下载文档原格式
虚拟现实技术在机械实训课堂上的应用【摘要】摘要：本文探讨了虚拟现实技术在机械实训课堂上的应用。
首先介绍了利用虚拟现实技术模拟真实机械操作环境的优势，可以让学生在虚拟环境中进行实践操作，提高实际操作能力和技术水平。
虚拟现实技术能够节约实验成本和减少安全隐患，为学生提供更安全的学习环境。
虚拟现实技术还可以增加学生对实训课程的兴趣和参与度，提升教学效果。
结论指出，虚拟现实技术在机械实训课堂上的应用将成为未来教育的趋势，有望为学生提供更好的学习体验和成长机会。
通过本文的探讨，可以看到虚拟现实技术对机械实训课堂的积极作用和未来发展前景。
【关键词】虚拟现实技术、机械实训、教育、模拟环境、学生实际操作能力、技术水平、实验成本、安全隐患、兴趣、教学效果、趋势1. 引言1.1 虚拟现实技术在机械实训课堂上的应用虚拟现实技术在机械实训课堂上的应用，是当前教育领域的一个新兴趋势。
随着科技的不断发展，虚拟现实技术在机械实训教育中的应用也日益广泛。
通过虚拟现实技术，学生可以在模拟的真实机械操作环境中进行实践操作，从而提高他们的实际操作能力和技术水平。
这种技术不仅可以节约实验成本，减少安全隐患，还能够增加学生对实训课程的兴趣和参与度。
在虚拟现实技术的支持下，机械实训课堂的教学效果也将得到进一步提升。
可以预见，虚拟现实技术在机械实训课堂上的应用将成为未来教育的重要趋势，为学生提供更加多样化、实用化的学习体验。
2. 正文2.1 利用虚拟现实技术模拟真实机械操作环境利用虚拟现实技术模拟真实机械操作环境是将虚拟现实技术应用于机械实训课堂的重要手段。
通过虚拟现实技术，可以模拟各种真实的机械操作场景，包括机械设备的组装、拆卸、维修等操作过程。
学生可以在虚拟环境中进行实践操作，体验真实操作的流程和技巧，从而提高他们的实际操作能力和技术水平。
在虚拟现实技术的支持下，学生可以在没有真实机械设备的情况下进行操作练习，避免了对真实设备的损坏和消耗。
为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略。
2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，全面培养未来新兴产业和新经济需要的实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才[1-2]。
学生在专业知识储备前提下，对其他专业学科知识的掌握也已成为赢得竞争主动权的重要条件。
然而，目前大学学习中普遍存在课程多、学分多，学生负担重的问题，学生很难抽出时间去学自己感兴趣的东西，同时不少课程缺乏师生互动，学生们无法将课堂所学的概念和理论与实际结合起来。
在此背景下，各高校的培养方案逐渐开始压缩学分，让学生从繁重的课堂上解放出来，转为主动的以问题为导向的自主学习。
并同时增加了“学科基础课程群”的学分比重，使学生能够接触更丰富广阔的多学科知识。
《机械传动基础》课程是面向专转本电气工程及其自动化等近机械专业的一门学科基础课。
本课程旨在培养学生充分了解工程中常用的连杆机构传动、带传动、齿轮传动、液压传动等典型传动方式的组成、用途和性能特点，为培养学生解决相关工程中传动控制问题的能力奠定基础，为今后从事机械类相关专业技术工作打好必要的知识基础和工程素养。
但实际教学发现，由于新旧知识衔接不畅、课程枯燥、实验设备无法满足需求等原因，导致目前的教学效果不佳，学生普遍存在学习困难的问题。
因此，探索促进学生学习兴趣及实践创新能力培养，提高专转本《机械传动基础》课程教学效果的新途径、新方法具有重要的现实意义，且符合新工科背景下开发教学新模式的高校教学改革发展方向。
1《机械传动基础》课程教学中出现的问题1.1新旧知识衔接不畅《机械传动基础》课程主要面向专转本学生，专转本是专科生从普通高等专科学校转入普通高等本科院校的选拔考试，简称“专转本”。
但目前，专转本考试科目区分度较低，理工类的考试科目仅包括高等数学、计算机基础和大学英语，其导致学校及任课教师都无法准确评判学生对专业基础知识的掌握情况。
虚拟仿真技术对机械工程实验教学的应用ﻭ虚拟仿真技术克服传统实验教学过程中所出现的成本高、难度大、适用度小的缺点,正逐步成为进教学过程不可或缺的工具之一。
下面是搜集整理的相关内容的，欢迎大家阅读参考.ﻭ摘要：虚拟仿真技术是利用硬件的在仿真技术和计算机虚拟现实技术建立仿真平台,实现对机械制动效果的可视化分析.利用仿真平台对机械工程实验中的操作舱、机械制动器等机型动力学建模，为机械工程的生产提供技术基础。
该文通过分析虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用,研究实验中各种设备的规划和,旨在为虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用提供的方向。
ﻭﻭ关键词：虚拟仿真技术;机械工程；实验教学ﻭ高校工科类专业中，操作是教学中重要的组成部分,我国大部分院校都设立了工科类的专业操作实验室，为学生动手能力和创新能力的提高创造条件。
在传统的机械工程实验教学中,使用仪器设备的密集程度非常的高，使得实验的复杂程度大大增加。
很多仪器设备的价值昂贵，体积结构为实验的操作带来极大不便。
学生只能在教材知识的基础上刻板地进行实验的操作,在这种情况下学生的创新能力和主观能动性就不能得到发挥。
众多高校在实验室的更新建设中，因为受到的限制，会继续使用旧的仪器设备，这些设备在长期的使用过程中出现机能老化，已经不能满足当前机械工程实验教学的需要。
在计算机技术不断的基础上，虚拟仿真技术的应用成为现在机械工程实验教学中普遍的教学手段.一、机械工程实验室的虚拟实验改进ﻭ1．1现在高校实验教学中的问题越来越突出,制约着教学效率和质量，突出体现在很多院校的实验和实验单位的建设能力非常有限，不能满足学生自己动手操作要求,不能实现对学生进行基础理论知识深化和了解。
很多院校为了节省，减少出现实验设备的安全问题等，在进行实验教学的时候，主要是以参观和讲座的形式进行培训，学生基本没有动手的机会.在这种情况下,就会造成学生毕业后,参加相关工作没有机械设备操作的经验，无法完成工作的内容.尤其在是实验教学的过程中，学生会逐渐失去对实验知识的学习动力和兴趣，对学生长远造成负面影响。
机械设计中的虚拟仿真技术应用在当今科技飞速发展的时代，机械设计领域也迎来了重大的变革，虚拟仿真技术的应用成为了推动机械设计创新和进步的关键力量。
虚拟仿真技术以其独特的优势，为机械设计带来了前所未有的机遇和挑战，极大地改变了传统机械设计的流程和方法。
虚拟仿真技术是一种利用计算机软件和硬件创建模拟环境的技术，通过对真实世界的物理规律、材料特性和运动过程的模拟，让设计师能够在虚拟环境中对机械产品进行设计、测试和优化。
它不仅可以缩短产品的开发周期，降低成本，还能提高产品的质量和性能，增强企业的市场竞争力。
在机械设计的初期概念设计阶段，虚拟仿真技术就展现出了巨大的价值。
设计师可以利用三维建模软件创建出初步的机械模型，并在虚拟环境中进行可视化展示和操作。
这使得设计师能够更加直观地感受和评估设计方案的可行性和合理性，及时发现潜在的问题和不足之处，并进行调整和改进。
与传统的二维图纸设计相比，这种三维可视化的设计方式能够更有效地激发设计师的创造力和想象力，帮助他们提出更加新颖和独特的设计理念。
在详细设计阶段，虚拟仿真技术能够对机械零件的尺寸、形状、材料等进行精确的模拟和分析。
通过有限元分析（FEA）等技术，设计师可以预测零件在不同载荷和工作条件下的应力、应变和变形情况，从而优化零件的结构，提高其强度和刚度。
同时，虚拟仿真技术还可以对机械系统的运动学和动力学特性进行分析，如运动轨迹、速度、加速度、力和力矩等，确保机械系统的运动平稳、准确和可靠。
在装配设计方面，虚拟仿真技术可以模拟机械产品的装配过程，提前发现装配过程中可能出现的干涉、碰撞等问题。
这有助于设计师优化装配工艺和顺序，减少装配时间和成本，提高装配效率和质量。
此外，虚拟仿真技术还可以为装配工人提供虚拟的装配培训，让他们在实际装配之前熟悉装配流程和操作方法，降低出错率。
除了在设计阶段的应用，虚拟仿真技术在机械产品的性能测试和优化方面也发挥着重要作用。
通过建立虚拟的测试环境，模拟机械产品在实际工作中的各种工况和负载条件，可以对产品的性能进行全面、准确的测试和评估。
712019年11月总第325期ISSN1672-1438CN11-4994/T虚拟仿真教学在机械原理课程中的应用研究崔光珍 肖艳秋 王才东 吴 超郑州轻工业大学机电工程学院 河南郑州 450002摘 要：机械原理课程是机械类专业学生在大学期间必修的专业基础课程，在机械类课程中起到承上启下的作用，旨在培养学生的创新设计思维、培养学生提出—分析—解决问题的意识与能力。
研究将结合现代教育思想，针对当前机械原理课程教学过程中存在的问题，并基于虚拟仿真教学提出改进措施。
关键词：机械原理课程；虚拟仿真教学；现代教育技术作者简介：崔光珍，工学博士，讲师；肖艳秋，工学博士，教授；王才东，工学博士，副教授；吴超，工学博士，副教授。
基金项目：河南省研究生教育改革与质量提升工程项目“CAD/CAM 技术”(编号：HNYJS2020KC09 )；河南省高校青年骨干教师培养计划(编号：2017GGJS094)。
机械原理是机械类或近机械类专业的一门重要的技术基础课，它是将学生前期所学理论基础和实际机械相结合来探讨机械内部基本规律的基础性技术课程。
本课程的教学目标是使学生掌握机构的结构和运动分析方法、机械的动力分析方法、机构设计和机械系统方案设计方法，着重培养学生机械创新设计思维与能力。
为了达到该教学目标，机械原理授课教师必须不断深化课程内涵教育建设，并依据需求变化改进授课。
近些年来，广大机械原理授课教师从不同角度提出机械原理课程改革方案与方法。
如从工程教育角度基于SETP(Software-Theory-Experiment-Project)和OBE(Outcome-Based Education)教学模式提出了机械原理教学改革方案[1,2]；结合现代化教学理念，将翻转课堂应用于机械原理课程教学过程，并总结归纳出课程案例设计方法[3]；随着互联网教学模式的推出，出现了基于MOOC 的机械原理教学改革方案[4]；而今，为实现《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》建设目标，切实做到现代信息技术与教育的全面深度融合，以信息化引领教育理念和教育模式的创新，结合机械原理课程特点，将虚拟仿真技术应用于机械原理教学过程，弥补传统教学方式的不足，将是行之有效的方法。
机械工程中的虚拟设计与仿真技术近年来，虚拟设计与仿真技术在机械工程领域中的应用越来越广泛。
虚拟设计与仿真技术可以通过计算机建立虚拟环境，模拟真实的机械设计过程，有效地提升了机械产品设计的效率和质量。
在本文中，我们将探讨虚拟设计与仿真技术在机械工程领域中的应用，并展望其未来发展的前景。
一、虚拟设计技术虚拟设计技术是指利用计算机技术和相关软件，通过建立虚拟环境来实现产品设计过程的一种方法。
与传统的设计方法相比，虚拟设计技术可以更加直观地展示产品的设计效果，帮助设计人员更好地理解和调整设计方案。
通过虚拟设计技术，设计人员可以在计算机模拟环境中进行多种设计方案的比较和选择，大大提高了设计效率和质量。
在机械工程领域中，虚拟设计技术可以应用于各个环节，包括产品概念设计、结构设计、运动分析等。
例如，在产品概念设计阶段，虚拟设计技术可以创建逼真的三维模型，通过交互式操作来实时修改和优化设计方案。
在结构设计阶段，虚拟设计技术可以进行强度和刚度分析，帮助设计人员预测和解决潜在的结构问题。
在运动分析阶段，虚拟设计技术可以模拟产品在实际使用过程中的动态行为，从而为产品设计提供有力支持。
此外，虚拟设计技术还可以与其他工程软件相结合，如CAD、CAE等，形成一套完整的设计流程。
通过虚拟设计技术，设计人员可以快速、准确地完成产品设计，对设计的可行性和效果进行全面评估，从而降低开发成本和周期，提高产品的竞争力。
二、仿真技术仿真技术是指借助计算机模拟现实世界的过程和行为，从而获得有关系统或过程的信息的一种方法。
在机械工程领域中，仿真技术主要用于模拟和预测产品的性能和行为，并帮助设计人员做出合理的决策。
在产品设计阶段，仿真技术可以模拟产品在不同载荷和环境条件下的性能表现。
例如，在模拟动力机械系统中，仿真技术可以通过建立数学模型，模拟系统在加速度、速度和位移等方面的特性，并分析系统的稳定性和振动特性。
在模拟液压机械系统中，仿真技术可以模拟液体流动和压力分布，从而分析系统的油液泄漏和功率损失情况。
虚拟装配技术在机械设计的应用摘要：虚拟装配技术是计算机产业发展的衍生技术，随着我国计算机技术发展水平越来越高，计算机技术逐渐应用到了我国的机械生产设计中，为机械设计工作提供了很多帮助。
虚拟产品设计的发展方向是数字化、集成化，摆脱了传统产品设计开发过程中只能局限于图纸以及实际生产上，让人们在开始生产之前即可具体了解产品的所有信息，从而实现对机械产品创新设计的设计评价、测试分析、试生产过程，节省机械设计本身的成本消耗，提高了工作效率。
鉴于此，文章对虚拟装配技术在机械设计的应用进行了研究，以供参考。
关键词：虚拟装配；机械设计；应用研究1虚拟装配技术概述虚拟装配技术是指在机械产品设计的过程中，为了满足客户的要求，帮助施工人员更好地作出有关装配的设计决策，使用计算机技术与虚拟现实技术对在虚拟环境下的数据模型进行装配和分析。
虚拟装配技术在机械新型产品开发、产品维护以及操作培训等方面具有独特的作用，也是机械制造业发展的重要方向。
虚拟装配技术本身属于一种计算机辅助设计技术，主要结合面向装配设计的理论和相关方法。
它的基本任务是从设计原理方案的角度出发，找到在各种因素制约情况下的最优解，并根据这种最优解拟定装配草图，通过模拟试装和定量分析找出机械设计中存在的问题或者不合理的装配等，便于及时修改，让机械设计产品更加完善，保证设计生产出来的产品不仅满足该产品的标准系数，更要满足客户的需求。
从本质上来讲，虚拟装配技术是一种极具综合性的技术，不仅包含可视化技术和仿真技术，还包含虚拟现实技术以及决策理论，是人类智慧的结晶，对于机械创新设计有着很好的推进作用。
2虚拟现实技术的特点虚拟现实技术的特点主要表现在以下方面：（1）实时性。
虚拟现实技术的运用可以让产品和用户之间进行即时性、深入性的交互，对于提高用户的产品体验是极为重要的。
而且生产商还能够在第一时间把用户的产品体验和反馈建议进行记录，并在短时间内对产品的不足之处进行调整、优化。
虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用摘要：在经济和科技高速发展的今天，虚拟仿真技术在实践教学中的应用也越来越广泛。
虚拟仿真技术具有成本小、操作简便、适用范围广的优点，在实践教学中受到广大教师和学生的欢迎，是教学过程中非常重要的教具之一，本文以机械工程实践教学的现状为出发点，分析了虚拟仿真技术在机械工程实践教学中的具体应用，旨在提高机械工程教学质量，提高虚拟仿真技术的应用范围及频度。
关键词：虚拟仿真技术；机械工程；实践教学；现状；具体应用机械工程实践教学的实践性非常强，非常注重学生的动手实践能力的培养，其专业化程度也非常高，必须具有专业知识、必须有专门的机械才能操作，机械工程是我国理科高校的重要专业，对我国生产制造业的发展有非常重要的作用。
虚拟仿真技术对机械工程实践教学有非常重要的作用，它可以让学生如身临其境般真正地理解和掌握机械操作原理，激发学生对机械工程实践操作的积极性，为教师教学提供便利条件，为实践教学成果的提高提供有力保证，为学生日后就业奠定良好的基础。
一、机械工程实践教学存在的问题机械工程实践教学重在实践操作，提高学生的动手实践能力，现今的机械工程实践教学以实验为主，实验室机械工程实践教学的重要方法，由于多方面因素的影响，我国机械工程实践教学的现状令人堪忧。
随着高校扩招政策的不断深入发展，高校的学生也越来越多，实验设备短缺和实验场地不足的问题已成为制约机械工程实践教学的重要因素，学生实践的时间和次数都非常有限，这将无法保证学生将理论中学到的知识及时有效地运用到实践中去，对学生动手实践能力的提高影响比较大，学生掌握的理论知识无法再实验中得到验证，这在无形中也会降低学生学习的积极性。
另一方面，由于实践教学要使用机械，机械具有一定的危险性，不少学校为了学生的人身安全经常以其他形式代替实验教学，比如：讲座和参观等。
但是，这些形式不能代替实践教学，学生的动手实践能力得不到有效的提高，学生对知识的理解和掌握无法达到透彻和融会贯通的程度，对机械工程的学习非常不利。
第10期2021年5月No.10May，20210 引言机械拆装的目的是提高学生实践动手能力，实现对理论知识与实践操作的良好结合，以发挥学生的分析和解决问题的能力。
然而，在实际的操作过程当中，受到实验资源等相应环境的诸多因素影响，很多实训教学并不能够得到全流程的实训，这对学生相关知识的理解造成一定阻碍。
而通过计算机虚拟环境下的仿真技术运用可以进行机械设备的结构特征、工作原理以及对主要故障的系统学习，这种演示效果能够进一步促进学生的学习兴趣，有效地改善教学的现状。
1 当前机械教学中存在的不足在传统的教学模式过程中，很多机械类课程虽然非常强调实践的价值，但因受到教学条件和教学资源的限制，使得理论课占据了整体授课的大部分，而实践课的应用少之又少，且二者之间无法实现有效的连接，使得这种教学模式既无法满足实际的教学目标，也不能体现出学科特色，是“机械拆装”教学过程当中的一大阻碍[1]。
与此同时，近年来，学生在教学过程中的主动意识和主观能动性得到人们更多的关注。
然而，很多教师在教学中不能充分凸显学生的主体地位。
学生在理论知识学习时也很难充分掌握，长此以往，产生排斥和厌倦心理，无法有效提升学习兴趣[2]。
除此之外，虽然很多教师已经认识到了在新的形势之下教学模式教学方法改善的必要性，然而由于条件限制，其在“机械拆装”教学过程当中创设的程度和实践活动不同，考验了办学能力的同时，也直接影响了教学质量。
当然，部分实验器械本身就有一定风险性，不适合学生本人亲自操作，这些都构成了教学障碍[3]。
2 虚拟仿真技术的介绍虚拟仿真，顾名思义就是以用一个比较虚拟的信息化系统来对一个真实的技术场景进行描述。
在这个过程当中，其主要能够将图像给予重新生成，打造有效的动画图片，形成感官和技术的结合，使人们的情感和想象力都能够得到更好的激活和渗透，满足人们对实景理解、观察以及分析的需要。
目前，3D 建模方式已经得到了各行各业的充分重视，并且发挥了充分的立体和思维交互效果，有效地提升了教学能力，提高了学生的分析能力。
虚拟仿真与装配在机械原理与设计课程群教学中的应用摘要：针对机械原理与设计课程群知识点多而抽象，且与工程实践结合紧密的特点，提出了基于虚拟仿真与装配技术的工程化课程教学改革。
在课程群的理论教学中，结合工程案例，通过虚拟仿真技术来诠释知识点原理及其在工程中的应用；在综合实践教学中，基于机构创新实验设备，通过虚拟装配技术来提高学生的知识应用及创新设计能力。
教学改革实践成果表明，基于工程的虚拟仿真与装配技术有助于加深学生对课程知识的理解，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的创新设计能力，达到了教学改革的目的。
关键词：虚拟仿真；虚拟装配；机械原理；机械设计；教学改革《机械原理》和《机械设计》课程是工科院校机械类专业学生的主干课程，对培养学生综合机械设计能力起着至关重要的作用。
机械原理和设计课程群呈现出知识点多而难的特点，学生在上课时往往感觉内容抽象，且非常枯燥，大大降低了学习积极性。
近年来，随着专业结构的调整和课程体系的深化，该课程群的教学内容在不断更新和增加，而课时却在不断减少，如何解决学时与教学内容的冲突，并在有限学时内提高学生的机械设计和创新能力，已经成为广大一线教师开展教学改革的目标。
段巍为了提高学生的设计和创新能力，针对《机械原理》课程中的机构分析重点，通过内容精简、调整和更新来使教学目标更明确，教学重点更突出。
李克旺等通过对机械原理与设计课程群的教学内容优化、教学方法与手段改革、课程设计整合等来培养学生的创新精神与实践能力。
从已有的改革成果来看，目前改革更多地将重点放在了教学体系和内容的调整上，在教学手段上更多地采用多媒体。
但该课程群的教学内容与工程实际结合紧密，且具有非常强的实践性，而学生自身往往缺乏工程应用背景。
这在理论教学中需要能尽量将知识点与工程实体相结合，帮助学生理解知识点原理以及在工程中的应用；而在实践教学中，同样需要结合工程实体，将课程知识点应用到工程中去，只有这样才能切实提高课程群的教学效果。
为此，文中结合工程案例，提出了基于虚拟仿真与装配技术的机械原理与设计课程群教学改革，加深了学生对知识的理解，激发了学生的学习积极性，培养了学生的创新设计能力。
一虚拟仿真技术在机械原理课程教学中的应用《机械原理》主要研究机械中机构的结构和运动，以及机器的结构、受力、质量和运动。
课程教学内容归纳起来主要包括两类：一类是根据机构的结构和主要参数来分析它们的各种特性，即机构和机器的分析；另一类是根据预期的各种特性来确定新机构或机器的型式、结构和主要参数，即机构和机器的综合。
由于课程很多知识点是现实机构的简化，因此与工程实际结合紧密，而这对于无工程背景的学生来说，却相对比较抽象，学生学习的积极性并不高，为此，课题组针对各章内容首先引入了如表1所示的工程案例。
比如在讲解铰链四杆机构时，通过惯性筛的实际工作过程来诠释双曲柄机构的运动及功能，以此来将知识形象化、趣味化，增强学生的感性认识，提高学生的学习积极性。
为了进一步帮助学生对知识原理的理解以及在工程中的应用，课题组在工程案例基础上加强了虚拟仿真技术的应用。
首先利用Pro/E等软件对机构运动进行动态仿真，使得学生能对机构的运动有一个直观的了解，同时利用Pro/E强大的造型、变参和装配等功能，帮助学生进行曲柄摇杆等机构的参数化设计，提高知识点的工程应用能力；其次，利用Matlab强大的计算和图示化功能，对平面连杆等机构的动力进行辅助分析，从而提高学生的机构设计能力。
为了进一步说明虚拟仿真技术在《机械原理》课程教学中的应用，文中以课程的周转轮系运动和传动比计算知识难点为例，来具体阐述如何通过动态仿真来诠释知识点。
课题组首先针对周转轮系结构引入手持式电动螺丝刀变速装置，如图1(a)所示，然后利用Pro/E软件设计了如图1(b)所示的动画模型。
图中，1和3为中心轮，2为行星轮，4为系杆，5为机座。
通过该模型的运动仿真可以非常直观地将周转轮系运动展示给学生，加深学生对周转轮系机构的理解。
在讲解该机构传动比时，此时动画中系杆4固定，而中心轮1、3绕O点，行星轮2绕H点作定轴转动。
因此，在计算周转轮系传动比之前，首先引导学生去思考把周转轮系转化为“转化轮系”，即定轴轮系；然后在考虑“转化轮系”中各构件之间相对运动关系与原轮系一致的前提下，协助学生轻松推导出周转轮系转动比的计算公式，从而把深奥难懂的知识点形象化。
二虚拟仿真技术在机械设计课程教学中的应用《机械设计》是一门论述机械设计理论、方法，培养学生具有机械设计能力的技术基础课，任务是使学生掌握如何设计和选用通用机械零部件，进而具有设计机械传动装置和简单机械的能力。
教学内容包括：联接设计（如螺纹、键和销联接等）；机械传动设计（如带传动、链传动和齿轮传动等）和轴系零、部件设计（如滑动轴承、滚动轴承、联轴器与离合器等）。
与《机械原理》相比，《机械设计》课程知识点同样具有多、难、散、枯燥的特点，知识点虽不是工程实体的简化，但与工程应用联系更为紧密。
在课程教学时，教师不仅需要在工程中来诠释知识点的原理和功能；更需要结合工程实际来强调如何应用，只有这样才能在帮助学生掌握知识点的同时，提高学生的知识应用能力，进而培养学生的机械创新设计能力。
为此，课题组针对该课程的特点，在教学中强调了课程知识点的工程应用。
但限于有限的实验室硬件设备资源，教学中再次强化了虚拟仿真技术的应用。
以机械传动知识点为例，教学中若仅齿轮传动本身讲解，不仅教师觉得枯燥无味，学生听起来也更加无趣，更无从谈起工程应用。
因此，课题组引入了工程实例——气象雷达。
将气象雷达的俯仰多级传动机构作为教学对象，并结合实验设备，利用Pro/E进行设计并构建了多级传动机构的三维动态仿真图，结果如图2所示。
雷达安装在连杆8上，通过改变连杆的运动来达到改变雷达俯仰角，实现信号的接收。
其动力传递过程：由电机1带动锥齿轮2，然后带动一对直齿轮4、5，接着传给蜗杆6、蜗轮7，最后传到安装雷达的连杆8上，从而实现了雷达的俯仰。
该工程实例涉及到了锥齿轮-直齿轮-蜗轮蜗杆的三级传动以及四杆机构。
通过该教学实例，学生不仅能掌握锥齿轮、直齿轮、蜗轮蜗杆的传动特点，而且通过动画能够掌握系统的动力传递过程，实现了知识点与工程实际的紧密结合，激发了学生的学习兴趣，提高了课堂教学效果。
三虚拟装配技术在课程群综合实践教学中的应用实践教学是巩固理论知识，加深对理论知识认识和利用的有效途径。
《机械原理》和《机械设计》各课程都有相应的课内实验，但为了提高学生对课程群知识的综合利用和机械系统设计能力，课题组基于机构创新实验室的设备，将综合实验与课程设计相结合，开展了综合实践教学改革。
配合该教学改革，目前我院配备了各类平面机构创意组合实验台、机械系统创新综合实验台等十余套设备。
在教学中，课题组一改以往按图索骥式的减速器设计，从实际工程项目中提炼题目，并要求学生完成以下几个步骤：（1）针对工程项目进行机构简化；（2）结合创新实验设备进行机械零件三维造型；（3）完成机构的虚拟装配；（4）在实验设备上进行实体搭建；（5）完成工程项目的完整设计、计算及绘图。
与以往综合实践教学相比，新教学改革中强调了结合实验设备的造型和虚拟装配技术的应用。
通过虚拟装配及动态仿真不仅能对所设计机构进行合理性分析和验证，而且能提高学生的机械设计软件应用能力。
为了能阐明课程群的综合实践教学改革内容，文中再次给出了一个教学案例。
图3(a)为用于综合设计的冲床实体图，课题要求学生按照上述五个步骤进行相应机械设计。
图3(b)为学生对冲床的简化图。
杆2好比电动机，当杆2按照顺时针旋转时，连杆3就会随着杆2旋转，并带动杆4、5、6、7按一定角度转动，最终实现导杆8的上下往复直线运动，即实现冲床机构对工件冲压的功能。
为了验证所简化机构的有效性，并能在实验室的PCC-II型平面创意组合实验台上搭建，学生根据实验台的机械零件，首先利用Pro/E 软件进行零件的三维造型，并结合实验台和简化图进行虚拟装配，从而获得如图4(a)所示结果；然后在此基础上通过运动仿真来进行机构的运动干涉检查，以确保机构简化和设计的合理性；最后在实验设备上进行实体的搭建，如图4(b)所示。
在完成上述所有的简化、虚拟装配和实体搭建等内容后，学生还需完成实体机械的设计、计算和绘图。
通过该综合性实践项目，能帮助学生将课程群知识点进行综合运用，从而提高机械系统的综合设计能力，培养机构创新设计素质。
而虚拟装配技术一方面加深了学生对机械零件的认识，提高了设计软件的应用能力和产品的虚拟设计能力；另一方面也有助于学生解决机械产品从设计到生产过程会出现的技术问题，从而进一步提高系统的设计能力。
四结论作为机械类学生的重要核心课程，《机械原理》和《机械设计》的教学改革一直被各任课老师所持续关注。
学生的机械综合设计能力将直接决定了学生的专业业务素质，从而影响了学生的就业竞争力。
为了能提高我院机械类专业学生的机械设计能力，课题组在将课程知识点与工程案例紧密结合的基础上，通过强化虚拟仿真与装配在教学中的应用来进行教学改革，改革内容涉及了理论教学和实践教学。
开展教学改革三年以来，课题组协助学生成功申请到近十项本科机械创新项目，其中两项为江苏省大学生实践创新训练计划。
项目中的“四轴飞行器”和“智能家居中的服务机器人”参加了2010和2012年的江苏省机械创新比赛，并都获得了二等奖。
2012年另外三个项目作品参加了全国机械创新慧鱼组比赛，都获得了三等奖。
一系列成果在说明学生机械综合设计能力得到提高的同时，也验证了课题组所开展教学改革的有效性。
参考文献：［1］段巍.《机械原理》课程改革实践与创新能力的培养［J］.中国电力教育,2008(2):81-82.［2］吴祥恩.虚拟现实技术在“现代教育技术”课程中的应用研究［J］.中国电化教育,2011(3):96-100.［3］孙桓.机械原理［M］.北京：高等教育出版社,2006.［4］李滨城,徐超.机械原理MATLAB辅助分析［M］.北京:化学工业出版社,2011.［5］张晶,张悦平,杨淑艳.创新教材中周转轮系课题引入实例的选用［J］.职业,2010(23):123-124.。
