（4）徹底打破空間和時間的限制利用虛擬實驗技術(shù)，可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察，這是電視錄像媒體和實物媒體所無法比擬的。虛擬實驗技術(shù)還可以突破時間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察到的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在很短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生。隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)日益完善，網(wǎng)絡(luò)速度和寬帶不再成為制約網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)的瓶勁。計算機軟、硬件的飛速發(fā)展無疑使得虛擬實驗環(huán)境更加逼真、靈活多樣。然而，虛擬實驗在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、培養(yǎng)學(xué)生的

15、誤差能力等方面還不可能取代傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式。因此，在日常的實驗教學(xué)中，要注意兩種方式的相互結(jié)合，更好地指導(dǎo)學(xué)生實驗。3 關(guān)于solidworkers cad/cam(computer aided design and computer aided manufacturing)技術(shù)是制造工程技術(shù)與計算機技術(shù)相互結(jié)合、相互滲透而發(fā)展起來的一項綜合性應(yīng)用技術(shù)。自20世紀(jì)50年代問世以來cad/cam技術(shù)走完了近半個世紀(jì)的發(fā)展歷程，具有涉及知識門類寬綜合性能強、處理速度快、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點是當(dāng)今制造技術(shù)的重要組成部分。solidworks是基于windows平臺的優(yōu)秀的cad/cam集成系統(tǒng)。采用參

16、數(shù)化和特征造型技術(shù)，能方便、快捷地創(chuàng)建任何復(fù)雜形狀的實體。而具有參數(shù)化的實體能夠通過對尺寸的修改來進(jìn)行編輯，實現(xiàn)參數(shù)驅(qū)動。在 產(chǎn)品開發(fā)整過周期中，不斷存在著設(shè)計的變更，參數(shù)化的建模方式大大增強了設(shè)計 的靈活性，方便工程師實現(xiàn)設(shè)計意圖。設(shè)計工程師在自己的桌面計算機上實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計、分析、數(shù)控加工和完成后期的系列產(chǎn)品報告，而有關(guān)的信息能得到有效的交流和管理，這就是基于windows系統(tǒng)的cad/cam/cae/pdm集成系統(tǒng)的 實施宗旨。solidworks和windows實現(xiàn)無縫集成。“基于windows的桌面集成系統(tǒng)”是一個單一的設(shè)計工具，而是以solidworks為核心的各種應(yīng)用的場合，如結(jié)

17、構(gòu)分析、運動分析、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)控加工等。這些模塊功能通過solidworks插件的形式出現(xiàn)。由于使用了windows ole技術(shù)，直觀式設(shè)計技術(shù)，先進(jìn)的parasolid內(nèi)核以及與第三方軟件的集成技術(shù)，solidworkes的發(fā)展勢頭迅猛成為流行的三維設(shè)計軟件。4 虛擬實驗室的建立基于solidworkes的虛擬實驗室就是在以solidworkes作為設(shè)計軟件，設(shè)計出各種機械零件，組成虛擬的機械運動裝置，模擬機械運動，搜集運動參數(shù)，以達(dá)到實驗的效果。在本論文中我們重點解決零件的設(shè)計及其使用特性的演示。4.1螺紋連接和螺紋旋傳動4.1.1螺紋的簡介螺紋連接和螺旋傳動都是利用螺紋零件工作的，但

18、兩者的工作性質(zhì)不同，在技術(shù)要求上有差別。前者為緊固作用，要求保證連接強度，有時還要求緊密性。后者作為傳動件用，要求保證螺旋副的傳動精度、效率和磨損壽命等。4.1.2螺紋的畫法在solidworkes中螺紋的畫法是個很重要的部分。我們以六角螺母為例演示螺紋，螺母及螺栓和螺釘?shù)漠嫹?。例：建立六角螺母的模型：六角螺母gb/t41-2000m12。由數(shù)據(jù)庫得到數(shù)據(jù)：d=m12，dw(min)16.5，e(min)19.85，m(max)12.2，s(max)18.（1）建立新文件。單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄的“新建”圖標(biāo)按鈕“零件”“確定”。（2）繪制“草圖1”。從特征管理器中選擇，進(jìn)入草圖繪制界面。用“矩形”工

19、具繪制出一個矩形。用“中心線”工具繪制出一條豎線和一條水平線豎線起點與原點重合，終點于矩形水平邊作“中點”約束。用“直線”工具在矩形的兩個角劃出兩條斜線，如圖1所示。用“添加幾何關(guān)系”工具將所作的兩條斜線作“對稱”約束。用“智能尺寸”工具標(biāo)注如圖2所示的尺寸，單擊圖標(biāo)退出繪制草圖。 圖1 圖2 （3）建立“旋轉(zhuǎn)”。在特征管理器中選擇“草圖1”，然后在特征工具欄單擊“旋轉(zhuǎn)”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“旋轉(zhuǎn)”屬性管理器，在“旋轉(zhuǎn)軸”輸入框中選擇水平構(gòu)造線作為旋轉(zhuǎn)軸，在“旋轉(zhuǎn)類型”選擇框中選擇“單向”，在“角度”輸入框中輸入360，其 他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖3所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。（4）繪制“草圖2”。在繪

20、圖區(qū)選擇如圖4所示的模型面作為繪制草圖2的基準(zhǔn)面，單擊，進(jìn)入草圖繪制界面。選擇模型的內(nèi)圓，用“實體引用”工具將選中的內(nèi)圓轉(zhuǎn)換成草圖2的圖元，如圖5所示。單擊圖標(biāo)退出草圖繪制。（5）建立“螺旋線”。在菜單欄中單擊“插入”“曲線”“螺旋線/蝸狀線”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“螺旋線/蝸狀線”屬性管理器，單擊“定義方式”選擇框，在彈出的菜單中選擇“螺距和圈數(shù)”，在參數(shù)輸入框中選擇“螺距”為1。5，“圈數(shù)”為7，“起始角度”為0。勾選“反向”選項，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖6所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。 圖3 圖4 圖5（6）繪制“草圖3”。從特征管理器中選擇，進(jìn)入草圖繪制界面。用“直線”工具繪制出一個梯形，如圖7所

21、示。用“中心線”工具繪制出一條豎線豎線起點與梯形底邊作中點約束，如圖8所示，用“智能尺寸”工具標(biāo)注尺寸。用“添加幾何關(guān)系”將螺旋線和點作“穿透”約束。單擊圖標(biāo)退出繪制草圖。 圖6 圖7 圖8 （7）建立“切除-掃描”。在菜單中單擊“插入”“切除”“切除掃描”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切除-掃描”屬性管理器，在“輪廓”輸入框中選擇“草圖3”作為掃描輪廓，在“路徑”輸入框中選取螺旋線作為掃描路徑其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖9所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。 （8）繪制“草圖4”。在繪制區(qū)選擇如圖10所示的模型面作為繪制草圖4的基準(zhǔn)面，單擊，進(jìn)入草圖繪制界面。用“多邊形”工具繪制出一個六邊形，用“添加幾何關(guān)系”工具將將

22、六邊形作“豎直”約束單擊圖標(biāo)退出繪制草圖 。 圖9 圖109）建立“切除-拉伸”。在特征管理器中選擇“草圖4”，然后在特征工具欄中單擊“切除拉伸”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切除-拉伸”屬性管理器，在“方向1”中“終止條件”選擇“給定深度”，在“深度”輸入框中輸入10，勾選“反側(cè)切除”選項，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖11所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。六角螺母就生成了。圖114.2 鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接4.2.1 鍵的簡介 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實現(xiàn)軸和輪觳之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實現(xiàn)軸上零件的1軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接?；ㄦI連接

23、可用于靜連接或動連接。按其齒形可分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩類。凡是軸與觳的連接不用鍵或花鍵時，統(tǒng)稱為無鍵連接，其分為型面連接和脹緊連接。銷主要用來固定零件之間的相對位置，稱為定位銷，它是組合加工和裝配時的重要輔助零件；也用于連接，稱為連接銷，可傳遞不大的載荷；還可作為安全裝置中的過載剪斷元件，稱為安全銷。4.2.2 鍵的畫法在此我們以矩形鍵的畫法為例，來指導(dǎo)鍵的畫法。建立矩形花鍵的模型，由數(shù)據(jù)庫查的矩形花鍵尺寸為：n=8，d=52，d=58，b=10；（1）建立新文件。單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上“新建”圖標(biāo)按鈕“零件”“確定”。（2）繪制“草圖1”。從特征管理器中選擇，進(jìn)入草圖繪制界面。用“圓”工具繪制

24、出一個圓，圓心與原點重合。用“智能尺寸”標(biāo)注出圓的直徑為52。點擊“退出草圖”，退出草圖繪制，如圖12所示。（3）建立“拉伸1”。在特征管理器中選擇“草圖1”，然后在特征工具欄中單擊“拉伸”，在“終止條件”上選擇給定深度，在“距離”上選擇10mm，其余選項選擇默認(rèn)設(shè)置，單擊“確定”圖標(biāo)按鈕，如圖13所示。圖12 圖13 （4）繪制“草圖2”。從特征管理器中選擇，進(jìn)入草圖繪制界面。單擊“圓”，工具繪制出另外一個圓，用“智能尺寸”標(biāo)注為58，單擊“確定”。用“中心線”繪制出一條水平線和一條豎直線，兩線相交于原點。用“直線”繪制出兩條直線，它們的終點分別交于圓和水平的中心線。用“添加幾何關(guān)系”標(biāo)注兩

25、直線與豎直中心線對稱約束，用“智能尺寸”標(biāo)注兩條線間距離為8。點擊“三點圓弧”工具繪制出一條弧線，重合于“草圖1”中的圓，并交于兩直線。點擊“剪裁實體”，做出如圖所示的“草圖2”。如圖14所示。 圖14 圖15（5）建立“拉伸2”。在特征管理器中選擇草圖2，然后在特征工具欄中單擊“拉伸”，在“終止條件”上選擇給定深度，在“距離”上選擇10mm，其余選項選擇默認(rèn)設(shè)置，單擊“確定”圖標(biāo)按鈕，如圖15所示。（6）建立“圓周陣列”。單擊“視圖”“臨時軸”，臨時軸顯示在實體中。單擊特征工具欄中“圓周陣列”選項，系統(tǒng)彈出“圓周陣列”屬性管理器。在“基準(zhǔn)軸”選項中選擇臨時軸，在“角度”選項中選擇“360”，

26、在“個數(shù)”選項中選擇8，在“要陣列的特征”選項中選擇拉伸2，其余保持默認(rèn)狀態(tài)，單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。圖16所示就是矩形花鍵。 圖164.3 滑動軸承4.3.1 滑動軸承簡介滑動軸承多用于工作轉(zhuǎn)速特高，特大沖擊與振動，徑向空間尺寸受到限制或必須剖分安裝（如曲軸的軸承），以及需在水或腐蝕性介質(zhì)中工作等場合占有重要位置?；瑒虞S承的類型很多，可按其承受載荷方向的不同可分為徑向軸承和止推軸承，可根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為整體式滑動軸承和剖分式滑動軸承。4.3.2 滑動軸承的畫法例：建立粉末合金軸承的模型：軸承20h73625gb2687-81。由軸承的尺寸規(guī)格查的：d=20，d=36，b=25。（1）建立文件夾。

27、單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄的“新建”圖標(biāo)按鈕“零件”“確定”。（2） 繪制“草圖1”。從特征管理器中選擇，進(jìn)入草圖繪制界面。用“圓”工具繪制出一個圓，圓心與原點重合。用“直線”工具在圓上繪制出兩條水平線。用“中心線”工具繪制出一條水平線，水平線與原點重合，如圖17所示。用“剪裁實體”工具修剪草圖，修剪后的草圖如圖17所示，用“智能尺寸”工具標(biāo)注尺寸，如圖18所示。圖17 圖18（3）建立“旋轉(zhuǎn)”。在特征管理器中選擇“草圖1”，然后在特征工具欄中點擊“旋轉(zhuǎn)”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“旋轉(zhuǎn)”屬性管理器，在“旋轉(zhuǎn)軸”輸入框中選擇水平構(gòu)造線作為旋轉(zhuǎn)軸，在“旋轉(zhuǎn)類型”選擇框中選擇“單向”，在“角度”輸入框中輸入360，其他采

28、用默認(rèn)設(shè)置，如圖19所示，單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。（4）建立“倒角”。在特征工具欄中單擊“倒角”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“倒角”屬性管理器，在“倒角參數(shù)”輸入框中選擇模型的兩條邊。選擇倒角類型為“距離-距離”，在“距離1”輸入框中輸入0。8，在“距離2”輸入框中輸入0。8，其他采用默認(rèn)裝置，如圖19所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕，建好的粉末合金軸承模型如圖20所示。 圖19 圖20 4.4 滾動軸承4.4.1 滾動軸承簡介滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依賴主要元件間的滾動觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。滾動軸承可以概括的分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承

29、三類。4.4.2滾動軸承設(shè)計實例例:建立深溝球軸承的模型：軸承代號6002gb/t176。由數(shù)據(jù)庫中得知數(shù)據(jù)：d=15，d=32，b=8。（1）建立新文件。單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄的“新建”圖標(biāo)按鈕“零件”“確定”。（2）繪制“草圖1”。從特征管理器中選擇，進(jìn)入草圖繪制界面。用“矩形”工具繪制出一個矩形。用“直線”工具在矩形上繪制出兩條水平線。用“中心線”工具繪制出兩條水平線和一條豎線，其中一條水平線的起點和中點與矩形的兩條豎線的中點重合，豎線的起點和原點重合，終點與矩形底邊中點重合。用“圓”工具繪制出一個圓，圓心與水平線的中點重合，如圖21所示。用“添加幾何關(guān)系”工具將三條水平線做“對稱”約束。用“剪

30、裁實體”工具修剪草圖，修剪后的草圖如圖4-04-02所示。用智能尺寸工具標(biāo)注尺寸，如圖22所示。單擊圖標(biāo)退出草圖。（3） 建立“旋轉(zhuǎn)1”。在特征管理器中選擇“草圖1”，然后在特征工具欄中單擊“旋轉(zhuǎn)”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“旋轉(zhuǎn)1”屬性管理器，在“旋轉(zhuǎn)軸”輸入框中選擇水平構(gòu)造線作為旋轉(zhuǎn)軸，在“旋轉(zhuǎn)類型”選擇框中選擇“單向”，在“角度”輸入框中輸入360，在“所選輪廓”輸入框中單擊，輸入框變成紅色，將鼠標(biāo)移到“草圖1”下面的輪廓中，輪廓變成紅色，單擊鼠標(biāo)選中它，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖23所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。圖21 圖22（4） 建立“旋轉(zhuǎn)2”。在特征管理器中選擇“草圖1”，然后在特征工具欄中單擊“

31、旋轉(zhuǎn)”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“旋轉(zhuǎn)2”屬性管理器，在“旋轉(zhuǎn)軸”輸入框中選擇水平構(gòu)造線作為旋轉(zhuǎn)軸，在“旋轉(zhuǎn)類型”選擇框中選擇“單向”，在“角度”輸入框中輸入360，在“所選輪廓”輸入框中單擊，輸入框變成紅色，將鼠標(biāo)移到草圖1上面的輪廓中，輪廓變成紅色，單擊鼠標(biāo)選中它，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖24所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。 圖23 圖24（5） 建立“倒角1”。在特征工具欄中單擊“倒角”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“倒角1”屬性管理器，在“倒角參數(shù)”輸入框中選擇模型的兩邊。選擇倒角類型為“角度距離”，在“距離”輸入框中輸入0。5，在“角度”輸入框中輸入45，其他采用默認(rèn)裝置，如圖25所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。 圖25

32、（6）建立“倒角2”在特征工具欄中單擊“倒角”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“倒角2”屬性管理器。在“倒角參數(shù)”輸入框中選擇模型的兩條邊。選擇倒角類型為“角度距離”在“距離”輸入框中輸入0。5，在“角度”輸入框中輸入45，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖26所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。（7）建立“圓角1”。在特征工具欄中單擊“圓角”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“圓角1”屬性管理器，選擇“圓角類型”為“等半徑”，在“圓角半徑”輸入框中輸入0。3，在“邊線、特征和環(huán)”輸入框中選擇模型的兩條邊，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖27所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。圖26 圖27（8） 建立“圓角2”。在特征工具欄中單擊“圓角”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“圓角2”屬性

33、管理器，選擇“圓角類型”為“等半徑”，在“圓角半徑”輸入框中輸入0。3，在“邊線、面、特征和環(huán)”輸入框中選擇模型的兩條邊，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖28所示，單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。（9）繪制“草圖2”。從特征管理器中選擇，進(jìn)入草圖繪制界面呢。在特征管理器中將草圖1顯示出來，用“圓”工具繪制一個圓，圓心與草圖1繪制的圓心重合，用“直線”工具在圓上繪制出一個水平線，水平線與圓心重合，用“剪裁實體”工具將水平線以下的圓剪掉。用“智能尺寸”工具標(biāo)注尺寸，如圖4-04-09所示，單擊圖標(biāo)退出草圖繪制。圖28 圖29（10）建立“旋轉(zhuǎn)3”。在特征管理器中選擇“草圖2”，然后在特征工具欄中單擊“旋轉(zhuǎn)”圖標(biāo)，系統(tǒng)

34、彈出“旋轉(zhuǎn)3”屬性管理器，在“旋轉(zhuǎn)軸”選擇框中選擇水平線作為旋轉(zhuǎn)軸，在“旋轉(zhuǎn)類型”選擇框中選擇“單向”，在“角度”輸入框中輸入360，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖4-04-10所示。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。 圖30（11）建立“圓周陣列”。單擊“視圖”“臨時軸”，臨時軸顯示在實體中。單擊特征工具欄中“圓周陣列”選項，系統(tǒng)彈出“圓周陣列”屬性管理器。在“基準(zhǔn)軸”選項中選擇臨時軸，在“角度”選項中選擇“360”，在“個數(shù)”選項中選擇11，在“要陣列的特征”選項中選擇旋轉(zhuǎn)3，其余保持默認(rèn)狀態(tài)，單擊“確定”圖標(biāo)按鈕。生成實體即為深溝球軸承，如圖31所示。 圖315 虛擬實驗室的實現(xiàn)形式5.1 虛擬實驗室的建立

35、虛擬實驗室是在ppt的形式上實現(xiàn)的。具體的制作方式如下所示。(1)新建幻燈片。單擊“開始”“程序”“microsoft powerpoint2003”,桌面彈出幻燈片制作頁面，如圖32所示。單擊圖片上相應(yīng)位置分別添加標(biāo)題和副標(biāo)題。鼠標(biāo)放在邊框上能改變邊框的大小和位置。添加后的幻燈片如圖33所示。 圖32 圖33（2）添加新的幻燈片。單擊“插入”“新幻燈片”，頁面上展示出新的幻燈片，在幻燈片相應(yīng)的位置填入相應(yīng)內(nèi)容，如圖34所示。用相同的方法添加新的幻燈片，依次建立起整個幻燈片組，展示出整個實驗室所有零件及其特性。（3）添加鏈接。用鼠標(biāo)右鍵選取“螺紋連接和螺旋傳動（一）”，單擊“插入”“超鏈接”，

36、如圖35所示，頁面上跳出超鏈接對話框，如圖36所示。單擊“本文檔中的位置”，在“請選擇文檔中的位置”選項中選擇“3. 螺紋連接和螺旋傳動（一）”，單擊“確定”完成超鏈接，如圖37所示。按照以上方法完成各個標(biāo)題的超鏈接。（4）添加返回鏈接。單擊“自選圖形”“自選按鈕”，選擇，如圖38所示，單擊幻燈片右下角以添加圖形，用鼠標(biāo)拉伸和縮小以改變圖標(biāo)的大小。放好圖標(biāo)后，單擊“插入”“超鏈接”，在“超鏈接到”選項框中選擇“幻燈片”，選取“機械零件目錄”，單擊確定，如圖39所示。依次做出各個超鏈接。虛擬實驗室的幻燈片就做好了。 圖34 圖35 圖36 圖37 圖38 圖395.2 虛擬實驗室的實現(xiàn)形式見pp

37、t。6 虛擬實驗室的前景展望虛擬實驗室是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的革新，由于其顯明的技術(shù)特點，十分適合新世紀(jì)人才培養(yǎng)模式，在高校實驗教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景。(1) 計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速普及為虛擬實驗室的應(yīng)用提供了有利的條件目前國內(nèi)高?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用十分普遍，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遍及到校園的每一個角落。學(xué)生既可以通過學(xué)校的公用計算機也可以用自己的計算機在宿舍里很方便登陸互聯(lián)網(wǎng)。便利的上網(wǎng)條件無疑為高校虛擬實驗室的應(yīng)用和發(fā)展提供了極為有利的條件。(2) 比傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ礁欣谕诰驅(qū)嶒灲虒W(xué)的潛能虛擬實驗室可以改善高等教育實驗教學(xué)的教學(xué)環(huán)境，采用基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬技術(shù)，可較容易地增加具有高新技術(shù)的實驗，引導(dǎo)學(xué)生接觸新知識、新技術(shù)，開發(fā)學(xué)生的智能，增強跨學(xué)科研究的意識。(3) 建立新型實驗場所利用多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)與虛擬技術(shù)相結(jié)合的方法，建立有別于傳統(tǒng)實驗室的現(xiàn)代化實驗基地。其儀器設(shè)備并不是傳統(tǒng)的其功能是儀器廠商預(yù)先定義好的儀器設(shè)備，可根據(jù)發(fā)展需要重新“生成”新的儀器設(shè)備，以使之能跟上教學(xué)內(nèi)容的不斷更新，使實踐操作訓(xùn)練能及時跟上測試技術(shù)的發(fā)展。這樣，減少了儀器設(shè)備經(jīng)