基于Matlab的机构运动分析教学实践

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基于Matlab的机构运动分析教学实践

作者：匡兵何玉林杨孟杰

来源：《教育教学论坛》2017年第30期

摘要：《机械原理》课程是机械类专业本科生的一门主干课程。机构运动分析是《机械原理》课程的重要内容之一，针对目前机构运动分析教学与实际工程的差距，基于Matlab进行了教学改革实践。在课堂教学中，将原来图解法和解析法并重改为以解析法为主。针对Matlab 的特点，对课程作业的题目和形式进行了改变。通过教学改革，提高了学生的知识应用能力。

关键词：《机械原理》；机构运动分析；教学改革；Matlab

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）30-0105-02

《机械原理》是机械工程类本科专业的一门专业基础课[1-4]，主要介绍机器运动特性的基本概念和原理。《机械原理》课程应当注重联系实际才能获得较好的效果。随着计算机技术的快速发展，如何在《机械原理》增加计算机辅助设计的相关内容，紧跟科技发展的步伐，成为《机械原理》课程教学改革的重要方向之一。

机构运动分析是机械原理课程的重要内容之一，是在已知机构尺寸及原动件运动规律的情况下，确定机构中其他构件的规律。在工程设计中，机构运动分析用于对已选定尺寸的机构进行运动分析，以确定所设计机构的运动规律是否能满足产品的需要。目前计算机辅助设计已广泛应用于机械产品的机构运动分析，因此引入计算机辅助设计技术是贴近实际，提高学生知识应用能力的关键之一。

Matlab软件具有强大的数值计算能力和高效的工具箱函数[5，6]，在机械工程中得到广泛应用。因此，我们基于Matlab开展机构运动分析的教学改革。机械原理是实践性很强的课程，教学改革的主要工作分为课堂教学的改革和课后作业的改革两个部分。

一、课堂教学的改革

为了将Matlab融入机构运动分析的教学中，需要对现有的课堂教学进行改革，需要在教学内容、教学设计和课件制作等几个方面有针对性地进行调整。

1.教学内容。在原来的机构运动分析部分的教学中，需要介绍矢量图解法和解析法两种方法。矢量图解法作为一种绘图求解的方法，在计算机辅助设计尚未广泛应用于机构运动分析时，是机械工程师进行产品运动分析的一种重要方法。但随着计算机技术的快速发展，矢量图解法已基本被淘汰。由于缺乏合适的软件平台，一直是矢量图解法和解析法两种方法并重。在引入Matlab进行辅助教学后，课程教学中就不需要花费时间介绍矢量图解法了，可以将原来用于矢量图解法的时间加强解析法的教学。运用Matlab进行机构运动分析需要熟悉计算机编程和Matlab软件，因此需要增加Matlab基础教学的内容。虽然在本门课程教学之前会开设C