简述减速器基于Pro/E辅助齿轮减速器拆装教学设计

摘 要：以钳工中级鉴定考核内容“卧式双轴型齿轮减速器的拆装”为例，分别介绍了传统与基于Pro/E辅助的拆装教学过程，阐述了在传统教学方法的基础上结合Pro/E辅助教学，不但能改善传统教学方法存在的不足，而且能优化教学方法并提高教学质量。
关键词：装配 减速器 Pro/E
将若干合格的零件按规定技术要求组合成部件，或将若干个零件和部件组合成机器设备，并经过调整、试验等成为合格产品的工艺过程称为装配。装配是所有机械设备最终制造完成所必需的，其装配的好坏对产品质量起着重要的作用，可见装配在机械产品制造过程中占有非常重要的地位。
最新的钳工中级技能鉴定增加了齿轮减速器拆装的考核内容，要求学生能按拆卸、清洗、检查和装配等步骤进行减速器的拆装工作。这将有利于完成职业教育教学虚拟→模拟→真实的无缝过渡，“零距离”实现从学生到企业员工身份的转变。
Pro/E（Pro/ENGINEER）软件是美国PTC公司1985年研发的计算机辅助工程设计软件，其应用范围遍及汽车、机械、电子、模具等诸多行业，其三维实体的建模功能可在计算机上虚拟建立五彩缤纷的立体模型，并能动态显示，可以把整个零件的拆装、运动表现得淋漓尽致。
以钳工中级技能鉴定（28CHD-1/25-400W）卧式双轴型齿轮减速器的拆装为例，从提高教学质量的角度出发探讨基于Pro/E辅助的拆装教学所能达到的教学效果。
1 卧式双轴型齿轮减速器的基本结构与工作原理
卧式双轴型齿轮减速器主要由输入输出轴、中间齿轴、中间齿轮、输出齿轮、输出齿轴、卡簧、油封、键、销、圆球轴承、卧式箱体、轴输入盖等装配而成。卧式双轴型齿轮减速器（28CHD-1/25-400W）型号中“28”表示输出轴直径为28 mm，“CHD”表示卧式双轴，“1/25”表示传动比为1/25，“400W”表摘自：学士论文www.618jyw.com
示电动机功率为400 W。
卧式双轴型齿轮减速器是一种动力传递机构，通过小齿轮驱动大齿轮的方式二级减速，达到1/25的传动比，从而将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩。卧式双轴型齿轮减速器具有结构紧凑、寿命长、噪音低、体积小、扭力高、免保养、安装维修方便、运行稳定等特点，被广泛用于各种机械装备的传动装置。
学生除了要了解齿轮减速器的基本结构与工作原理外，更需要提高齿轮减速器的拆装能力，从而顺利通过装配钳工中级技能鉴定。
2 传统卧式双轴型齿轮减速器的拆装教学

2.1 教学过程

首先，教师根据卧式双轴型齿轮减速器装配图对拆装工艺进行理论讲解，在黑板上写出拆装步骤，并且现场对拆装过程演示一遍；然后，学生按照装配图的要求进行拆装（如图1所示）。
图1
拆装工艺传统讲解方式如下：
（1）将齿轮减速器润滑油放干净，用螺丝刀将轴键、轴封拆下来，从外到内拆卸，用内六角扳手将端盖螺丝拆下，用螺丝将端盖均匀顶出。
（2）将齿轮减速器箱体分离，整齐摆放好减速器各部分零部件。
（3）用拉拔器将轴承拉出。
（4）用拔销器将中间齿轴拔出。
（5）用敲击法将输出轴拆下。
（6）用卡簧钳将前端盖孔的弹性挡圈拆下，用敲击法将输入轴拆下。
（7）对拆卸下来的零件进行检查，清洗零件、箱体、前后端盖，并且去锈、去毛刺、去污等。
（8）安装过程：按照拆卸的逆向过程，把齿轮减速器装配好。

2.2 存在问题

职业院校学生的基础参差不齐，特别是理论基础不扎实，空间概念淡薄，且缺乏生产实践经验，未能透彻理解齿轮减速器的基本结构和工作原理，对其装配基本要求了解不足，因而传统的教学方法往往存在以下问题。
（1）用文字进行工艺讲解，没有动画或图片配合，教师很难将齿轮减速器的基本结构和工作原理表达清楚，学生也很难想象和理解，影响拆装的学习。
（2）齿轮减速器拆装过程脏、零件粗重且拆装辛苦，学生学习兴趣不高，仅仅通过实物演示，难以吸引学生。
（3）在教师示范或者学生自己动手拆装齿轮减速器的过程中发生特殊情况，应该怎样处理，仅仅通过实物演示，难以达到效果。
（4）随着职业学校扩大招生规模，按照40人的班级安排2个实习指导教师的实际情况，学生多，指导教师少，在齿轮减速器拆装演示过程中，传统的围观式教学使很多学生看不到齿轮减速器的具体结构，看不清齿轮减速器拆装演示过程，影响了教学效果。
（5）学生对齿轮减速器进行拆装学习，需通过看教师演示、模仿、实践，并且进行反复练习，才能逐步掌握拆装技能，消耗了较多的时间，也对齿轮减速器、工量具等造成较大的损耗。
3 基于Pro/E辅助卧式双轴型齿轮减速器的拆装教学

3.1 教学过程

（1）指导教师利用Pro/E软件提前在三维模式下完成齿轮减速器的齿轮、轴、轴承、螺栓等各个零部件的实体建模（如图2所示）。
图2
（2）利用Pro/E软件提前在三维模式下完成齿轮减速器左右端盖的实体建模。先创建端盖的基本外形，接着创建孔、轴承座、加强筋等（如图3所示）。
图3
（3）根据齿轮减速器各零件的运动形态及彼此间的相对运动情况，设定连接以及各构件的运动自由度，通过设定各部件之间的连接关系来完成齿轮减速器装配（如图4所示）。
图4
（4）利用Peo/E软件进行虚拟拆装，并且可以生成齿轮减速器爆炸视图。将已经装配好的齿轮减速器装配体拆开，直接点击分解视图，系统会按照默认的方式自动生成一个爆炸视图，如果对默认爆炸视图不满意，还可按照自己设想的位置，编辑减速器的每个零件的具体位置，直至满意为止。减速器爆炸视图如图5所示。 图5
（5）利用Pro/E软件机械功能进行齿轮减速器运动仿真，主要步骤为：
①完成齿轮减速器装配后，通过设定各种连接来限制齿轮减速器输入输出轴、中间齿轴、中间齿轮、输出齿轮、输出齿轴等的运动自由度。
②运用Pro/E软件机械菜单中的模型选项来给齿轮减速器原动件输入轴添加驱动器。
③运用Pro/E软件机械菜单中的运动分析命令选项，为齿轮减速器各部件定义运动类型，以此进行齿轮减速器运动仿真。设置外端盖为透明，即可看到运动情况（如图6所示）。
图6
④执行Pro/E软件机械菜单中的结果选项命令，可查看和分析齿轮减速器仿真结果，并可以将齿轮减速器运动动画输出成MPEG和JPG等格式影像文件。

3.2 教学效果

（1）利用Pro/E软件建立反映齿轮减速器真实结构的三维实体模型，教师利用齿轮减速器爆炸视图，通过翻转、局部放大、零部件拆装等，结合多个合适的角度展示，充分介绍齿轮减速器的基本结构；通过齿轮减速器的运动仿真，充分演示齿轮减速器的工作原理，然后直接用Pro/E软件一步一步地进行齿轮减速器虚拟拆装并讲解工艺。学生容易理解，也加深了对整个拆装过程的印象，为实际操作做铺垫。将虚拟拆装、运动仿真和动手操作有机结合，当学生完成虚拟拆装学习到真正动手操作时，教师只要指导学生一些操作规范、零部件摆放、拆装技巧等即可，教师在整个教学过程中也自然变得轻松。
（2）利用Pro/E软件对齿轮减速器进行虚拟拆装，使整个拆装过程以及每个零件的外形特征和具体的拆装顺序显得更加直观，更加简单明了，学生更容易理解和接受，通过齿轮减速器爆炸视图等可以刺激学生的感官，通过齿轮减速器的运动仿真能抓住学生的眼球，激发学生对齿轮减速器拆装乃至机械知识学习的兴趣。
（3）利用Pro/E软件对齿轮减速器进行三维造型和虚拟拆装，学生形象地观察每一步的效果，并能轻易实现教师与学生的现场交流，探讨拆装过程中可能发生的特殊情况以及处理办法。通过虚拟拆装过程的互动，使学生对轴系零部件之间的固定与定位方法、机械装置的润滑类型与密封装置及齿轮减速器的附件结构等均有直观的了解，大大增加了学生的知识量。
（4）利用Pro/E软件辅助加上大屏幕投影演示，弥补了传统的围观式教学的不足，也改进了传统的教学模式。学生越来越多，导致实习设备和场地紧张，也难以满足人手一套设备和一人一个拆装工位，虽然Pro/E软件虚拟拆装和运动仿真无法取代学生亲自动手拆装操作，但是可以缓解实习设备和场地的紧张，同时可以节省实习材料，减少拆装过程中对齿轮减速器的损坏，实现教学效果的最优化。
4 结束语
随着多媒体设备的普及与应用，为利用计算机软件辅助教学打下良好基础，利用Pro/E软件辅助的齿轮减速器拆装教学，有利于学生理解减速器的工作原理、装配关系及各零部件的结构特点与相对位置关系，增强了学生的分析、认识和记忆能力，活跃了课堂气氛。笔者通过实践证明，把传统教学方法和现代教学手段有机地结合起来，能使教学的效率与效果大大提高，在学生顺利通过技能鉴定考核的同时，也进一步提高了学生的综合素质。
利用Pro/E软件辅助教学，提高了教师的综合教学能力，强化了教师和学生的计算机应用能力，还可以为学生今后学习计算机辅助制造等打下良好的基础。在实践教学中，只有通过不断研究新的教学方法，与时俱进，注意各种教学方法和手段的穿插与补充，才能提高教学质量。综合运用各种技术为教学服务，这将更有源于：大学生论文查重www.618jyw.com
助于学生对实践技能的掌握。
参考文献
张云杰.Pro/ENGINEER野火

5.0中文版多功能教材[M].北京：电子工业出版社，2011.

徐洪仪.装配钳工[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.
[3]张富建.钳工理论与实操（中级与考证）[M].北京：清华大学出版社，2012.