基于ADAMS的《机械设计基础》网络教学平台设计

高广娣，朱荣光，李盛林

（石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子 832003）

0 引 言

《机械设计基础》课程是工科院校中一门重要的专业基础课，对学生学习专业课程起着承上启下的桥梁作用，其专业的覆盖面约达工科类的80%。该课程的综合性和实践性都很强,它要求学生不仅要掌握扎实的基础理论知识,更重要的是理解那些从工程实践中得来的知识经验,还要具备将所学知识应用到工程实践中去的能力[1]。目前该课程教学过程中主要存在的问题有：

1）对该课程的理论体系描述基本是静态、单一、平面、局部的；2）学生学习本课程的过程中往往无法在机械结构和机械原理之间建立具体的联系，以至于不能很好地理解该机构的工作原理；3）学生在整个教学环节中以被动接受知识为主，缺乏参与性；4）在机械设计基础课程设计中，没有丰富的模型演示，学生对新机构的设计仅限于空间想象，而且对所设计出的机构是否能达到预期功能缺乏验证平台。

文章提出将虚拟样机技术软件ADAMS嵌入《机械设计基础》课程的教学环节中，开发网络教学平台，增强教学互动性、学生参与性和学习积极性。

1 《机械设计基础》网络教学平台的设计

1.1 设计目标

1）对本课程的理论体系描述由静态、单一、平面、局部变为动态、实时、立体、全过程的新模式，使学生更好地理解和掌握常用机构的原理及运动特性。2）利用ADAMS三维建模与虚拟仿真功能使学生更好地理解机械原理中常用机构的原理。3）提供ADAMS二次开发的界面，强化学生在课程学习中的参与性，有助于学生进行作业练习、启发学生创造性思维、进行创新设计并为创新成果提供验证平台，提高学生的创新设计能力。4）将具体的机构进行虚拟的三维模型建立，且可进行仿真分析，提供运动学和动力学参数信息、轨迹等，有利于学生更好地进行课程设计。

1.2 设计手段

1）Dream weaver编程完成系统程序框架的搭建。2）ADAMS建立常用机构虚拟样机仿真模型并进行运动学、动力学仿真，录制为avi格式文件。3）3DSMAX完成相关机械的三维立体图形渲染和动画。4）Photo⁃shop完成程序、窗口、界面的美工特效处理。

1.3 设计框图

《机械设计基础》网络教学平台的设计框图，如图1所示。

1.4 教学设计

图1 《机械设计基础》网络教学平台设计框图

1）在《机械设计基础》课程的课堂教学中，首先用本课件中的ppt、机器及机构的三维实体模型、动画等将机器及机构的结构和工作原理讲述给学生。2）在教学过程的相应环节，将ADAMS的对应功能进行讲解和演示，使学生产生兴趣，因势利导，布置学生分别利用传统方法和ADAMS解答相关作业并对两种方法进行比较。3）用本课件中“机构虚拟样机仿真库”展示机构的仿真动作过程，并给出相应的运动学及动力学特性，帮助学生理解所学内容，加深印象。4）充分利用学生的课余时间开展第二课堂活动，制作虚拟创新作品，通过实践指导，优化设计，用本课件中“创新作品验证平台”验证并优化设计，制作实物模型，极大丰富学生作品库；5）通过课件“课程设计”中所提供的各种创意机构的虚拟仿真演示，帮助学生理解机构原理，并启发设计思路，完善学生从概念设计到模型创建再到虚拟仿真的全过程，提高学生主动参与的学习兴趣。6）不断完善方案，扩大受益学生范围，构建包含培养、能力两个环节的现代教学体系。

1.5 教学构想

工程实例/问题的提出→新机构/新问题→结合课件中的ppt及板书介绍机构的基本特点、结构、工作原理（提问学生先自行思考）→平台中的动画库演示机构的工作原理→平台中的虚拟样机模型库中仿真分析机构的运动学及动力学特性、执行构件的轨迹等→布置作业、练习及课外作品设计（如完成某种功能的机构）→课件中的练习环节及交互平台→教师“一对一”指导及创新作品设计验证，在整个教学过程构建一种“教-学-做”一体化模式。

2 结论

将虚拟样机技术软件ADAMS引入《机械设计基础》课程教学过程中，搭建该课程的网络教学平台，创建一种全新模式的理论体系描述，同时提供ADAMS二次开发界面为学生的创新设计提供验证平台，有利于学生更好地进行实践环节训练（如第二课堂、课程设计、毕业设计等），提高学生的参与性，培养学生的动手能力、创新能力。

[1] 陆萍，宋可总，栾莹.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育，2006（1）：49-51．