3D建模基础 教案设计-4.3铰链夹装装配与动画

授课内容任务三：铰链夹装配及动画课程名称《3D建模基础》授课对象19级数控技术授课时数2学时（90分钟）授课地点机械CAD/CAM实训室授课形式理实一体教材分析教学内容本次教学内容主要：完成铰链夹装配及动画。教学标准2019级数控技术专业培养方案《3D建模基础》课程标准学情分析知识与技能基础学生具备机械制图与机械设计基础相关知识，能够熟练准确的读懂零件图纸与查机械设计相关手册；学生具备使用中望3D软件进行三维实体建模、曲面建模能力与装配相关知识。教学目标知识目标1.复习巩固自底向上的装配方法；2.掌握组件对齐状态下的约束检查的使用；3.掌握装配过程中的各种约束关系及其含义；4.掌握装配动画中的简单动画-不使用相机，简单动画-使用相机，角度对齐-使用相机；5.理解关键帧在动画中的作用及含义，掌握动画文件的保存输出。能力目标掌握铰链夹装配及动画。德育目标教学重难点教学重点1.掌握组件对齐状态下的约束检查的使用；2.掌握装配过程中的各种约束关系及其含义；3.掌握装配动画中的简单动画-不使用相机，简单动画-使用相机，角度对齐-使用相机；4.理解关键帧在动画中的作用及含义，掌握动画文件的保存输出。教学难点1.掌握组件对齐状态下的约束检查的使用；2.掌握装配过程中的各种约束关系及其含义；3.掌握装配动画中的简单动画-不使用相机，简单动画-使用相机，角度对齐-使用相机。教法理实一体教学过程一、课前探究教师活动学生活动设计意图上传铰链夹装配及动画相关教学视频。根据教学视频完成铰链夹装配及动画1.提高学生自主学习能力；2.让学生预习将要学习的知识点。二、课中提升教学环节教师活动学生活动设计意图环节1导入新课（10分钟）讲解学生预习过程中碰见问题。根据教师提示思考自己预习时碰见的问题。检验学生课前预期情况。环节2讲解铰链夹装配及动画（30分钟）教师展示与讲解铰链夹装配及动画。学生根据教材提示、教师讲解与教学视频完成学习任务。通过此环节让学生掌握本节课重难点内容：1.掌握组件对齐状态下的约束检查的使用；2.掌握装配过程中的各种约束关系及其含义；3.掌握装配动画中的简单动画-不使用相机，简单动画-使用相机，角度对齐-使用相机；4.理解关键帧在动画中的作用及含义，掌握动画文件的保存输出。环节3学生练习（20分钟）教师解答学生在操作过程中碰见的问题，并对问题进行分析与统计。完成铰链夹装配及动画通过学生自己动手掌握本节课内容。环节4知识点梳理（15分钟）1、对大部分学生在学习过程中遇见的问题进行讲解；2、对知识点进行总结检查自身遇见的问题是否解决，整理课堂知识点培养学生总结的能力。三、课后巩固教师活动学生活动设计意图布置课后任务：作业4-2。完成教师布置的课后任务巩固本节课所学知识点。教学内容一、装配－自底向上法由于铰接夹的所有独立零件均已构建好，此处先将所有的零件采用“自底向上”的组件装配方法。接着再进行装配的动画仿真。1.新建装配。打开中望3D快捷方式并新建零件，选择“零件/装配”对象，并将其命名为“铰接夹装配”。2.插入左底座。3.约束查询。★说明：使用查询对齐约束命令，对话框提供可在激活装配中对所有组件循环使用的选项。当显示其对齐信息时，组件将会在图形窗口中高亮显示。这些信息显示该组件是完全约束、缺少约束还是过度约束。如果一个组件缺少约束，DOF（自由度）数量以及组件可变换和旋转的方向都会一起列出来。①无约束：组件不受约束。②缺少约束：组件仍可移动（如果没有任何组件是固定的，则明确约束的装配中的组件会变成“缺少约束”）③明确约束：组件受到完整且正确的约束④固定：组件已固定不能移动。⑤过约束：组件的约束条件中存在冲突或冗余。⑥约束冲突：组件的约束在某个标注值下可能是有效的约束，但其当前的各标注值不一致。⑦范围之外：当在装配的环境中编辑一个子装配时，同级子装配即为“外部范围”。这些组件不考虑在当前约束系统中。4.插入手柄组件。★注意：在插入手柄时要将“固定组件”取消。5.对齐手柄组件。现在，我们将把“手柄”与“左底座”对齐。为方便后面的对齐，将过滤器设置为“曲面”。第一个对齐约束：“☆注意：如果在完成对齐之前按下了确定，只需右击→对齐，或选择“装配”→“对齐-对齐”重新对齐。第二个对齐约束：★说明：这里只使用2个圆面的同心（轴）约束和2个零件面的重合约束，同心约束限制2个移动自由度和2个转动自由度，共面约束限制1个移动自由度，综合限制了5个自由度，尚有1个转动自由度没有限制，这一点可以通过选择“装配”选项卡→“基础编辑-拖拽”命令，拖动进行验证。6.插入夹紧臂组件。7.对齐夹紧臂组件。将“夹紧臂”与“左底座”对齐。第一个对齐约束：第二个对齐约束：8.插入连杆组件。9.对齐连杆组件。将“连杆”与“手柄”、“夹紧臂”对齐。第一个对齐约束：“第二个对齐约束：第三个对齐约束：10.插入并对齐另一个连杆组件。重复步骤8.9，插入连杆组件并将“连杆”与“手柄”、“夹紧臂”对齐。☆注意：连杆零件在文件夹中只有一个，但是可以多次作为组件插入到装配中。11.插入右底座组件。12.对齐右底座组件。第一个对齐约束：第二个对齐约束：第三个对齐约束：13.检查约束状态。14.干涉检查。☆注意：装配体中由于手柄、夹紧臂和连杆都是缺少约束，所以它们相对位置的变化，可能造成干涉检查的结果不同。15.保存装配，退出装配。二、装配动画方法一：简单动画-不使用相机1.打开装配。找到铰接夹文件夹，双击铰接夹装配，打开先前已完成的装配。2.新建动画。3.关键帧0:00。4.关键帧0:02。☆注意：在动画管理器中<右击>，在弹出的菜单中选择“关键帧”，这种方法在使用“拖拽”来改变关键帧的位置时更为方便，它可以在“装配”选项卡下插入关键帧，不必进行装配与动画之间的频繁切换。★说明：关键帧，顾名思义，是动画中的一个关键的帧。关键帧定义了当动画参数赋予确切值时该动画所处的时间。从一个关键帧到另一个关键帧之间的参数值呈线性变化。5.其他关键帧。6.播放动画。☆注意：如果希望从第一帧“关键帧0:00”开始播放，只要在其上<右击>，再选择“激活”即可。7.录制动画。如果希望将前面制作的装配动画记录下来，可以选择“动画”选项卡→“动画-录制动画”命令，在弹出的“选择文件…”中选择动画保存的位置和动画的保存格式，确定“保存”，“FPS”即每秒帧数不用修改即用默认的30/s，确定后，在动画保存的路径就可以生成格式为AVI的“动画1”。8.保存结果，退出文件。方法二：简单动画-使用相机1.打开装配。2.新建动画。3.关键帧0:00。☆注意：位置、观察、向上及范围这些数值不用手动输入，可由拖拽时自动生成。★说明：位置：指相机位置，仅用于激活关键帧处。观察：该点与位置一起定义了一个矢量（即相机所指的方向），但是相机仍然可以沿该矢量扭转，该参数仅适用于激活关键帧。

向上：选项可以锁定相机的扭转。4.关键帧0:02。5.其他关键帧。重复步骤4，就可以得到一列的关键帧。☆注意：最后的一帧“关键帧0:10”只要在其上<右击>，再选择“激活”即可，如图4-138所示。6.播放动画。选择“动画管理”器下的“播放动画”按钮，可以用于检验前面的动画设置。☆注意：如果希望从第一帧“关键帧0:00”开始播放，只要在其上<右击>，再选择“激活”即可。7.录制动画。如果希望将前面制作的装配动画记录下来，可以选择“动画”选项卡下选择“动画-录制动画”命令，在弹出的“选择文件…”中选择动画保存的位置和动画的保存格式，确定“保存”，“FPS”即每秒帧数不用修改即用默认的30/s，确定后，在动画保存的路径就可以生成格式为AVI的“动画2”。8.保存结果，退出文件。方法三：角度对齐-使用相机1.打开装配。2.对齐手柄组件。3.新建动画。4.关键帧0:00。5.关键帧0:01。6.关键帧0:02。7.关键帧0:04。8.其他关键帧。重复步骤6，就可以得到角度分别为-40°、-30°、-10°、0°的一列的关键帧。☆注意：最后的一帧“关键帧0:10”双击即可“激活”，最后一帧装配经过旋转且放大。9.播放动画。选择“动画管理”器下的“播放动