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1、机械原理与仿真软件的捆绑教学形式探索创新教育科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald227DOI：10.16660/机械原理与仿真软件的捆绑教学形式探索尤晶晶刘英(南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037)摘要：机械原理课程理论性强，实践学时有限且类型单一，学生容易产生“知识抽象、遥不可及的认识；仿真软件课程的教学中心倾向于控件的使用，而训练实例较分散，学生容易产生“软件工具无用武之地的认识。针对该现状，通过机械原理与ADAMS软件捆绑、机械原理与AutoCAD软件捆绑这两个实例，探索了一种捆绑教学形式。经分析，该形式理论上能够解决机械原理重
2、理论轻实践、仿真软件重实践轻理论的缺乏；经检验，该形式对进一步发挥学生的主观能动性,提高其创新意识有较大帮助。关键词：机械原理虚拟仿真四杆机构凸轮机构中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)05(c)-0227-03基金项目：国家自然科学基金赞助项目项目编号:51405237；南京林业大学教学质量提升工程赞助项目项目编号:00644-03-01105。作者简介：尤晶晶1985，男，汉族,江苏南通人，博士，讲师，主要从事机械原理、机械设计方面的教学工作与并联机器人方面的研究工作。（机械原理）是一门培养学生具有机械基本设计能力的专业基础课，研究的是各种机械所具
3、有的共性问题1。一方面，它较物理和理论力学等基础课愈加结合工程实际；另一方面，它又不同于汽车设计、经过设备等专业课。机械原理在机械设计系列课程体系中占有非常重要的地位，对今后的课程设计、毕业设计以及解决工作中碰到的技术问题，都会提供必要的理论知识，为机械产品的创新设计打下良好的基础。为了打好这一基础，在学习本课程的经过中，一方面要着重弄清基本定义，理解基本原理，把握基本方法；另一方面要领悟这些原理、方法在工程上应用的范围和条件。笔者在实际教学经过中发现，由于部分学生对大学物理等先修课程的把握并不特别理想，再加上机械原理中的内容多、公式多，他们并没有真正领悟机械设计领域中一些基本的原理和方法，甚
4、至觉得该课程比拟枯燥，导致学生的学习积极性不够、且后续专业课难于消化。针对该问题，笔者2探索了一种基于问题引导的教学形式，能够较好地调动学生的主观能动性；雷蔓等3探索了一种基于3D打印技术的机械原理教学形式，能够将理论与实际较好地结合；曾斌等4探索了一种将机械创新大赛与机械原理课程相结合的教学形式，能够较好地调动学生的创新意识。在此基础上，本文拟进一步“拉近学生与机械原理中抽象理论知识的距离，增进他们的“感情。随着计算机技术水平的不断提高，虚拟样机技术得到了迅速的发展，也得到了广泛的应用5。在该技术中，工程设计人员能够直接利用CAD系统所提供的各种零部件的物理、几何信息，在计算机上定义零部件间
5、的约束关系并对机械系统进行虚拟装配，进而获得机械系统的虚拟样机。使用仿真软件在各种虚拟环境中真实地模拟机械系统的运动，并通过测量模块，对各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析。目前，较流行的虚拟仿真软件有美国MSC公司的ADAMS、美国Autodesk的AutoCAD、德国航天局的SIMPACK、比利时LMS公司的DADS，等等。学生一般通过选修课或者自学的方式学习、把握上述软件的使用，但在面临实际工程问题时往往措手不及。究其原因，主要是课堂上或课本上训练的操作实例不够系统化，学生很难充分把握运用这些仿真软件进行工程设计、分析的方法。鉴于此，本文考虑将机械原理与仿真软件两类课程结合起来，共同构
6、成一门新的组合课程，后者为前者提供虚拟仿真工具，以加深学生对纯理论知识的理解，并锻炼创新思维；前者为后者提供工具应用对象，以加深学生对软件的认识和控件操作的熟练程度。下面给出两个详细实例。1实例1:机械原理与ADAMS的捆绑教学平面连杆机构能够实现多种运动规律和运动轨迹的要求，具有单位面积压力小、易润滑、工作可靠、寿命较长、制造简单等优点，广泛地应用于各种机械和仪器设备。该章节是机械原理课程中的重点，同时，由于“急回、死点等概念比拟抽象且容易混淆，也成为课程中的难点。即便学生能够独立推导并计算机构的行程速比系数、最小传动角等定量指标值，也往往停留在纯数学的层面，并没有非常直观的感悟数学公式背后的机构运动学、力学特性。ADAMS软件使用交互式图形环境及零件库、约束库和力库，创立完全参数化的机械系统几何模型，通过对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线，可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷等。在ADAMS软件