天津渤海职业技术学院宿舍 虚拟样机技术在《机械设计基础》教学中的应用研究
时间：2018-12-29 03:26:20 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 虚拟样机技术典型软件ADAMS引入《机械设计基础》课程教学。本文首先介绍了《机械设计基础》课程的特点，接着介绍了ADAMS软件的特点及功能，最后举例了 ADAMS软件在教学中的应用。教学实践证明这种教学方法能够激发学生的学习兴趣、加深学生对课程的理解，从而提高教学质量。
关键词： 虚拟样机技术 《机械设计基础》 应用
前言
高校《机械设计基础》课程是机械类专业一门重要的技术基础课程。本课程是培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识的重要环节，是启迪学生的创新思维、开拓学生创新潜能的重要课程，将为以后的专业课程设计和毕业设计奠定基础，在教学计划中具有承上启下的重要作用。
1.课程教学现状
《机械设计基础》是机械原理和机械零件的综合，主要讨论机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法，授课内容多，而实际教学课时安排不足；讲述原理多，难理解，结合实际偏少；纵向论述多，横向比较少；讲述常规原理多，介绍行业最新技术成果少；课堂讲授多，课堂课外讨论少。教学手段也不尽如人意，课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简单的教具，很难取得好的教学效果。
随着现代教学方式的发展，计算机技术越来越多地应用于教学过程中，打破了开始的PPT多媒体教学，人们利用新技术进行教育教学已经成为评价体系中的一个重要环节。虚拟样机技术是一项新的计算机辅助工程（CAE）技术，同时包括三维CAD建模技术、有限元分析技术、机电液控制技术、最优化技术等相关技术。国内已经有多家学校在利用虚拟样机技术融入教学过程中，并取得了一定的效果。
2.虚拟样机技术及ADAMS软件简介
机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术，是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（CAE）技术，可以在计算机上建立三维CAD样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的实物样机试验，而且可以将样机的运动过程以AVI视频格式输出。
虚拟样机技术的典型应用软件是ADAMS软件。利用ADAMS软件可以快捷地在计算机上建立三维虚拟模型，进行运动学和动力学的仿真，并以AVI格式动画输出。
3.应用实例
ADAMS可以像建立物理样机一样建立任何机械系统的虚拟样机。首先建立运动部件（或者从CAD软件中导入）、用约束将它们连接、通过装配成为系统、利用外力或运动将他们驱动。用户在仿真过程进行中或者当仿真完成后，都可以观察主要的数据变化，以及模型的运动。这些就像做实际的物理试验一样。
例如讲到“四杆机构判别类型”时（如图1），我们可以用ADAMS软件快速地建立仿真模型，通过修改杆长参数即可得到各种四杆机构并输出AVI格式动画，既直观又易懂。
讲“凸轮结构”时，我们可以在ADAMS上建立凸轮机构模型如图2，通过仿真可以得到凸轮机构的运动过程，尖顶从动件的时间位移曲线即可得出如图3。
将ADAMS用在机械课程教学中可以直观地将机械系统的运动过程及特性展现给学生，有利于学生对知识的接受，提高教学质量。
结语
目前，虚拟样机技术多用于企业的产品设计开发，从笔者调研结果来看，国内已经有多家学校在利用虚拟样机技术融入教学过程中，并取得了一定的效果，但是虚拟样机技术的功能强大，还有很大的教学应用潜力有待开发。
现代虚拟样机技术在教学中的应用正逐步走向成熟，微机平台技术也已开始在实践中发挥作用，并且以其对硬件要求不高，操作简便，容易上手，价格较低等优点，被学校所接受，希望这种技术能够为学校带来效益，提高学校的教学质量。
在教学实践中，恰到好处地利用虚拟样机技术能够使学生在交互状态下进行学习，充分调动学生学习的积极性、主动性，优化课堂教学过程，提高学习效率，同时也激发了学生了解和使用软件的积极性，为今后的课程设计，以及毕业设计做了前期的准备。
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