教案设计-4.3铰链夹装装配与动画
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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。
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。
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。
★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”。
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”。
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。
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；
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。
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。
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。
9.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。
10.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3”。
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；
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。
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。
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。
11.保存结果，退出文件。
教学反思
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
☆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。
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。
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。
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。
★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”。
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”。
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。
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；
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。
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。
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。
9.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。
10.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3”。
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；
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。
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。
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。
11.保存结果，退出文件。
教学反思
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
☆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。