ProE软件在机械原理课程教学中的应用

第一篇：ProE软件在机械原理课程教学中的应用

ProE软件在机械原理课程教学中的应用

摘 要 利用Pro/E软件的机构仿真分析功能分析平面连杆机构的传动角、死点位置和急回特性。借此说明，将Pro/E的机构仿真分析功能应用于机械原理课程教学中，能增强学生的感性认识，提高学生学习兴趣，取得较好的教学效果。

关键词 Pro/E；机械原理课程；运动仿真；机构分析

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）10-0050-02

Application of Pro/E Software in Teaching of Mechanical Prin-ciple Course//YAN Xiaohei

Abstract The transmission function analysis for planar linkage angle，dead position and quick return characteristics by means of Pro/E software simulation.To explain，the Pro/E mechanism simulation analysis function applied in the teaching of mechanical principle course，can enhance students’ perceptual knowledge，improve stu-dents’ learning interest，and obtain good teaching effect.Key words Pro/E； mechanical principle course； motion simulation； mechanism analysis 引言

?C械原理是高等院校机械类专业的一门十分重要的主干技术课。通过本课程学习，使学生掌握有关机构与机器运动学的基本理论、基本方法和基本技能，为进一步学习机械类专业课打下良好的理论基础，并培养学生综合分析和解决工程实际问题的能力。其在机械类专业的课程体系中占有十分重要的地位。

对各种机构进行运动学分析是机械原理课程的重点核心内容，也是难点教学内容，若仅仅依靠板书或静态PPT进行教学，会让学生感觉太抽象，不好理解。Pro/E软件中机构仿真模块是一个集运动仿真和机构分析于一身的功能强大的模块。利用该模块对机构进行运动仿真和分析，能让学生观察机构的整体运动情况和各构件之间的相对运动，并输出分析图，进行定量分析，让学生对机构形成非常直观的感性认识，进而取得非常好的教学效果。Pro/E在机械原理教学中的应用：以平面连杆机构为例

平面连杆机构是机械原理课程介绍的第一类机构，学生对其理解得好坏，直接影响其对该课程的学习信心。该机构的传动角、死点位置和急回特性难以理解，用Pro/E的机构仿真功能对其进行仿真分析，可以让学生非常直观地理解这几个知识点[1]。

用Pro/E建立平面连杆机构模型 用Pro/E软件创建一平面连杆机构中的曲柄摇杆机构，其由机架、曲柄、连杆和摇杆四部分组成，如图1所示。设置机架长为150 mm、曲柄长50 mm、连杆长175 mm、摇杆长100 mm。将这些杆件以销钉的方式装配在一起，并在机构模块为曲柄与机架的连接处定义一个伺服电动机，电动机转速设置为60 deg/sec，运转12秒。

用Pro/E分析机构的传动角 传动角γ是衡量平面机构传动质量的重要参数。当机构运转时，其传动角大小是变化的，为了保证机构传动良好，设计时通常应使γmin?R40o。

在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，传动角γ就等于连杆与摇杆之间的夹角（如图1所示）。可利用Pro/E

的机构分析功能定量分析传动角γ在机构运动过程中的变化情况[2]，具体步骤如下。

第一步，通过分析下拉菜单的测量角命令，为连杆和摇杆之间定义一个角分析特征。

第二步，通过右侧工具栏“生成分析的测量结果”命令，选择前一步生成的角分析特征为测量对象，测量其在曲柄运动2周的过程中，随时间的变化情况，并生成测量结果，如图2所示。

从曲线图可直观看出其γmin?Q30o，不满足机构传动设计要求γmin?R40o。

现将机构的连杆长度由175 mm变更为150 mm，重复以上测量操作，得到如图3所示测量结果，此时γmin?R40o，达到机构传动设计要求。

通过以上过程，可以让学生直观观察传动角在机构运动中的变化情况及杆长变化对传动角的影响，同时让学生形成优化机构的意识。

用Pro/E分析机构的死点位置 死点位置是传动角为零，驱动力对从动件的有效回转力矩为零的位置，也是从动件与连杆共线的位置。

曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，机构无死点位置。当取摇杆为主动件时，单击工具命令“拖动元件”，再选中摇杆，移动鼠标，可控制机构运动；可当机构处于如图4所示的两个位置时，机构无法继续移动，说明机构处于死点位置。此时连杆与曲柄位于一条直线上，传动角为0。

用Pro/E分析机构的急回特性 急回特性是指平面连杆机构中从动件的回程平均速度大于工作行程的平均速度的特性。曲柄摇杆机构就具备这一特性。利用Pro/E的机构分析功能分析摇杆顶点的速度，可让学生更好地理解这种特性。在“分析测量的结果”命令中新建测量对象，设置摇杆顶点的速度为测量对象，测量其在机构运动过程中的变化情况，并生成测量结果，如图5所示。由图可知，当曲柄做匀速转动时，摇杆做变速运动，并且摇杆的行程和回程段速度区别显著，回程段的平均速度明显高于行程段的平均速度，直观地表现了该机构的急回特性。结语

Pro/E软件的机构仿真分析功能可形象清晰地将平面连杆机构的运动状态、传动角变化、死点位置及急回特性展示在学生面前，使学生获得对平面连杆机构特性的感性认识，取得较好的教学效果。此法可同样应用于机械原理课程其他机构（如凸轮机构、齿轮机构等）的教学中。Pro/E软件与机械原理课程的有机结合，可增强学生的感性认识，提高学生的学习兴趣，优化教学效果。

参考文献

[1]董亚峰，程鹏飞，黄莉.ProE运动仿真功能在实验教学中的应用[J].山西农业大学学报：社会科学版，2007（S1）：

74-75.[2]吴昊.基于ProE的四铰链曲柄滑块机构运动分析[J].湖北工程学院学报，2014（3）：121-123.

第二篇：ProE软件在中职机械制图教学中的应用

ProE软件在中职机械制图教学中的应用

【摘 要】 本文就中职学校机械制图的教学现状进行分析，以实体表面截交线和相贯线、组合体三视图以及剖视图等机械制图的教学内容为例，介绍了Pro/E软件在机械制图教学中的应用，认为通过应用Pro/E软件可以直观地演示各项教学内容，帮助学生建立三维空间想象力，激发学习兴趣，提升教学效果。

【关键词】 Pro/E软件；中职；机械制图；教学应用

Pro/E软件在机械三维造型领域占有重要的地位，它作为机械专业领域的集成软件，得到了行业的认可和推广，是当今最成功的机械软件之一。Pro/E软件采用了模块化的方式，可分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、工程图绘制、钣金设计等，保证用户可根据自己的需要进行选择使用。而机械制图是机械类专业的专业技术基础课，目的在培养学生的空间思维能力和想象能力，这也是本课程的重点和难点，是培养学生读图和绘图能力的基础。由于中职学生缺乏实践经验，及对机械产品零部件结构的感性认识，导致学习起来比较吃力。本人从事机械制图教学多年，在实践过程中，对该课程的教学现状进行了分析和反思，摸索使用Pro/E软件建立三维模型，以立体的、着色的画面来表达立体模型和零部件，同时运用现代化的多媒体教学手段，将其呈现在学生面前，很好地达到制图课程的教学目的，教学效果有了明显提升。

一、中职机械制图教学现状分析

机械制图课是中职学校机械、数控类专业的主要技术基础课，它对于培养中职学生的空间想象能力、识读和绘图能力等具有重要意义。该门课掌握的好坏直接关系到中职学生毕业后能否适应相关专业工作。然而，这门课程相对于中职学生来说却比较抽象难懂，缺乏空间想象力，导致学生产生厌学、畏学的情绪。为了增强教学效果，教师常常采用实物、模型和挂图来辅助教学，帮助学生理解所学知识。教学效果虽有所改善，但仍不能完全满足机械制图教学的需要。这是因为，挂图展示只能是平面的、单一方位的，内部的很多结构都得不到展示；模型或实物教学固然有很好的直观教学效果，但由于其体积大，重量也大，不仅携带不方便，而且数量有限，不能表达所有的形状。最终导致教师讲解空洞，学生理解费劲的局面。

二、Pro/E软件在机械制图教学中的应用

随着三维设计软件的兴起，采用三维设计软件辅助机械制图教学成了一个很好的选择。目前，在机械专业领域，出现了许多优秀的三维设计软件，Pro/E软件是其中具有代表性的，应用较为广泛的一个软件。利用Pro/E三维设计软件，可以对零部件进行动态的、多角度的三维实体演示，能够将它们的外部形状和内部结构充分地表达出来。教学因此变得更加直观、立体和生动，这样有助于学生理解和掌握所学知识，便于学生空间想象能力的培养，同时帮助学生重树信心，激发学生更大的学习热情。通过Pro/E软件这个桥梁，学生能很好地将二维图纸和三维实体紧密地联系在一起，这样有助于学生识图能力的培养，也为日后掌握工件的表达方法奠定基础。

Pro/E是功能强大的三维设计软件，它的建模功能十分强大，用参数化设计，是基于特征的实体建模系统，可以任意勾画草图，容易改变模型。所以在教学过程中，我们可以随时地、根据情况重新建立教学模型和改变教学模型，还可以针对不同水平的学生，对不同的教学目标调整模型，这样就能够起到减少教学成本、提升教学质量的目的。

三、Pro/E软件在机械制图课教学中的应用

1、在实体表面截交线与相贯线的应用

截交线和相贯线是机械制图课中比较难想象的一部分。因为零部件都不是单一存在的，而是由一些平面切割立体、或者是两个立体相交而成的。学生初识机械制图，缺乏空间想象能力，难免感觉吃力。但是利用Pro/E软件可以很方便地建立如图1所示的三维模型，并且可以根据需要改变平面切割立体的位置，从而得到不同的截交线。在此过程中，学生可以很直观、清楚地看出截交线的形成过程，帮助学生理解和掌握这部分知识，学生的学习兴趣大增，绘制截交线的投影也变得容易，同时降低了教师讲授的难度，教学效果有了明显提高。

相贯线也是学习机械制图的重点内容之一。典型应用案例则是两圆柱正交所形成的相贯线，通过Pro/E软件可以方便快捷地建立三维模型，并且根据需要改变或移动其中一个圆柱的大小或位置，从而得到不同的圆柱间的相贯线图，学生就能很容易直观地理解相贯线产生和绘制方法。

2、在组合体三视图中的应用

读图是机械制图课程的重要内容，中职机械、数控类专业旨在培养学生识读机械图样的能力。而零件图的识读是我们中职学校学生必需掌握的知识，以后用人单位首先要考察的也是这方面的内容。组合体视图是零件图识读的基础，也是机械制图的一个难点问题，但在以往的教学实践中，我们往往感觉，由于缺乏一些模型，学生的想象力得不到开发，从而丧失学习的信心。然而，我们可以采用Pro/E三维软件来绘制三维模型，让三视图与三维模型一一对照，学生一目了然，这样多次重复，问题就迎刃而解了。

另外，对于一些已知两个视图补画第三视图或已知三个视图，补画其他视图中的漏线这类较难的题目（如图2所示），在理论讲解的基础上配合三维实体展示，教学效果更好。

3、在剖视图中的应用

剖视图是表示工件内部结构和形状的常用方法，利用多种类型的剖视图对工件进行正确的表达，是中职生学习机械制图的难点之一。很多复杂零件的内部构造，对于中职生来说很难想象出来，学生根本不知道如何正确的选择剖切方法及剖切平面的剖切位置，制图时不清楚哪些部分被剖切平面剖切，哪些地方要画剖面线。因此在授课过程中，教师用Pro/E软件建立不同类型的剖视图，从不同角度展示各种剖视图，增强学生的空间想象能力，同时用三维模型的各种剖视与自己所画的图形做比较，查出问题，分析原因，积累经验。这样的教学方式可以激发学生的学习兴趣，让学生自觉参与到教学过程中来，成为课堂的主人。

4、建立Pro/E模型库

工件的形状都是非常复杂的，购买各种模型和挂图也是不现实的。因此，本人在授课过程中，将课本和习题册上涉及到的工件用Pro/E软件建模，并生成相应的工程图。这样，既方便教师授课，又便于学生理解和掌握所学知识。随着时间的增加，教师会不断积累，将建立机械制图Pro/E模型库，上传到学校教学资源库平台，让广大教师和学生方便使用，使其真正成为机械制图实践性教学的素材库。

总之，在机械制图教学中使用Pro/E软件，可以在授课过程中对多项内容进行灵活、生动、真实地展示，让学生直观地解决机械制图学习中遇到的空间想象、立体建模、零件装配或拆卸等具体的问题。这样学生不仅学会了知识，而且实现了教学互动，增加了课堂教学的趣味性，更重要的是激发了学生的学习兴趣，培养了学生的创新能力，收到了良好的教学效果。

【参考文献】

[1] 胡建生.机械制图习题集[M].北京：化学工业出版社，2006.[2] 闫瑞涛.机械制图[M].北京：北京大学出版社，2005.[3] 钱珊.机械CAD/CAM课程的教学方法探讨[J].辽宁教育行政学院学报，2007.[4] 郑盛梓.面向三维CAD技术的工程制图教学研究[J].东北大学学报，2005.8.[5] 李昕.谈制图教学中空间想象能力的培养[J].中国校外教育，2007.3.[6] 姚民雄等.机械制图[M].电子工业出版社，2009.

第三篇：proe在机械制图立体化教学中的应用

Pro／E在《机械制图》立体化教学中的应用

段家现’，黄燕钧

(1．2．梧州学院，广西梧州543002)【摘要】一方面从三维投影体系的构建、组合体的视图分析、零件工程视图的生成等方面入手，探讨如何用Pro/E在机械制图教学中强化三维设计思想。另一方面从基于网络环境下的虚拟三维模型库入手，探讨Pro/E在虚拟模型库的建立步骤和结构体系中的应用。应用结果表明Pro/E在机械制图立体化教学中具有良好效果。【关键词】Pro/E；立体化；三维建模；零件工程图；虚拟模型库

【中图分类号】TP391 【文献标识码】A 【文章编号】 1673—8535(201 o)03—0057—05 1 引言

计算机信息技术的发展，促使产品的设计、制造进入了一个全新的时期。这不仅仅是设计工具的更新，更重要的是一场设计思想的革命。贯穿于现代工程设计、制造一体化全过程的是产品的计算机三维模型，二维投影图不再是这一过程中所必需的文件。在这种大背景下，教学时间的有限性与知识增长的无限性之间的矛盾日益突出。

工程设计已进入到“三维设计”时代。这对机械制图教学提出了更新的任务和更高的要求。不能只停留在二维表达阶段，必须在教学思想中引入三维建模的工程设计思想，在教学环境上构建网络及虚拟现实模型的立体教学环境。机械制图课程的立体化教学改革一方面是围绕如何将传统的二维设计向基于几何造型系统的三维设计的转移展开的，将二维设计与三维设计有机结合：另一方面是基于网络环境下构建虚拟三维模型库，并能进行交互操作、跨平台开放式的立体化教学系统。在立体化环境中进行二维和三维有机结合的教学，提高现代工程设计和表达能力，为后续课程及三维设计能力的培养奠定基础。

Pro/E是一套具有CAD/CAM/CAE的机械自动化软件，具备参数化设计、特征建构实体及单一数据库等功能，完全可以实现概念设计---三维建模_---二维工程图的产品设计流程。本文探讨了Pro/E在机械制图教学中三维建模和二维表达有机结合的几点应用，研究了构建网络环境下的虚拟模型的立体化教学系统的步骤和结构体系。经过了尝试性的教学实践，效果良好。Pro/E在三维建模与二维表达有机结合中的应用

以轴承座为例从三维投影体系的建立、零件的视图表达、零件视图分析、组件的虚拟装配等方面入手，研究了Pro/E在机械制图教学中引入三维工程设计思想的方法和途径，确定Pro/E在机械制图教学中将三维建模和二维表达有机结合的几点应用。首先，应利用Pro/E提供的拉伸、旋转、扫描、混合四个基本特征命令和孔、拔模、壳、筋、倒圆角、倒角六个工程特征命令快速有效地创建三维实体模型。2．1 三维投影体系的构建

建立轴承座的三维实体模型，根据零件视图的放置要求，放置水平投影H面，正投影V面，侧投影w面。通过拉伸曲面建立互相垂直的H、V、w投影面，用实体平面虚拟投影平面，如图1所示。

三维立体模型在正投影面(V面)上的投影，用Pro/E绘图命令中的“用边”命令，将三维实体模型的轮廓线复制下来，即完成了投影图的绘制，根据模型上轮廓线的可见性修改所绘投影图线条的属性，可见性轮廓线为粗实线，不可见轮廓线修改为虚线。图2为完成后的三维立体模型的三面投影，当修改三维实体模型的形状时，所对应的三视图也随着改变。2．2 组合体的形体分析

从形体的角度来看，都可认为零件是由一些基本几何体组合而成，即所谓的组合体。“组合体”的教学既是前面所学点、线、面、基本几何体、交线(截交线、相贯线、过渡线)等内容的综合应用，又是后面学习机件形状的表达方法、标准件和常用件的规定画法以及零件图等内容的基础，具有承上启下的作用，是培养学生画图读图能力的关键环节。组合体视图部分，开始由投影表达转为视图表达。保证“组合体的视图”的教学效果，对实现《机械制图》课程的教学目的起着重要作用。(1)使用Pro/E进行实体建模，建立零件三维实体模型，如图3。

(2)组合体视图组合方式分析。组合体视图组合方式的分析采用形体分析法，假想把组合体分解成若干个基本形体，分析各基本形体的形状、并确定各组成部分的组合方式和相对位置关系，从而产生对整个形体的完整概念，使复杂的问题简单化。组合体的组合方式往往是“叠加”与“切割”并存。

如图3所示的轴承座，可以分解为圆柱I、支承板II、肋板III和底板上IV四部分，支承板II为棱柱，其前、后棱面与圆柱面相切，右端面与底板端面平齐；肋板III基本上为梯形棱柱，上部支承在圆柱I的下部，并与其外圆柱面相交，右侧面靠在支承板的左端，下部立在底板IV的上表面；考虑切割后，I为空心圆柱体．在上方有一个小圆柱孔，与空心圆柱的内圆柱面相通；底板Iv是左端带有两个圆角的四棱柱。其上有四个小圆柱孔；整个组合体前后对称。

(3)选择主视图，投影出三视图。国标规定，机件向投影面投影所得的图形称为视图。在三投影面体系中，正面投影称为主视图，水平投影称为俯视图，侧面投影称为左视图。如图5是该组合体在图2所示位置时直接生成的二维工程图。2．3 零件工程视图的生成

运用Pro/E的drawing(绘图)模块可以将实体零件直接生成工程图。在生成工程图之前，用户需要将系统默认的工程图配置文件“prodetail．dtl” 中的选项按照我国的机械制图国家标准进行设置并保存。并在“config．pro”配置文件中指定该工程图配置文件。然后，Pro／E依据投影原理可生成工程图样，包括基本视图、向视图、斜视图、各种剖视图、局部放大图、断面图、轴测图等，对于常用的标题栏和表面粗糙度等符号可以通过format(格式)模块建立模板文件，以备调用。在drawing下，移动主视图时，其他两视图随之一起进行相应的移动，而移动俯视图时其只能相对于主视图上下移动，移动左视图时其只能相对于主视图左右移动，这更加深了学生对三视图的形成，以及“主、俯视图长对正，主、左视图高平齐，俯、左视图宽相等”这一投影规律的理解，在教学中收到很好的教学效果。图5为轴承座的三视图，并将主视图全剖，辅有轴测图。

图5 轴承座的二维工程图 Pro/E在构建网络环境下虚拟模型立体教学系统中的应用

建立基于网络和虚拟现实的机械制图模型库，包括与现行教材配套模型,并可方便地适时扩充，模型库中的三维模型造型逼真，控制灵活。该模型库可在校园网上浏览，也可供学生单机使用。使用者可在浏览器中自由操纵模型从各个角度进行观察并可控制模型的显示效果。虚拟现实模型库的建立，有望从根本上解决学生对模型的需求。

利用Pro/E和VRML(Visual Reality Modeling language)构建机械制图模型库，VRML是一种基于WWW、具有交互性的虚拟现实建模语言。它提供对三维世界及其内部基本对象的描述。是面向对象的一种高级语言，也是一种基于文本的语合一，并可以运行在多种平台之上。

3．1 利用Pro/E和VRML建立模型库的步骤

(1)根据零件的尺寸要求，利用Pro/E的基本特征、实体特征、曲面特征等进行三维建模，建立形象直观的虚拟模型。

(2)若是装配体，则利用Pro/E组件建模功能。建立虚拟装配模型。

(3)在Pro/E中，将实体模型保存副本为VRML文件，即扩展名为．wrl的文件。(4)优化和编辑生成的VRML文件，提高模型在虚拟状态下的示范效果。

(5)对动态零件和装配体的VRML文件进行编辑，添加交互功能。对装配体的部分运动零部件进行动态控制，分析零部件的运动规律，模拟该零部件在实际工作时的运动过程。

3．2 建立机械制图模型库的结构体系

根据教学需要和后续课程的要求，建立基础模型库、典型零件模型库、部件模型库三个模型库。基础模型库主要配合工程制图课程的理论教学，强化学生对本课程中的各种基本几何体、组合体、截切体、相贯体、标准件和常用件的感性认识，提高课堂理论教学的效率和效果。图6为虚拟模型库的结构体系。

典型零件和部件模型库包含工程制图教材中涉及的机构和部件的功能、工作原理、工作过程及组成零件的装配关系及拆装过程。三维的效果和实时的动画交互功能弥补了课堂教学的不足，是传统教学的有益补充。

机械制图的虚拟模型库的建立，能极大地提高课堂教学效率。三维虚拟模型，色彩鲜艳，立体感强，可以动态演示、对剖视图进行演示，还可以制成三维动画，可以实现资源共享，多班学生可同时使用。使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象。教师在课堂的动态教学中，可以针对不同的教学对象、教学要求调整现有的模型，按需求造型或按需求修改模型。这也有助于学生进行课后自主学习。Pro／E在机械制图立体化教学中的实践效果

把从三维到二维的思维方法引入教学中，可使学生更好地理解投影、建模理论，并形成三维的而不是二维的思维方式：将现代绘图技术和设计思想融人教学中，使学生对机械制图的立体化教学产生耳目一新的感觉，逐步培养其现代工程设计意识。基于网络环境下，可以进行交互操作、跨平台开放式的虚拟三维模型库。为学生提供了大量模型素材，满足了学生在学习过程中对模型的需要，极大提高学生学习和积极性和学习效果。

教学实践证明，Pro／E软件在教学中的应用，既加大了课程的信息量，又可以提高学生对本课程内容的理解与掌握，锻炼学生解决实际问题的能力，同时也极大地调动了学生学习专业课的积极性和创造性，对学生形象思维和创新思维的培养、审美能力和心理素质的提高发挥特殊的作用。

把Pro/E软件应用在工程制图CAI中，是Pro/E软件的一个创新应用，这样可以形象逼真地反映组合体的投影和投影分析；相关的截交线、相贯线的形成，并可以迅速快捷的把机械制图中的相关知识表达出来，从而改变了机械制图教学中的呆板、枯燥乏味，能够很好地调动学生的学习兴趣，并且有利于学生迅速掌握机械制图相关知识和技能。同时，加深学生对Pro/E的了解，有助于他们的Pro/E三维建模设计制造能力的培养。

通过Pro/E造型技术的学习，学生的画图、读图能力得到明显提高，并为后续专业课程的学习打下坚实的基础。Pro/E简单方便的操作，灵活的装配、拆卸过程，大大加深了学生对装配体的理解，加强了单位空间的概念，更主要的是培养学生有工程设计的意识，以适应社会、科技和知识经济时代对高素质人才培养的需要。

Pr0/E三维参数化造型软件提供了强大的参数化特征造型功能，尺寸驱动功能实现了相同类型不同系列模型的生成，基于其族表技术提出的建立参数化模型库的方法无需编程，工作量小。

借助Pro／E虚拟模型的帮助，可以将课程中一些重点问题如：截交体、相贯体、组合体、剖视图等内容清晰、生动、形象地展示在学生面前，使难点变得容易理解。从而增强了学生的感性认识，增加了所获得的信息量。同时，学生可以通过网上浏览，进行自主性的学习和复习，在提高自学能力的同时开阔了解题思路，同时培养和发展了他们的观察力和想象力，使得他们能够更快、更好地掌握这门实践性很强的课程。

第四篇：国家机械原理课程教学基本要求

国家机械原理课程教学基本要求（第三稿）

机械类专用适用

一、课程的地位、任务和作用

机械原理课程是机械类各专业的一门主干技术基础课，它在培养学生的机械综合设计能力和创新能力所需的知识结构中，占有十分重要的地位。

本课程的任务是使学生掌握机构学与机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用基本机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统运动方案设计的初步能力。

在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程不仅为学生学习相关技术基础课程和专业课程起到承前启后的作用，而且为今后从事机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础。

二、理论教学的基本要求

１、绪论

明确本课程的研究对象和内容以及它的地位、任务和作用。对机械设计及理论学科的发展状况和趋势有所了解。

２、机构结构的基本知识

了解机构的组成要素，能绘制平面机构运动简图。能正确设计平面机构的自由度，了解平面机构组成原洹。了解空间机构及机器人机构的基本结构知识。３、平面机构的运动分析和力分析

了解机构运动分析和力分析的目的和方法。能对简单基本机构进行运动分析和力分析。４、常用机构及其设计

熟悉常用机构的结构、特点和应用

了解平面连杆机构的基本形式及其演化，对平面四杆机构的运动和传力性能有明确概念。能按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆机构。

对凸轮机构的从动件常用运动规律及其选择原则，机构压力角等有明确概念。掌握盘形凸廓线的设计方法和确定基本尺寸的主要原则。

对齿轮啮合基本定律、渐开线性质、齿轮基本参数及其啮合特性有明确概念。掌握标准渐开线直齿圆柱轮传动的基本尺寸计算。了解定位齿轮的概念。了解其它类型齿轮传动的特点和尺寸计算。

了解轮系的分类和应用。能计算轮系的传动化。了解轮系设计的基本问题。

了解机构组合的基本知识。５、机械系统运动方案设计

了解机械系统设计的一般过程和创新设计的基本知识、掌握机械系统运动方案设计的基本步骤、内容和方法。了解机械系统运动方案的评价准则。６、机械系统动力学

对单自由度机械系统等效动力学模型有明确概念。掌握建立机械运动方程式的方法。了解周期性与非周期性速度波动的调节原理。掌握飞轮转动惯量的近似计算方法。掌握刚性转子静平衡、动平衡的原理和方法。了解平面机构震动力的平衡原理。

三、实验教学的基本要求

掌握机构结构、运动学和机器动力学的基本实验方法。实验时数不少于４。实验内容可在以下几个方面根据条件适当选取。１、机构几何参数的测定与运动简图的绘制。

例如：机构运动简图和示意图的绘制，渐开线齿轮基本参数的测定，盘形凸轮廓线的测量等。２、用实验方法进行机构尺度综合

例如：平面低副机构的实验法综合等。３、机械运动参数的测定与分析

例如：运动构件的位移、速度、加速度的测定等。４、机械动力学参数的测定与分析

例如：机械效率测定，机械速度波飞轮调速测试。刚性转子不平衡量的测定，平面机构机座的平衡等。

四、课程设计的基本要求

按照一个简单机械系统的给定功能要求，综合运用所学知识。拟定机械系统的运动方案，并对其中的某些机构进行分析和设计。通过课程设计这一实践环节，使学生更好地掌握和加深理解本课程的基本理论和方法，进一步提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机的能力。在课程设计中，要重视培养学生创新设计的能力。学生应在教师指导下独立完成设计任务。要求绘制适量图纸、编制计算机程序和撰写设计说明书。课程设计时间不应少于1.5周。设计成绩单独评分，另设学分。

五、几点说明

１、上述《教学基本要求》是本科机械类专业应达到的最低标准。各校可结合具体情况在此基础上适当扩充内容和提高要求，并制定相应的教学大纲。

２、对于进行机构分析和设计时选用图解或是解析的方法，本要求未作具体规定，可根据各校的情况和工程实用性原则自行确定，提倡使用解析方法。

３、积极提倡在教学中采用电教片、ＣＡＤ、ＣＡＩ等多种现代教学手段，以提高课时效率和增强教学效果。

４、提倡开设能反映现代测试技术和由学生自行构思实验方案的实验项目。

第五篇：Ρroteus电子电路仿真软件在电子技术课程教学中的应用

Proteus电子电路仿真软件在电子技术教学中的应用

电子信息系应用电子教研室

陆丽梅

摘要 随着科技的发展，电子技术的应用也越来越广，越来深入，传统的理论课堂教学临着着很大的挑战。但随着计算机技术的普及、EDA 技术的广泛应用，将EDA 技术引入电子技术课程教学,可以使电子技术的课堂教学紧跟时代的脚步。本文以电子技术课程中的“三极管放大器”电路的分析为例来说明EDA软件之一Proteus仿真软件在电子技术课程教学中的应用。

关键词 电子技术 Proteus仿真软件

“电子技术” 是电子信息、通信、计算机等专业一门重要的专业基础课程，随着电子技术和计算机的迅速发展，电子技术的应用越来越广泛，新器件、新电路和新技术不断的涌现,我们的课堂教学也将面临着着更大的挑战。将EDA(Electronic DesignAutomation电子设计自动化)技术引入电子技术课程教学, 可以使学生在掌握制作、检测技能的同时,通过EDA技术软件进行设计、仿真,理解所操作的技能的原理,增加学习的兴趣。同时可使课堂教学更生动、直观,达到让电子技术课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。

一 电子技术多媒体课件的特点

多媒体课件是以计算机为操作平台，运用多媒体技术将文字、声音、图象、动画和视频等集成于一体，使抽象的内容具体化、枯燥的内容趣味化。从而拓宽学生的知识视野，提高学生的学习兴趣，是现代教学发展的必然趋势。电子技术的研究对象主要半导体材料和器件（二极管、三极管、场效应管）及其基本电路、功率放大电路、集成运算放大器及其应用电路、负反馈放大电路、直流稳压电源等，其特点主要表现在：

(1)电子技术中基本单元电路、关键元件多，复杂；电路中的元件(器件)动作方式属于线性变化的电路，通常着重的是放大倍率、信噪比、工作频率等问题。如:直流稳压电源电路,放大器电路,报警电路，显示电路，振荡电路等都是可仿真电路。

(2)当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上），而这些都是比较抽象，看不到也感觉不到的。

二、电子电路仿真软件Proteus功能特点

1、Proteus电子电路仿真软件功能

Proteus仿真软件是可以对电子技术电路进行模拟仿真的工作台,具有较完善的各种元器件原理图库、元件封装图、常用测量、常用的分析仪器等。能进行电子电路设计仿真，并能对电子电路进行较详细的分析,包括静态分析、动态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析和器件的线性与非线性分析, 还能进行离散付里叶分析、零极点分析等多种高级分析。Proteus不但是一个非常优秀的电子设计软件, 而且也是一个非常优秀的电子技术模拟实际训练软件,它几乎可以完成在实验室进行的所有电子技术的实验,并且和实际实验情况非常贴切,选用的元器件和仪器也和实际情况非常相近,一般会正确使用常规仪器的读者,都能较快地掌握软件所提供的虚拟仪器的使用方法。另外在实验设备和仪器不能满足某些实验课要求的情况下,用Proteus进行仿真实验不失为一种有效的补充方法。

2、Proteus电子电路仿真软件特点(1)直观的操作界面

由于Proteus软件是基于Windows 操作系统上的, 所以它的操作方法的其它基于Windows 环境下的软件操作方法一样,所见即所得，Proteus采用图形方式创建电路，所需要的元器件和测量仪器可直接从窗口中选取拖到电路图中，使用特别方便，而且元器件和仪器的图形与实物外形非常接近，仿真效果好，要用的元器件、仪器等,只要用鼠标点击,随时可以取来,完成参数设置,连接成电路,就可以启动运行,进行分析和测试。因此Proteus软件具有入门容易,学习轻松,结合实际,富有趣味的特点。使用者可以在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。

（2）丰富的元器件库

Proteus软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。Proteus提供了数千种虚拟电路元器件，包括信号源、基本元件、晶体管、集成电路、指示器件、控制器件等36大类，其中数字集成电路库中存放了最常用的各种TTL、CMOS数字集成电路，各元器件的参数均可随意设定，用户还可根据需要方便地扩充已有的元器件库。软件还可以容易的上网升级，使市场上新出的元件都能在Proteus中找到。

（3）兼容性强

作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。能将设计

好的电路文件直接输出到常用的一些电子电路排版软件, 如protel、EWB、CAD等, 排出印刷电路板图,为实现电子电路的设计提供了很大的方便。

（4）齐全的测试仪器

Proteus提供了仿真实验EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器使用方法。所需的虚拟仪器设备，包括函数信号发生器、示波器、数字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等，利用这些虚拟仪器可多方位地观察仿真结果。Proteus提供了8种基本分析工具、6种扫描分析工具、2种系统分析工具，可对电子技术进行仿真分析，还可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障进行分析。

（5）安装简单，易操作

Proteus是个免费软件，下载后安装不用一分钟，也不用激活等烦杂操作，安装后只需把密码钥匙复制到安装盘的目录下，如果是7.8版的只需升级破解码即可。这软件是原是我们电子系单片机的老师上课用，在2008年有老师开始将它使用于数字电路的教学中，本人于2011年开始将它应用于模拟电路中，并于这两年在电子系推行，包括没过电脑的退休老教师或和不会电脑仿真的老师都可以很快的学会操作，并应用本人设计的Proteus电路进行教学，教学效果显著。

三、在电子技术课堂教学中应用电子电路仿真软件Proteus

1、在电子技术教学中应用电子电路仿真软件Proteus的优点

电子技术是电子专业的一门骨干课程,其教学效果的好、坏,学生掌握的程度, 将直接影响后续各类相关专业课程的教学效果。目前,在电子技术课程教学中, 教师一般采用的教学方法是:先在课堂上给学生介绍理论知识,再引用使用的电路及实物加以论证,然后由学生通过做电子制作和检测加深对理论的理解。这种传统的教学方式,存在着以下的问题:一是大多数教师认为理论引导技能，所以只有传授理论知识到位了,制作及检测才有真实的意义，使学生觉得理论课堂枯燥乏味，觉得电子难学,从而对学习电子失去兴趣。二是理论分析通常都是一些繁琐的公式推导及一些孤立的计算数据,很难形成电路的特性曲线,缺乏直观性,更难对电路的参数进行分析及优化设计。三是学生在听理论课时,由于跟实际联系不上,对理论难以理解,甚至于不能理解,造成对电子技术“难学、抽象”的思想障碍,从而对学习失去兴趣。将Proteus引入电子技术教学,可以使教师在讲解理论或引导学生制作及检测的同时,利用Proteus软件进行仿真、演示,使学生消除“抽象感”,增加学习兴趣。使课堂教

学更加生动、直观,使电子技术课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解，使电子的制作及检测具有更好的可操作性。

2、在电子技术课堂教学中应用Proteus电子电路仿真软件实例

下面以Proteus7.8版本为例通过“三极管放大器“分析为例,说明Proteus软件在电子技术课程教学中的应用效果。

打开Proteus，在电路工作区输入如下图1电路。其中正弦交流信号电压幅度设置为0.1V 频率设置为1kHz,如图连接示波器和电压表利用Proteus7.8进行仿真分析,(1)．测试电路的功能

图1三极管放大器

如图1将电源、信号源、示波器探头接入电路，打开软件左下脚的播放按键，电路开始仿真如图1从图中可直观的看到，输入信号的波形，三极管基极的波形，三极管发射极波形、集电极的波形之间的关系，以及放大的电路的正常Ube、Uce电压值。(2)．电路的故障现象及排除方法

Proteus软件的电路可操作性强，可以方便的调整电路的连接或元件的参数来观察电路出现的故障，并通过演示故障排除方法让学生很容易掌握实际的故障操作。

如下图

2、图3调节电位器RV1可观察到波形的失真情况，同时得到失真时电压的特点。

图3截止失真

(3)．电路的元件参数设置

为保证电路正常运行，元件参数的选择是很很重要的，如何选择元件呢选择的元件能不能让电路正常呢，可以通过仿真来验证。Proteus软件可以很方便的更改元件参数来观察电路的如下图4，是对下偏置电阻的参数的更改，可改变元件的型号、序号、参数值、封装等。

图4 元件参数的调整

四 小结

可见,在电子技术课程教学中,应用Proteus仿真软件进行理论分析及电路结构的模拟分析时,可以使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化, 使枯燥的电路特性分析变得生动、形象、真实、可信,让学生在课堂中就能感受到实验才具有的测试效果,更好地把理论与实验

联系起来。虽然,软件的仿真不能完全代替硬件试验,但Proteus软件的仿真分析功能与精确度,是任何硬件实验都难以达到的。因此,将Proteus软件应用于电子技术教学,将有利于培养学生用工程观点分析问题的解决问题的能力,全面提高学生的整体科技素质。