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摘要：本文讨论了机械原理（机械基础）教学中机构运动仿真视频的作用及其优势，着重对用Pro/E软件制作机构运动的多媒体仿真视频进行了探讨。
关键词：Pro/E；机构运动；多媒体仿真
中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：
一.前言
随着多媒体技术的确发展，其应用已遍及社会生活的各个角落，正在对人们的工作方式、生活方式带来巨大的变革。同样，多媒体技术对教学也产生了积极的效应，能为学生提供最理想的教学环境。
由于多媒体具有图、文、声并茂及活动影象的特点，具有许多宝贵的特性与功能。主要表现为;
直观性，能突破视觉的限制，多角度地观察对象，并能够突出要点；
图文声像并茂，多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣。
动态性，动态反映机构运动的全过程，有效地突破了传统教学难点；
通过多媒体对真实情景的模拟，培养学生的探索、创造能力；
传统的机构运动教学多半是用挂图进行讲述，既没有立体感，也没有动态感，没有接触过机械的学生很难想象出机构运动的情形，如果在多媒体教学环境中，通过动画、图形、声音的演示，加上教师深入浅出的讲解，学生会在不知不觉中学到知识。这样学生就能够在原有认知结构和生活经验的基础上，认同我们的概念和思维方式，并强化到自己新的认知结构中，形成自己新的概念和思维方式。
Pro/E软件平台能直接仿真机构各零件的造型与装配，可进行机构运动的仿真，甚至可以仿真一台机器的运行。对机构的运动进行多角度、多方位的观查，还可进行透视和剖视情况观查。并能将运动的画面生成视频文件，供离开Pro/E软件平台时进行演示。
二．Pro/E简介
Pro/E全称是 “Pro ENGINEER”由美国PTC（参数）公司开发的一款三维软件。Pro/E软件具有操作容易、使用方便、修改方便的特点。因此在机械三维实体造型设计中得到了广泛的应用。具有很强的实体造型、虚拟装配和仿真运行能力。功能界面清楚明确，让使用者视觉和心理都有一种轻松感。目前已经成为机械设计、家电设计、模具设计等行业所普遍采用的三维软件。该软件直接采用了统一数据库和关联性处理、三维建模与二维工程图相关联等技术。
三．用Pro/E制作仿真机构
下面以机械基础中的曲柄摇杆机构为例说明Pro/E软件制作机构运动多媒体教学视频的过程：
1．制作实体造型（如图1）
图1
制作过程（略），机座长度380毫米、曲柄长度150毫米、摇杆长度280毫米、连杆长度360毫米。
2．进行虚拟装配
新建一个组件，名称可用 “ams0001”,单击添加机座到组件，放置方式选：“自动”中的“缺省”（如图2），使机座的坐标与组件坐标重合。
图2图3
单击添加曲柄到组件，放置方式选“用户定义”中的“销钉”（如图3），曲柄的一端与机座左端进行销钉连接（如图4）。
图4 图5
单击添加连杆到组件，放置方式选“用户定义”中的“销钉”如图，连杆的一端与曲柄的自由端进行销钉连接（如图5）。
单击添加摇杆到组件，放置方式选“用户定义”中的“销钉”如图，摇杆的一端与连杆的自由端进行销钉连接、摇杆的另一端与机座的右端进行销钉连接（图6），完成装配。
图6图7
3．进行仿真运行
选择菜单中的“应用程序—机构”。进入机构仿真介面（如图7）
定义伺服电动机：
单击左边“机械”栏中的“电动机”，展开“电动机”项目，然后右键单击“伺服”，选择新建（如图8），创建一个伺服电动机。同时弹出伺服电动机定义对话框，（如图9），在类型选项卡中单击的箭头，选择机座左端的销钉处为伺服电动机的转轴，选择轮廓选项卡（如图10）在规范选项中选择“速度”，在模选项中选择 “常数”，常数值为“36”，此时电动机的转速为36°/秒，然后单击“确定”完成伺服电动机的定义。
图8图9图10
创建运动分析：
在图8的“分析”上单击右键，选择“新建”，打开“分析定义”对话框，在“分析定义”对话框的“优先选项”中设置“开始时间”为0、 “终止时间”为10、 “帧频”为10、最小间隔为0.1（如图11）。终止时间与电动机的轉速要进行相应的协调，使分析的整个过程，电动机转动的角度是圆周的整数倍，这样在连继播放时就不会产生跳跃的感觉。
在 “电动机”选项卡中选择刚创建的伺服电动机，然后单击 “运行”按钮分析运行情况，单击“确定”完成分析定义
图11图12
四、生成视频
右键单击图8中的“回放”，选择“播放”，打开“回放”对话框（如图13）单击“回放”对话框中的按钮，打开动画对话框。（如图14）
13 图14图15
单击图14中的“捕获”按钮，打开“捕获”对话框（如图15），在“捕获”对话框中设置视频文件路径和文件名（默认路径为Pro/E的工作目录）。“类型”选项中有四种文件类型（MPEG、JPEG、TIFF、BMP）供选择，默认MPEG为视频文件，其他类型为图片文件组（每帧一幅图片）。图象大小、每秒帧数根据自己的需要进行设定，钩选“照片级渲染”可获得更高的视频质量，单击确定开始捕获。
注意：捕获前选择合适的角度及级场景，钩选“照片级渲染”捕获的时间要长一些。
参考文献
Pro/ENGINEER野火版3.0自学手册——入门提高篇人民邮电出版社 冯如
关键词：Pro/E；机构运动；多媒体仿真
中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：
一.前言
随着多媒体技术的确发展，其应用已遍及社会生活的各个角落，正在对人们的工作方式、生活方式带来巨大的变革。同样，多媒体技术对教学也产生了积极的效应，能为学生提供最理想的教学环境。
由于多媒体具有图、文、声并茂及活动影象的特点，具有许多宝贵的特性与功能。主要表现为;
直观性，能突破视觉的限制，多角度地观察对象，并能够突出要点；
图文声像并茂，多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣。
动态性，动态反映机构运动的全过程，有效地突破了传统教学难点；
通过多媒体对真实情景的模拟，培养学生的探索、创造能力；
传统的机构运动教学多半是用挂图进行讲述，既没有立体感，也没有动态感，没有接触过机械的学生很难想象出机构运动的情形，如果在多媒体教学环境中，通过动画、图形、声音的演示，加上教师深入浅出的讲解，学生会在不知不觉中学到知识。这样学生就能够在原有认知结构和生活经验的基础上，认同我们的概念和思维方式，并强化到自己新的认知结构中，形成自己新的概念和思维方式。
Pro/E软件平台能直接仿真机构各零件的造型与装配，可进行机构运动的仿真，甚至可以仿真一台机器的运行。对机构的运动进行多角度、多方位的观查，还可进行透视和剖视情况观查。并能将运动的画面生成视频文件，供离开Pro/E软件平台时进行演示。
二．Pro/E简介
Pro/E全称是 “Pro ENGINEER”由美国PTC（参数）公司开发的一款三维软件。Pro/E软件具有操作容易、使用方便、修改方便的特点。因此在机械三维实体造型设计中得到了广泛的应用。具有很强的实体造型、虚拟装配和仿真运行能力。功能界面清楚明确，让使用者视觉和心理都有一种轻松感。目前已经成为机械设计、家电设计、模具设计等行业所普遍采用的三维软件。该软件直接采用了统一数据库和关联性处理、三维建模与二维工程图相关联等技术。
三．用Pro/E制作仿真机构
下面以机械基础中的曲柄摇杆机构为例说明Pro/E软件制作机构运动多媒体教学视频的过程：
1．制作实体造型（如图1）
图1
制作过程（略），机座长度380毫米、曲柄长度150毫米、摇杆长度280毫米、连杆长度360毫米。
2．进行虚拟装配
新建一个组件，名称可用 “ams0001”,单击添加机座到组件，放置方式选：“自动”中的“缺省”（如图2），使机座的坐标与组件坐标重合。
图2图3
单击添加曲柄到组件，放置方式选“用户定义”中的“销钉”（如图3），曲柄的一端与机座左端进行销钉连接（如图4）。
图4 图5
单击添加连杆到组件，放置方式选“用户定义”中的“销钉”如图，连杆的一端与曲柄的自由端进行销钉连接（如图5）。
单击添加摇杆到组件，放置方式选“用户定义”中的“销钉”如图，摇杆的一端与连杆的自由端进行销钉连接、摇杆的另一端与机座的右端进行销钉连接（图6），完成装配。
图6图7
3．进行仿真运行
选择菜单中的“应用程序—机构”。进入机构仿真介面（如图7）
定义伺服电动机：
单击左边“机械”栏中的“电动机”，展开“电动机”项目，然后右键单击“伺服”，选择新建（如图8），创建一个伺服电动机。同时弹出伺服电动机定义对话框，（如图9），在类型选项卡中单击的箭头，选择机座左端的销钉处为伺服电动机的转轴，选择轮廓选项卡（如图10）在规范选项中选择“速度”，在模选项中选择 “常数”，常数值为“36”，此时电动机的转速为36°/秒，然后单击“确定”完成伺服电动机的定义。
图8图9图10
创建运动分析：
在图8的“分析”上单击右键，选择“新建”，打开“分析定义”对话框，在“分析定义”对话框的“优先选项”中设置“开始时间”为0、 “终止时间”为10、 “帧频”为10、最小间隔为0.1（如图11）。终止时间与电动机的轉速要进行相应的协调，使分析的整个过程，电动机转动的角度是圆周的整数倍，这样在连继播放时就不会产生跳跃的感觉。
在 “电动机”选项卡中选择刚创建的伺服电动机，然后单击 “运行”按钮分析运行情况，单击“确定”完成分析定义
图11图12
四、生成视频
右键单击图8中的“回放”，选择“播放”，打开“回放”对话框（如图13）单击“回放”对话框中的按钮，打开动画对话框。（如图14）
13 图14图15
单击图14中的“捕获”按钮，打开“捕获”对话框（如图15），在“捕获”对话框中设置视频文件路径和文件名（默认路径为Pro/E的工作目录）。“类型”选项中有四种文件类型（MPEG、JPEG、TIFF、BMP）供选择，默认MPEG为视频文件，其他类型为图片文件组（每帧一幅图片）。图象大小、每秒帧数根据自己的需要进行设定，钩选“照片级渲染”可获得更高的视频质量，单击确定开始捕获。
注意：捕获前选择合适的角度及级场景，钩选“照片级渲染”捕获的时间要长一些。
参考文献
Pro/ENGINEER野火版3.0自学手册——入门提高篇人民邮电出版社 冯如