一、课程基本信息
课程编号：E5080330
课程名称：典型机构运动学仿真与验证实验
英文名称：Simulation and Verification of Typical Mechanism Kinematics Experiment
课程学时：24讲课学时：4实验学时：20上机学时：0习题学时：0
课程学分：1
开课单位：机电工程学院机械基础实验中心
授课对象：机械设计制造及其自动化专业
开课学期：3夏
先修课程：工程图学；材料力学；机械原理；机械设计；互换性与测量技术基础
二、课程目标
连杆机构、凸轮机构是机械系统中的典型机构。这类机构具有运动规律复杂，设计难度大的特点。通过对典型机构的运动学仿真和运动规律的测试，使学生了解典型机构的运动特点，掌握运动参数测试的方法，培养学生理论联系实际的能力和动手操作能力。
其主要任务是培养学生：
课程目标1学习典型机构运动的特点，学会机构的数学模型和三维模型建立方法；
课程目标2通过拆卸、装配现有实验台，学习实验台的工作原理、加工工艺、装配工艺等；
课程目标3学习典型机构运动仿真的编程思想、软件运用、编程操作，学习机械运动参数的测试原理、方法，测绘出实际的机构运动规律曲线，学会处理测试数据，对比理论曲线与实际的曲线，并对实验结果进行分析。；
三、课程目标与毕业要求指标点对应关系
毕业要求 |
毕业要求指标点 |
课程目标 |
1.工程知识 |
能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂机械工程问题。 |
课程目标1课程目标2课程目标3 |
2.问题分析 |
能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂机械工程问题，以获得有效结论。 |
课程目标2课程目标3 |
3.设计/开发解决方案 |
能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的机械系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 |
课程目标3 |
4.研究 |
能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 |
课程目标3 |
5.使用现代工具 |
能够针对复杂机械工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂机械工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 |
课程目标2 |
6.工程与社会 |
能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 |
/ |
7.环境和可持续发展 |
能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 |
/ |
8.职业规范 |
具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。 |
/ |
9.个人和团队 |
能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。 |
/ |
10.沟通 |
能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 |
/ |
11.项目管理 |
理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。 |
/ |
12.终身学习 |
具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 |
/ |
四、课程目标与课程内容对应关系
序号 |
教学内容 |
教学要求 |
学时 |
教学 方式 |
对应课程 目标 |
1 |
典型机构数学模型和三维建立 |
运用机械原理知识，根据机械结构（包括四杆机构，凸轮机构，万向节机构）搭建相应的数学模型。运用solidworks软件建立三维模型 |
4 |
讲课 |
课程目标1 |
2 |
典型机构运动学仿真 |
运用仿真软件对机械结构（包括四杆机构，凸轮机构，万向节机构）进行仿真 |
4 |
实验 |
课程目标1课程目标2课程目标3 |
3 |
实验设备工作原理分析 |
学习典型机构运动学仿真与验证实验台的工作原理，检测原理，数据处理原理等 |
4 |
实验 |
课程目标1课程目标3 |
4 |
连杆机构运动参数测试与分析 |
学会用现成的测试软件来测试四杆机构指定点的位移，速度，加速度等参数。 |
4 |
实验 |
课程目标3
|
5 |
凸轮机构运动参数测试与分析 |
学会用现成的测试软件来测试凸轮机构指定点的位移，速度，加速度等参数 |
4 |
实验 |
课程目标3课程目标3 |
6 |
万向节运动规律测试与分析 |
学会用现成的测试软件来测试凸轮机构指定点的位移，速度，加速度等参数。 |
4 |
实验 |
课程目标2课程目标3 |
五、课程教学方法
课程教学环节包括课堂授课和实验教学。
1课堂授课
在课堂教学中，基于典型机构运动学仿真与验证实验台，首先进行实验台工作原理的讲解，包括实验台的设计思想、实验台的加工、装配、电气控制原理、检测装置的原理等。在课堂上构建互动场景，为学生创造讨论的氛围，促进学生的主动学习热情和参与程度的提高。
2实验教学
实验教学以教师讲解和指导为基础，学生动手实践为主体，以分组的形式完成实验内容，培养学生选择与使用恰当的技术设计实验、分析数据和基于工程科学的基本原理通过信息综合获得合理有效结论的能力，培养学生结合工程问题进行有效交流、独立撰写报告的能力。
鼓励和指导学生课余时间自主积极的来实验中心进一步学习，培养学生使用现代工具的能力和终身学习的能力。
六、课程考核方法
本课程按照百分制，采用累加式计分方法，对课程目标的达成度进行考核。具体如下：
考核环节 |
所占 分值 |
考核与评价细则 |
对应课程目标 |
机构运动简图、拆装、三维模型 |
20 |
考核内容：每个学生完成三个机构（连杆机构、凸轮机构、万向节机构）的机构运动简图绘制，三维模型绘制。 评价标准：三个机构运动简图正确无误。拆卸、组装方法正确，动作合理。安装准确恢复原貌酌情给分。 |
课程目标1课程目标3 |
曲线采集 |
20 |
考核内容：利用计算机编写程序，数学模型正确，采集连杆机构、凸轮机构、万向节机构曲线。 评价标准：程序编写正确，体现在采集的曲线正确，合理。并按照实验报告采集多组曲线并进行保存。 |
课程目标1 课程目标2课程目标3 |
实验报告 |
60 |
考核内容：包括机构运动简图。用实验台采集的位移，速度，加速度曲线。根据数学模型进行软件仿真得到的位移，速度，加速度曲线。并且对比，位移，速度，加速度理论曲线与实际测试曲线的区别，并对实验结果进行分析。 评价标准：实验台采集结果与数学模型仿真结果全面及准确，结果对比分析恰当，合理酌情给分。 |
课程目标1 课程目标2课程目标3 |
七、主要教材与参考书
[1]张锋主编.机械基础实验.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2017.9
[2]邓宗全，于红英，王知行.机械原理[M].第3版.北京：高等教育出版社, 2015.3
[3]张锋，宋宝玉，王黎钦主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2017.3
[4]王黎钦，陈铁鸣主编.机械设计（第6版）.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 2015.7
大纲撰写人：大纲审核人：
