一種發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模擬教具的開發(fā)

何 濤

（安徽省汽車工業(yè)學(xué)校，安徽 合肥 231131）

如何利用學(xué)?，F(xiàn)有資源，開發(fā)出具有學(xué)校特色、成本低廉的教具，通過學(xué)生實(shí)訓(xùn)提升全方位技能水平，切實(shí)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，成為各中職學(xué)校面臨的主要問題。

1 中職實(shí)訓(xùn)面臨的問題

國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》中提出，職業(yè)院校各類專業(yè)的人才培養(yǎng)水平要大幅提高，特別是加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備配備水平和實(shí)訓(xùn)能力，教學(xué)過程中廣泛應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，提高職業(yè)院校信息化教學(xué)能力。中職汽車運(yùn)用與維修專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生獲得先進(jìn)的汽車故障診斷和維修技術(shù)，掌握現(xiàn)代汽車維修基本操作技能，能夠迅速融入汽車維修企業(yè)，符合崗位要求，成為汽車維修行業(yè)的一線技師。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模擬教具開發(fā)思路

汽車運(yùn)用與維修專業(yè)是中職學(xué)校傳統(tǒng)專業(yè)，教學(xué)過程中所采用的教具多為實(shí)物，而汽車零部件存在價(jià)格高、重量大和搬運(yùn)不便等情況，為教師課堂教學(xué)帶來諸多不便。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模擬教具則依托現(xiàn)有3D打印技術(shù)專業(yè)優(yōu)勢(shì)，利用3D打印技術(shù)將發(fā)動(dòng)機(jī)各零件使用熱塑性材料加工后再進(jìn)行裝配，既降低了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配體積和重量，而且成本低廉，同時(shí)可以為3D打印技術(shù)專業(yè)學(xué)生提供實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，可謂一舉多得，教具開發(fā)流程如圖1所示。

圖1 教具開發(fā)流程

3 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)每次完成一個(gè)工作循環(huán)，包括進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)過程，在一個(gè)工作循環(huán)中活塞往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)兩次，曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸旋轉(zhuǎn)一圈，發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)過程如圖2所示。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)過程

4 發(fā)動(dòng)機(jī)零件3D建模

零件3D建模方法很多，文章采用Autodesk公司的Inventor軟件對(duì)零件進(jìn)行特征建模，對(duì)零件實(shí)測(cè)后按照國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制零件圖，再根據(jù)零件圖繪制零件三維立體模型。部分零件三維模型如圖3、圖4、圖5、圖6所示。

圖3 活塞三維模型

圖4 連桿三維模型

圖5 單缸曲軸三維模型

圖6 缸體三維模型

5 發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配

采用單一的裝配方法對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和裝配特征體現(xiàn)的不太完善，所以本次虛擬裝配采用自底向上和自上向下相混合的裝配方法。發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配圖和爆炸圖如圖7、圖8所示。

圖7 發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配圖

圖8 爆炸圖

6 3D打印零件實(shí)體

3D打印技術(shù)是一門新興技術(shù)，也是快速成型技術(shù)中的一種。它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。各零件實(shí)體如圖9所示。

圖9 各零件實(shí)體

7 組裝演示

確定裝配順序?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際裝配具有重要的意義，根據(jù)零件各自特點(diǎn)和位置要求，分析各部件構(gòu)成，確定各部件間裝配結(jié)構(gòu)及零件裝配的先后順序，按照虛擬裝配模擬順序完成零件實(shí)體裝配，并保留裝配過程錄像。

8 結(jié)語

本次教具開發(fā)涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)、融合現(xiàn)代制造技術(shù)中的3D打印技術(shù)快速完成零件實(shí)體加工，總體成本低廉。制作的教具體積小、質(zhì)量輕，便于課堂教學(xué)的便攜性。同時(shí)還可作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、3D打印等相關(guān)專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，具有較好的實(shí)際應(yīng)用性和普及價(jià)值。

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