计算机入门教程

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇计算机入门教程范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

计算机入门教程范文第1篇

《网球初学者教程》多媒体课件，从研究网球的基础知识及技能入手，利用多媒体技术收集整合网球的技术教学的知识资料，将其直观化，系统化；以操作简便，通俗易懂为特点，方便初学者掌握和运用。

关键词：网球；初学者教程；多媒体课件

1.《网球初学者教程》课件的总体设计

1.1 《网球初学者教程》课件的使用对象

课件可以供网球初学者作为学习网球使用的网球教材，也可以作为广大网球运动爱好者学习使用的网球教材，通过仔细调查发现初学者对网球运动各部分知识的需求程度，将其制作成一个直观化、系统化、清晰的课件，让学习者在这个学习平台上更好的、更容易理解并掌握教学内容。

1.2 《网球初学者教程》课件设计的原则

1.2.1 系统性原则

在制作课件时，考虑到网球运动的理论、技术、战术和训练四者的学习是一个循序渐进并且不可分割的过程，所以很重视他们之间的交互性能。

1.2.2 科学性原则

《网球初学者入门教程》多媒体课件以《网球运动教程》为蓝本，根据书本内容制作教学内容，从而确保文字、图片、影像等所有教学信息没有任何的遗漏和错误，使课件具有科学性。

1.2.3 选择性原则

通过仔细研究调查初学者所需要的理论知识和技术讲解，并结合《网球运动教程》教学书中所列出的教学内容，在制作课件的时候合理选择教材内容，有选择性的突出重点，突破难点。并根据教材的重点难点来决定是否采纳所收集的课件的资料素材，以防偏离教学轨道。

1.3 课件设计的流程和脚本的编写

1.3.1 《网球初学者教程》课件设计的流程

制作多媒体课件的首要环节就是对教学内容进行选择，要确定课件的教学内容能满足教学目标，教学对象的基本要求。精心选择教学内容，并充分发挥多媒体课件的特长，设计出有效生动的多媒体课件。

课件设计脚本指引着课件制作的大方向和所囊括的教学内容等等，是整个课件的设计大纲，对多媒体教学课件的水平和使用效果有着重要作用。脚本的设计既体现教学内容，又体现教学方法。

1.3.2 《网球初学者教程》课件设计脚本的编写

根据主题的需要，按照教学内容的联系和教育对象的学习规律进行脚本的编写，在脚本中分出有关画面和声音材料的轻重主次，合理地进行安排和组织，以完善教学内容，本课件的节选脚本示例如图2所示。

图2 课件节选脚本示例图

通过这样编写脚本，可以让学习者更直观更清晰地了解本课件所包含的学习内容。同时，模块清晰，按钮明确，操作简单，易于达到较好的学习效果。

2.《网球初学者教程》课件素材的选取与设计

2.1 音频的设计

2.1.1 音乐

在多媒体教学课件中，根据课件内容合理地加入一些音乐效果，往往可以更好地表达教学内容，同时可以增加学习者学习的兴趣，吸引和集中学习者的的注意力。一段轻松明快的背景音乐，有利于学习者思考和解决问题。

在本课件中，在概述模块中加入了一段轻柔舒缓的钢琴曲作为它的背景音乐，听觉感受十分舒适。在背景音乐之外还有概述的文字内容和图片，文字内容简洁又不失丰富，图片活力多变，为学习过程增添了一份轻松的气氛，并可设定背景音乐播放与停止按钮，便于学习者操作控制，学习者可以根据自己的需要暂停或播放音乐。

2.2 图像、视频的设计

2.2.1 图像的运用

根据教学内容设计图形、图像，以便把主要内容显示在屏幕的视觉中心，使学生可以快速、直观地看到教学内容。

例如，在课件中“网球基本技术”模块，“无球技术”的学习中，仅仅通过文本讲解，很难使学生理解掌握技术要求，而通过合适的图片来进行画面构图的举例，使学生通过他人握拍的图解，以最为直接、最为直观的方式进行学习。在该模式下，学生掌握知识的速度明显比单一的传统教学模式要提高很多。

2.2.2 动画和视频的设计

在《网球初学者教程》课件的教学内容中，在学生学习“网球技术”和“网球战术”时，如果光靠文字和图片的说明，学习者还是很难理解掌握网球运动的各种动作，因此，我们需要加入一些动画和视频，来突破文字教学内容的局限。

2.2.3 实例视频素材的导入

在体育课件中，引入视频资料可以更有效地促进学生掌握动作要点。因此在选择实例视频片段时，综合考虑与知识点的切合、吸引学生注意力和提高学生学习兴趣等诸方面因素后，决定采用经典教学视频来表现。

5.总结

在完成论文所构思的多媒体课件的制作时应注意几个问题：

第一，合理选择背景图片和搭配色彩

前景色与背景色区分开来，给学习者一个清爽的学习氛围。

第二，合理选择和搭配文字、图片、声音、视频

根据教学内容，在课件设计的过程中，加入适当的文字、图片、音乐来体现课件的灵活性，提高学生的兴趣。

例如概述部分，在陈述性的文字之间加入适当的图片来体现文字内容的重点部分，并加入轻柔的音乐来缓解严肃的气氛；在网球技术和战术部分，则通过文字、图片和视频的结合来激发学生的学习兴趣，提高教学效率。

第三，课件的操作要简单易行

网球运动初学者是本课件的主体，他们的学习目标是明确的，所以在设计制作课件的时候，重难点突出摆放，让学习者可以快速找到他们所最需要学习的知识。（作者单位：天津体育学院）

参考文献

[1] 乔佇，李先国，黄念新，网球运动教程[M]，南京师范大学出版社，2005。

计算机入门教程范文第2篇

关键词：计算机辅助设计；实践教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）06-0019-02

一、引言

随着计算机技术的高速发展和普及，计算机应用现在已经进入到各个领域，其在机械、电子、建筑等行业中的应用尤为广泛。在高校教学中，《计算机辅助设计》是近些年来发展非常迅速的一门课程，它已经发展成为重要的专业基础课，但是，计算机辅助设计不能只讲理论，应该配有大量实践才能使学生既能学习理论，又能掌握实践操作能力。鉴于此，本校对计算机辅助设计进行了改革，将计算机辅助设计课程分为三大部分进行教学，并安排在不同的实践段学习，起到了很好的效果，其中计算机辅助设计实践教学是其中重要的一部分。

二、计算机辅助设计实践教学内容

计算机辅助设计实践教学主要的教学软件包括二维软件Autocad、CAXA等，三维软件Solidworks、Pro/E、UG、CATIA等。计算机辅助设计实践教学多数院校主要教授Autocad，教学过程中包括了基本的二维图形绘制和三维图形绘制入门教程。随着三维软件的发展，目前也有很多学校选择了三维软件，放弃了二维软件的教学，但是，目前很多企业仍然在使用二维软件进行设计，二维软件还有很强的生命力，放弃二维软件的教学会对学生的知识结构造成缺陷，对学生的就业造成影响。我校将计算机辅助设计课程分为“计算机绘图”、“计算机辅助设计与制造”、“计算机辅助设计实习”三门课程，“计算机绘图”主要讲授二维绘图AutoCAD软件的操作，“计算机辅助设计与制造”主要讲授计算机辅助设计基本原理，“计算机辅助设计实习”主要讲授三维软件Solidworks。计算机绘图课程的内容基本可以满足学生进行二维绘制和三维设计的需要。但是课堂除了教授基础知识和基本的操作内容以外，在教学中还应当增加点深度和应用的范围，例如AutoCAD的高级应用部分中的动态块、用户界面自定义以及二次开发的相关内容，这些内容只需要学生了解，在学生今后的学习工作中遇到这些问题，懂得运用哪块知识，知道如何解决即可。我校除了以上课程外，针对机械专业特色，还开设了UG、Pro/E、CATIA、ANSYS、ADAMS等软件使用操作的公共选修课，使学生在学有余力的情况下学习和掌握这些软件，提高学生的就业竞争力。

三、计算机辅助设计实践教学方法改革应用

1.采用启发式教学。许多年以来，计算机辅助设计课程的教学一直都是沿用老传统的固定教学方法。课堂教学从开始直到结束，都是将教科书上的内容原原本本地按照各种命令的种类复述一遍，有些难点只是大致讲解一下，随即进行上机对刚刚所学的命令操作一遍。这整个教学过程乍看起来似乎没有什么大的问题。但是，这个整套过程偏离了作为一体的模型，把原来本应该结合起来使用的命令拆开了。随之而来的严重问题出现了：当把所有课程内容全部讲授完，给学生布置较大型的作业时，学生却不知道该如何下手，不知该运用哪些命令来完成哪些绘图操作，在作业中碰到的许多问题，也不能自主的灵活解决，无法做到活学活用。引入启发式教学是根据情境教学理论进行的，需要创设一个与学生原有知识体系相关的问题情境，把学生吸引进来，从而引起学生学习的兴趣。结合机械专业的特色和学生特点，设置与机械设计相关的问题情境及案例，使学生能身临其境地进行设计，提高设计效率。

2.差异式教学。差异式教学的思想主要在于因人而异，满足各个层次的学生的不同学习需求并且要有计划、有目的地进行教学。它是在“计算机辅助设计”教学课程的指导思想下，预先制订教学目标、教学内容、教授方式方法和最终的成绩评定等方面根据学生现在具有的知识水平和能力，有效地考虑到学生之间的差异，实施差异式教学。现代教育理念主要是将学生的可持续发展放到教学的关键部位，而每位学生之间既具有发展的共同性特征，又表现出较大的个体差异，由于各种因素的影响，在“计算机辅助设计”教学上表现出的差异性尤为明显。教师在“计算机辅助设计”教学中对学生进行差异式教学，尤其是在上机操作题目安排中，应多设计一些具有创新意义的题目，例如在结合机构设计课程内容，要求设计应用在输送物料的间歇结构，在其实验指导书里仅对使用的条件进行阐述，并没有给出具体的结构及尺寸，然后让学生设计一个较完整的系统，要求根据装配关系定下主要零件的尺寸，通过进行零部件之间的拆装仿真，从而查看干涉情况等，像这些类型的题目的答案不是唯一的，它是多样化的，所以学生可根据自己对设计的理解程度，自由发挥个人能力，找出一种最佳的方案。通过差异式教学，较大、较快地提高了学生使用三维软件建模和分析的能力，进一步培养了学生计算机辅助软件的操作能力、科研创新和设计能力。

3.驱动式教学。在“计算机辅助设计”教学课程中应当积极采用“教师主导、学生主体”的现代化教学模式，从而实现师生互动的驱动式教学，能够形成学生当堂提出疑问、教师进行答疑的学习模式；广泛地开展自主性、探索性和开放性的实践活动，致力于培养学生的科技创新意识和创新能力，让学生在实践过程中能自主地发现问题、分析问题，且在这个过程中教师随时随地能帮助学生解答各种专业性较强的棘手的问题。通过这种有效的学习模式，来培养学生自主积极地探索新知、主动地建构知识体系的能力，从而大大提高了学生的自主学习能力和科研创新能力，不断地增强学生学习的主动性和积极性。驱动式教学方法不但能起到活跃课堂气氛、提高学生学习本课程兴趣的效果，而且还能非常有效地培养和历练学生提出问题、探索问题和解决问题的能力。

4.课堂教学与网络教学相结合。在教学过程中，由于课堂教学时数的限制，不可能有大量时间对操作进行详细的讲解，但是不进行详细的讲解，学生有可能误操作或使用不恰当的方法进行设计，既浪费时间而且也达不到好的效果。鉴于此，我们将软件的操作录制成视频并建立网站，学生在任何时候都可以下载观摩学习，节省了课堂教学时间，同时由于视频具有可重复性和独占性，学生可以根据自己的情况选择全部或部分观看、快进或慢进等，大大提高了学生的软件操作水平。

计算机辅助设计实践课程的教学改革是一个长期的课题，随着信息技术的快速发展及CAD软件的不断升级，教学方式和教学应用手段需要不断地去改革，教学观念和培养学生的实践创新能力，是改革的重要方面。

参考文献：

[1]殷玥.浅谈计算机辅助教学的应用与思考[J].佳木斯教育学院学报，2010，6（102）：265

[2]张鹏，张运九，刘旭涛.计算机辅助设计实践教学改革研究[J].农业网络信息，2011，（3）：139-143.

[3]王丰斌，龙意忠，何勇.高职高专院校计算机辅助设计实践课程改革实践[J].实践与探索，2010，（19）：230.

[4]王云明，刘立芳，宋建民，等.差异教学在高等农林院校物理教学中的实施[J].河北农业大学学报（农林教育版），2007，（4）：98-100.

[5]张伏，付三玲，杨欣.“计算机辅助设计实践”教学中学生可持续发展能力的培养[J].中国电力教育，2009，4（135）：72-73.

计算机入门教程范文第3篇

1.1 数字媒体技术为网络屏幕录像视频教学提供了技术支持

从硬件来看，近年来，我国大学校园信息化建设发展迅速，从功能单一的校园网发展到现在功能强大的数字化校园，信息技术对大学生综合能力培养起到了不可估量的作用。以我校为例，2005年初建校园网，主干交换机的最大带宽是10M，2010年，主干交换机的最大带宽扩展到了100M，大大提升了网络速度。从软件来看，目前，网络上各类关于软件学习屏幕录像视频教学资源多如牛毛，尤其是flash、photoshop以及office办公软件等的资源非常丰富。

1.2 网络资源视频教学现状分析

从网络视频资源作为教学内容和教学手段的以来，它一直处于依附地位。目前还没有将网络视频资源长时间应用于课堂教学中的实践，原因主要有：（1）缺乏应用网络视频资源的意识。很多老师缺乏将视频资源推荐给学生的意识，对于相关学科课程的网络视频资源的查询和搜集不知道如何进行，在教学过程中主要靠教师讲、学生练的方式进行教学。（2）任务繁重，心有余，力不足。目前高校中青年老师一般一学期有3门左右课程，还要带毕业设计、试讲指导和完成一定的科研积分，教师没有多余的精力去精心备课，钻研课程。（3）网络屏幕录像质量良莠不齐。常见的问题有普通话不标准，难以听清授课内容；屏幕不清晰；授课内容不成体系等。（4）屏幕录像网络视频资源难易程度体系难成。网络资源要提供一个呈梯度的内容学习，这样才便于提供学生随机学习，使得教师能够依据它进行分层教学。

2 网络屏幕录像视频资源教学理论基础

网络屏幕录像视频教学法依据的主要理论有三个，建构主义理论、教学形式最优化理论以及最近发展区理论。

2.1 建构主义理论

建构主义教育家认为知识不是通过教师传授得到，而是学习者自己在他人帮助下，利用必要的学习资料，通过意义建构方式而获得。所以学生在学习时是主动地依据大脑中以前经验和现有资源建构意义，不是被动灌输信息。从这个理论中教师和学生要注意事项：（1）摆正位置，各就各位。在学习过程中，学生是学习的主角，教师是一个协作者和引领者，在学生偏离方向或者遇到问题后给予指导。所以在网络视频资源教学过程中教师的主要职责是寻找视频，布置任务和管理课堂。（2）教学过程以学生自我学习为主，教师教授为辅。在建构主义理论指引下教学要能引导学生主动参与学习，让学生学会在合作中学习。在基于网络视频录像资源的教学方法中。学生利用教师提供的视频资源，循序渐进观看视频进行自主学习。（3）重视教学过程。教师是整个课堂的规划者、组织者和引领者，学习过程要有序、有体系地进行。课堂中除了视频内容，还应该有讨论、协作和总结等传统课堂存在的步骤。（4）评价多元化。目前高校采用的评价方式还是以试卷评价为主。但是随着数字化媒体在教育中的应用，单一的评价方式势必被多元化评价方式替代，如档案袋记录、课程报告、课堂笔记以及专题演讲等方式。

2.2 最近发展区理论

前苏联的教育家维果茨基的“最近发展区”理论认为，每个学生都存在着两种发展水平：一是现有水平，二是潜在水平，它们之间的区域被称为“最近发展区”或“最佳教学区”。教学只有从这两种水平的个体差异出发，把最近发展区转化为学生的发展水平，并不断地创造高一级的最近发展区，才能促进学生的持续发展。基于网络屏幕录像视频教学法，可以将学生学习内容分成若干层次，将学生分成若干小组，甚至一人一组。教师利用网络提供源源不绝的学习资源和任务，不断地把最近发展区变为现有发展水平，使学生的学习行为不断发生变化，能力得到不断提升。

3 网络视频资源在实际教学中的应用实施

3.1 利用网络视频资源的教学流程

利用网络视频资源进行教学将从根本上改变学生学习方式。比如在对我院2010级4班、2011级5班的计算机应用技术专业学生的“AE效果制作”课程就采取了该教学方式。如图1所示：（1）需求分析：教师通过多种渠道了解即将授课班级的学情，还要根据选定的教材确定教学目标，了解学生已有认知水平，确定教学资源应有的深度和广度。（2）课前准备：根据需求分析，教师利用搜索引擎进行相关资源搜索，分析比较哪些视频资源适合连续课堂学习，哪些适合学习者个别化学习。从大量关于AFTER EFFECTS的视频教学资源中，选择出适合课堂教学用的视频资源。（3）课堂分层教学：首先将该班按照学生现有水平分成两组。基础薄弱的分为A组，学习“AE入门教程”，有一定基础的分为B组，学习“AE应用教程”。在学习一段时间后，推荐已经学完中级教程的同学学习“AE进阶教程”，这极少数同学将被分为C组。其次，根据教学条件，师生之间信息的传递主要通过凌波多媒体教学软件进行。（4）学习效果。一个是利用我校的网络平台，出一些客观题，在考试系统中，从中了解学生对于哪些知识点掌握不足，概念不理解；另一个是，教师提供一个综合性练习作品，从中了解学生的操作技能掌握情况。利用这两个方法，教师可以根据情况随时了解每个学生的学习情况，据此调整以上三个步骤进行教学修正。

图1 利用屏幕录像网络视频的教学法

3.2 利用网络视频资源进行教学的微实施

根据建构主义理论，我们知道要使得学习真正发生，一般要经过四个步骤：情境、会话、协作和意义建构。在AFTER EFFECTS效果制作课程的教学中，教师按照如下流程进行具体教学（图2）：

图2 基于屏幕录像视频资源的学与教的操作流程

例如在依据教材《After Effects CS5中文版标准教程》（作者：暴丽等）进行教学时，对于第六章《文字与表达式》教学流程如下：（1）教师布置任务，展示本节课教学目标。初级学习者：能够在AFTER EFFECTS中输入并编辑点文本和段落文本；中级学习者：能够灵活运用“文字”里面的“动画”、“路径选项”和“高级选项”子菜单制作文字动画。在完成教学目标的文本提示后，教师给出AB两组在视频自学完成后需要完成的作品，并用记事本给 出完成作品的步骤，利用凌波多媒体将学习材料发放给学生。学生观看教师提供的样本，明确完成案例需要掌握的知识点。（2）提供学习情境。要求学生登录http：//51zxw.net，点击首页顶部“影视动画”按钮，A组学生在下拉菜单中选择“AE入门视频教程”，在打开的网页中选择“5-1”文字基础模块进行学习；B组学生则打开“AE应用视频教程”中“1-48”的文字动画基础模块开始学习。（3）巡视监控，掌控课堂流程。在学生观看视频进行学习时，教师通过走动或者通过凌波多媒体巡视学生学习情况，在学生遇到问题后马上解决。（4）搜集资料，评价反馈。这样做有两个目的，一个是促进学生主动学习、思考，另一个是作为本门课的电子档案袋资料之一，为期末平时表现的评价成绩提供依据。教师通过阅读这些记录，了解班级每个成员学习情况，及时调整教学步骤。

3.3 网络视频录像教学法中存在的问题

（1）班级人数多少影响学习效果。经过笔者两年的实践，发现一个班人数在30左右效果最好，最多不能超过50人，否则最终效果反而不如在教室直接传授。因为人数一多，很难及时解决学生问题，学生在多次求助教师无望时很容易对该门课程懈怠。（2）机器稳定性影响教与学。尽管在AFTER EFFECTS教学时已经选择了我校最好的网络多媒体教室，但是在演示讲授一些案例时还是会导致死机，尤其是一些特效的制作就更容易死机。解决的办法只能是一组一组地讲解，同时将操作步骤写下来发送给学生。（3）教师责任心，学生向学心决定最终学习效果。真正实现网络视频课堂教学，教师必须要有爱心和耐心，不厌其烦地解答学生提问；同时还要有责任心，每周学生的作品和课堂记录都应该坚持看完写出总结在下一次反馈给学生。这会消耗教师大量时间，没有很强的责任心是无法坚持这项工作的。无论多么好的教学手段，学生不愿意学，那也等于零，所以教师在教学的同时，还要激发学生学习的热情。

综上所述，利用网络屏幕录像视频进行教学是信息时代一个发展方向，需要各级部门、社会、学校、教师和学生共同努力才能真正实现。在这种教学手段的教学中还存在一些问题需要其他教育工作者给予指导。

参考文献

计算机入门教程范文第4篇

关键词：CATIA V5；水工金属结构；三维零件设计；装配设计；有限元分析

中图分类号：TH文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）05-0357-02

1 引言

CATIA(Computer-aided Three-dimensional Interactive Application)软件是由法国Dassault System公司开发的，广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子等方面的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的集成解决方案覆盖了几乎所有的产品设计与制造领域。

水工金属结构系泛指应用于水利水电工程中的各种永久性的钢结构和机械设备，在这些钢结构和机械设备当中最基本和应用最广泛的是各类闸门、阀门及相应的启闭机械。对水利水电工程而言，各种水工金属结构设备合理的布置，正确的设计、优良的制造安装质量，对于保证工程正常和安全运行是十分重要的。

随着现代CAD软件技术的发展，从事水工金属结构的设计人员早已淘汰了手工绘图的图板，全面的转向CAD的二维绘图时代，从而明显降低设计成本，缩短设计、生产准备周期，浓缩和提炼优秀的设计经验，提高产品设计水平。在CAD所涉及的众多应用技术中，二维工程图与三维模型关联技术的应用，标志着工程制图不仅只是借助CAD软件的视图绘制工作，更重要的是体现设计思想和确定技术要求的设计工作。

本文以某水工钢闸门的悬臂轮设计为例，浅析CATIA V5软件在水工金属结构设计中的三维造型、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图的应用。

2 悬臂轮结构简介

某水工钢闸门，整个模型基于CATIA V5软件三维建模、装配而成。主要由面板、梁系及行走支承的悬臂轮组成。因此处篇幅有限，故选取其中比较有代表性的悬臂轮装置为例详细的介绍此部分基于CATIA V5软件的零件建模、装配、有限元分析步骤。

悬臂轮装置的装配图，可以看出悬臂轮装置主要由滚轮、轴、自轴套、轴端挡板等组成。滚轮可以绕轴自由旋转，轴端挡板可以限制滚轮在轴向上的位移，并且可以防止滚轮在水中工作时，较大的颗粒状物体进入轴套内。

3 基于CATIA的零件设计和装配设计

零件设计是机械设计的第一步，首先在一系列基准平面上绘制草图轮廓，然后利用零件设计的特征操作生成基本实体，最后通过对基本实体进行修饰、变换及布尔运算等操作生成最终的零件。在通常情况下，利用零件设计工作台和草图工作台的默认工具栏就可以完成零件实体设计，但对于复杂形体来说可能涉及更多的工作平台。

以滚轮为例介绍如何利用CATIA中的“零部件设计”模块生成滚轮的实体模型。首先在YZ基准面上以Y轴为对称轴绘制滚轮的截面草图。然后利用“旋转体”工具，将草绘截面绕Y轴旋转360°，生成的滚轮“毛坯”。选取滚轮“毛坯”的上端面为基准面，绘制直径D=105mm的圆，利用“凹槽”工具，类型选择“直到最后”，便完成了滚轮上的轴孔。

利用“孔”工具可以较为方便的在滚轮的端面“钻”出已攻丝的螺栓孔。在“孔”工具的弹出对话框中可以选择孔的深度：盲孔、通孔；还可以选择孔的类型：简单、锥形、沉头、埋头、倒钻；在螺纹参数里也有相应的螺纹规格可以选择。“孔”功能作为一个单独的工具从“凹槽”工具里被剥离出来，这对于设计人员是非常人性化的，设计人员不用在为一些标准的螺栓孔去翻查手册，然后单独绘制，可以说非常省时省力，并且准确。最后利用“圆弧阵列”工具将第一个螺栓孔阵列，再将一侧6个螺栓孔用“镜像”工具对称复制到滚轮的另一侧；再利用“倒角”工具将滚轮需要倒角的地方倒角，零件滚轮的实体模型就创建完成。

在所有的零部件模型创建完成后，进入CATIA的装配模块进行零部件的装配。CATIA中的装配功能提供给用户多种方法进行装配约束，例如接触约束、同轴约束、距离约束等，小到螺钉螺母大到整架飞机都可

以在装配平台上进行装配设计，这也就是所谓的虚拟样机。

悬臂轮总成的装配爆炸图，在爆炸图中可以较为清晰表述出各零部件的装配关系，需要注意的是：产品、部件和零件之间的逻辑关系，在装配设计中，树形图上的最上一级为产品，下一级为部件，部件的下一级为零件。使用“桌面”命令，CATIA将按照产品、部件和零件之间的逻辑关系把CATIA已经打开的所有文件排列成树形图的形式，方便用户管理和组织文件。当产品在不同计算机之间切换时，常常由于零部件文件目录位置的改变导致错误，这时通过“更新”命令重新确定零部件文件的链接位置方可正常打开文件， 这在装配设计中是易出现错误的地方，需要值得设计者注意，一个较大的水工金属结构总成，往往并不是由单一的设计者完成，每一个设计者也许面向的只是某一局部的组件，在所有的组件装配好后，再进行总体装配，所以保持树型逻辑关系的完整性是尤为重要的；此外，在产品存盘时由于产品中零件的数据独立存储在另一个文件中，产品存盘会激活其零件的保存，因此，应使用保存管理命令避免这个问题。

在模型的装配完成后，可以利用“装配分析”工具来检查产品设计中的错误，对产品中不完善的地方进行修改。干涉分析是是装配分析中比较重要的功能 利用它可以对装配好的产品进行空间分析，以检测出产品中空间冲突之处，显示检测到零件“轴”的轴肩处与零件“轴端挡板”之间存着接触，此时设计者只需双击树形上需要修改的零件，即可进入零部件设计平台，对零件进行修改，修改后，装配的产品会自动做相应的修改，无需设计者再对此零件进行操作。这就是参数化实体造型的优点。通过这样的反复操作，产品的数字模型就建立起来了。

4 基于CATIA的结构有限元分析

可以看出CATIA V5在机械设计方面的功能比较强大的，但机械设计只是软件功能的一部分。对于从事水工金属结构设计的工程师来说，CATIA的自动网格划分和有限元分析也有很大的吸引力。在产品设计完成后，对于产品能否满足强度要求，就要对产品进行应力与应变分析，以往设计者往往需要将此部分的工作利用其它有限元分析软件单独进行，现在在CATIA V5中集成了有限元分析的功能，设计者可以在产品的设计过程中随时对结构进行应力应变分析，以便对结构随时进行修改。由于CATIA软件的网格划分是自动进行的，因此，有时候设计者并不需要完全了解有限元分析的内涵，这对于侧重工程设计的工程师来说这是非常有吸引力的。

下面对悬臂轮的主要受力零件“轴”，利用CATIA的通用结构有限元分析模块（Generative StructuralAnalysis）进行分析。悬臂轮轴是一个轴端受集中载荷和扭矩的简支结构。

将零部件模型“轴”赋予材料属性，选择钢steel，然后进入通用结构有限元分析模块，首先定义全局网格的大小，此处定义的为15mm，CATIA有限元分析中用于3D的单元是四面体网格，且划分是自动的。如同其他相关有限元分析软件，依次加载边界约束条件，载荷条件，就可以进行求解。在后处理中，设计者可以通过相应的菜单观察结构网格划分的情况，以及显示结构的等效应力、应变云图。可以看出最大的等效应力出现在支承的左侧截面，这与材料力学求解的情况是一致的，最大的等效应力为64.6MPa，这与实际计算结果的60MPa是非常接近的，并且可以看出在此危险截面处的最大应力是在安全范围内的，这也就是说轴的强度可以满足要求。

由此可以看出在设计过程中设计者可以随时对产品或者零部件进行简单的有限元分析，找出结构中薄弱或者不合理的地方，进行修改。

同时，基于CATIA所建立的模型可以另存为许多通用的3D格式，以便后期将产品导入更加专业、全面的大型通用有限元分析软件中进行分析。

5 基于CATIA的工程图设计

工程图设计是CATIA的重要组成部分，目前对于大多数水利设计院来说，都要以工程图的形式在不同的部门和生产厂家之间交流。在CATIA中存在着创成式工程图设计和交互式工程图设计两种方式，创成式工程图设计可以从3D零件和装配件生成相关联的2D图纸，2D图纸和3D主模型之间的关联性使设计者可以进行模型设计与图纸标注的并行工作；并且设计者对3D主模型进行的修改会反映到2D的工程图当中，而无需设计者干预，这样就可以让设计者把所有的精力都放在产品设计上，而无需进行繁复的制图工作。交互式工程图设计可以在二维环境下对创成式工程图工作台所生成的工程图进行编辑，以符合相应的国家制图标准，以及满足不同生产厂家对图纸的要求，从而实现了从三维设计到二维设计的无缝连接。CATIA生成的工程图可以保存为CATIA的CATDrawing格式，也可保存为通用的DWG或DXF格式，以便不同的CAD软件之间进行数据交换。

6 小结

CATIA V5解决方案覆盖了产品开发的整个过程，给设计者提供了完备的设计能力。从水工金属结构的规划布置设计到最终产品的形成，从单个零件的设计到最终虚拟样机的建立，CATIA以其精确可靠的解决方案提供了完整的2D、3D、参数化混合建模及数据管理手段。本文以某水工钢闸门的悬臂轮装置为例，基于CATIA软件实现该装置的三维零件设计、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图、数据转换一体化，覆盖了产品设计的整个过程。此外，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计、参数设计、工程分析及仿真、数控加工和CATweb网络应用解决方案有机的结合在一起，有待于我们作进一步研究。总之，利用现代设计技术进行水工金属结构的一体化设计与仿真，可以缩短产品研发周期，减少产品开发费用和成本，提高产品竞争力和质量，具有非常重要的现实意义和巨大的工程应用价值。

参考文献

［1］杨逢尧，魏文炜.水工金属结构［M］.北京：中国水利水电出版社，2005.

［2］张松青，崔纪超.CATIA V5三维机械设计［M］.北京：北京理工大学出版社，2007.（7）.

［3］盛选禹，唐守琴.CATIA有限元分析命令详解与实例［M］.北京：机械工业出版社，2005，（3）.