虚实结合开设机构运动方案创新设计实验

    为了提高学生的创新设计能力，很多高校相继开设了机构运动方案创新设计实验。我校结合"中央与地方共建机械基础实验室"项目也开设了该实验。为了吸取经验，高效率地用好实验设备，我们调查了一些院校开设该实验的方式，分析提出按照"理论准备-虚拟实验-实物实验"的方式开设机构运动方案创新设计实验，并组织实施，取得了较好的教学效果。

    1实验开设方式的调查与分析

    目前，该实验的开设方式归纳起来有2种:一种是基于实物实验设备的创意拼装，一种是基于虚拟实验系统的虚拟拼装实验[4 ,5]。两种开设方式各有优缺点。前者学生对实验设备及其零构件有较强的感性认识，既培养了学生的创新设计能力，又培养了学生的实际动手能力，但实验过程中机构的拼装、调整花费的时间较长，不便于实验课时的安排。后者设备费用低，培养了学生的计算机辅助设计能力，虽然三维环境下零构件有较强的真实感，但没接触实物，眼高手低，对学生动手操作能力的培养有所欠缺。

    2虚实结合的实验开设方式

    为扬长避短，我校采用"理论准备-虚拟实验-实物实验"的方式开设机构运动方案创新设计实验。首先，学生按照设计题目拟定多种机构运动方案，画出运动简图，再在虚拟实验系统上进行机构虚拟拼装及运动仿真，最后进行实物拼装并测定执行构件的运动参数，与虚拟仿真的结果进行分析比较。

    2.1机构运动方案的创意设计

    在实验开设前将实验题目布置给学生，学生利用所学的理论知识，利用开放性实验室和校园网络，查阅与该实验有关的参考资料，了解实验设备的结构、零构件的类型、结构和主要尺寸，拟定机构运动方案。

    (1)出题方式为了给学生创新设计提供较大的发挥空间，实验题目一般以"黑箱"的形式给出，配以必要的文字说明，例如描述外部条件、运动要求、动作配合要求以及运动性能和动力性能要求。

    (2)机构运动方案的创意设计步骤首先将设计要求和外部条件分解成各个基本动作、基本运动及其约束条件，再初步选定能满足设计要求的基本机构，组合基本机构，得到可能的设计方案，最后对各种设计方案进行初步尺寸综合，画出机构运动简图。

    2. 2虚拟拼装及运动仿真分析

    为了便于虚拟拼装，我们将实验用到的几种实验设备的零构件全部制作出三维实休模型，集中放在一个文件夹中。基于Solidworks2005建立了一个零件库:通过其"任务窗口"上的"零件库""添加零件位置"打开该库文件夹，拼装用到的各种零部件，就可象solidworks自带的工具箱零件一样，可以随时方便地调用。