计算机辅助设计与工程实验基地建设规划.doc

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1、计算机辅助设计与工程实验基地建设规划 计算机辅助设计与工程实验基地的建设不仅是教学改革的要求也是时代的要求。不断完善的实验室，将对开导同学生的创造性思维提供了物资基础，同时也激发了同学们的学习兴趣。3.1.1基地建设目标 基地建设以转变实验教育思想，更新实验教学观念为先导，以满足对大学生进行科学素质教育要求、培养适应21世纪社会发展需求的高素质人才为目标，以“五个层次”(即预备引导实验、基础性实验、研究性实验、设计性实验和创新性实验)为构架，以机械设计为主线，拓宽基础实验，迅速扩展综合设计型，研究创新型实验，着重培养学生的综合设计、创新意识以及工程实践能力。把实验基地建设为既具有先进的教学功能

2、，又具有一定的设计开发扩展功能的实践基地，使创新性、综合性、设计型实验超过总实验项目数的百分之八十。同时，使实验基地形成网络化的实验体系和管理体系，以具有较强的进一步发展和开放能力。建立以培养学生综合设计能力和创新意识为主线的面向国民经济和社会发展需要的机械课程实验新体系。 为学生提供理论与实践相接合、拓宽知识面且反映现代科技发展和社会需求变化的计算机辅助设计与工程实践训练基地。成为学生灵活运用所学知识自我学习、掌握新技术和新方法、并在此基础上积累设计基础理论、创新设计实践和团队工作经验的集系统学习和个性发展为一体的学习基地，提供培养创新意识和个性发展的良好环境。系统地培养学生综合设计能力、发

3、明和创造能力,同时也增强了同学对各种机构的感性认识。 提高学生敏锐洞察力和创新设计能力。建成一个支持学生课外科技活动、机械设计大奖赛的技术支撑平台。3.1.2 基地建设思路 立足本科教育，培养应用型、创新型的人才。 树立先进的人才质量观，建立以培养学生综合设计能力为主线的机械设计实验新体系。 以机电一体化产品的设计为主体，提供创新意识和工程实践能力的培养环境。 将传统的单一性、演示型、验证性实验更新为开放性、综合性、设计型、创新型实验，促使学生从课目分科学习向工程实际综合、从知识积累向能力生成转化。 为学生提供激发创新思维、学习和实施创新设计的工程环境。 实验教学从以教师为基地转变成以学生为基

4、地，从强调学术性转变为强调理论与实践相结合和应用性。3.1.3 基地组成简介3.2 优秀设计实例展室3.2.1 建设目标 创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。让学生在多种产品的创新历程中感受创新设计的基本规律，激发创造激情。内容设置 优秀设计实例展室是体会设计和发明创造过程的一个窗口，在室内展示了利用不同发明技法创造出的产品和本校师生的一些设计作品，从中可以体会到设计以及发明创造的规律及思维火花的爆发点。同时通过典型产品的剖析可以发现发明以及创新设计并不神秘，她就在您的身边，只要仔细观察、科学的思考，创造和成功的大门会向您开启。 优秀设计实例展室中分析了实现同一功能的多种原理方

5、案，满足同一功能的各种结构等的典型产品设计实例。在多种产品的发展历程中，揭示了发明创造与社会背景的相互关系以及人类思维螺旋上升的历程。此外展室设立的常见机构专柜以及针对典型设计产品的剖析，对学习机械原理和机械设计系列课课程以及理解所展示的创新设计作品的设计思想和原理会有更直接的帮助。3.3 创新设计与实践实验室3.3.1 建设目的与目标为了培养学生的创造设计能力和团队精神，提高学生综合利用知识解决实际问题的能力及动手能力。实验室为学生提供了多种搭接设备，学生可根据功能要求，自己进行方案设计，并将自己设计的方案亲手按比例组装成实物模型，模拟真实工况动态演示，直观调整，验证并改进设计方案。其实验打

6、破传统的演示性、验证性、单一性实验的模式，建立新型的设计型、创新型、综合性的实验体系。3.3.2 建设内容及开设的实验项目1.机构创新设计与实践实验学生在学习机械设计(1)课程的基础上，根据机械的功能要求，对机构进行总体方案设计,实验室为学生准备了机构组装台，按比例组装所设计的机构，并观察其运动情况,验证其设计是否满足功能，同时对其做进一步地改进设计。 2.结构创新设计与实践实验学生在学习机械设计(2)课程的基础上,根据设计要求，利用结构组装台采用较少的零件，组合设计与装配出各种的典型轴系结构。通过亲自动手组装,进一步熟悉和掌握结构设计的基本内容与方法。 3.机电系统创新设计与实践实验机电系统

7、创新设计装置包括机构、结构以及电子控制系统部分。通过机电系统的创新设计与实践，使学生对机械系统有一个综合的、全面的了解，培养学生综合运用所学机械、电子、计算机等知识进行机械系统总体方案设计的能力。3.4 机械分析实验室3.4.1建设目标 通过实际机械机构、结构的拆装分析，使学生建立机械功能与结构尺寸、公差配合、工艺等相关因素之间的联系。丰富学生对机械机构、结构及机械系统知识的感性认识，培养学生的实际动手能力和科学素养,锻炼学生的创新思维。3.4.2 建设思路 1.改变传统的与教材密切配合的验证性实验,开发具有启发性、综合性、创新性的实验。这些实验既可配合教学工作同步进行，又可独立于课堂之外供学

8、生选修。 2.适应不同水平、不同专业的学生,将实验分为三个层次，即：基础型实验、设计型实验、研究型实验。 3.4.3 发展规划 不断添加新的机电一体化与智能化的设备；加强多媒体与网络教学的开发。3.4.4 实验内容设置 1.机构分析实验。 主要目的：培养学生将实际机械结构转化为抽象理论模型以及将理论模型设计为实际机构的能力。 2.机械结构分析实验。 主要目的：加深对机械结构的认识、提高设计工作中提出合理结构的能力、提高对实际机械机构优劣性的评判能力。 3.系统分析实验。主要目的：了解机械系统的组成、系统功能实现的方法、各系统之间的联系与协调，建立系统优化的概念。 机械分析主要设备：典型零部件展

9、示柜、增力机构、缝纫机系列、发条玩具、录音机录放机机芯、恒速装置、常用电动工具、微型刨床、微型插床、办公机电设备、日用典型器械、包装机械等丰富的设备。同时备有各类教学录象带和自行开发的教学多媒体软件。3.4.5 开设的主要实验 1.常用机构分析及运动简图测绘2.机械运动简图测绘3.齿轮范成原理实验4.齿轮范成实验5.齿轮基本参数测定6.传动机构的分析与测绘7.机械零件的失效分析8.轴承结构9.轴系结构测绘10.轴系结构分析和测绘11.机械零部件的结构分析12.自行车变速轴的拆装与结构分析13.减速器的拆装和结构分析14.机械分析实践3.4.6 设备与工具机械零件展柜：螺纹联接、轴毂联接、滚动轴

10、承（2）、滑动轴承、轴系结构（2）、联轴器、离合器、齿轮结构、传动、链传动、蜗杆传动、弹簧 机构展台 ：玩具： 电动救火车、电动挖土车、火车组合、发条玩具、音乐盒机芯水果削皮机： 普通式、带卸果装置式、半开螺母切片式 风扇： 摇头风扇、鸿运风扇缝纫机： 脚踏式缝纫机（3）、手动缝纫机、电动小缝纫机 千斤顶 ：立式油压千斤顶、卧式油压千斤顶。机械手： 俯仰式、升降式、人造假手、工业机械手。其它： 软驱、光驱、录音机、指南车 机械部件展台：减速器： 单级蜗杆减速器、摆线针轮减速器、两级同轴式齿轮减速器、两级斜齿轮减速器、圆锥圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮卷筒机构 电机减速器： 齿轮电机减速器

11、、蜗杆电机减速器 其它： 自行车加快轴、轴系拼装 机械系统展台：机床：牛头刨床、插床 电动工具： 电刨、电钻 办公器具： 点钞机、针式打印机（4） 其它： 手拉葫芦、假肢拆装分析工具 ：扳手类： 内六角扳手一套、外六角扳手一套、活络扳手一套 螺丝刀类： 小十字螺丝刀、中十字螺丝刀、大十字螺丝刀、大一字螺丝刀、中一字螺丝刀、小一字螺丝刀钳子类： 小涨钳、中涨钳 锤子类： 皮锤（小号）、铁锤测量工具： 卷尺、卡尺、钢尺（20cm） 其它： 轴承拔子（小号）、小台钳3.5 性能设计与分析实验室3.5.1 建设目标 培养学生现代综合设计能力，使学生掌握机械性能实验方案设计、测试原理与方法以及实现机械性

12、能的途径。 3.5.2 建设思路力求从以往单纯的验证分析型实验向设计型实验和创新研究型实验转变，本着满足不同层次学生需要，充分挖掘学生的潜能，激发学生学习的积极性、主动性和创造性，配备了多种实验装置和性能测试仪器。3.5.3 实验内容设置实验室具有机械性能测试与设计系列实验和创造性设计实验平台，其中包括多种执行机构、原动机、传动系统、传感器、微型计算机及数据采集分析处理系统，可完成多种机械性能参数测试与设计实验。主要实验测试对象为传动系统、连接系统、四杆机构、曲柄滑块机构和空间伸展机构。学生根据机械性能要求，利用所学课程知识，设计实验方案，自组实验装置，进行机械性能测试实验。通过实验，使学生了

13、解机械具有哪些性能、应采用何种测试方法、影响这些性能的因素以及改进机械性能的途径，获得机械设计、测试技术、自动化、传感器、计算机、智能材料等多学科知识，培养学生实验设计能力和操作技能，掌握数据采集和计算机辅助分析能3.6 计算机辅助设计实验室3.6.1 建设目标 让学生认识计算机辅助设计的过程及特点，为学生实践计算机辅助设计各环节提供硬件及软件环境。达到培养学生运用所学知识，从技术、经济和社会环境等综合因素入手，以保证产品功能为目标，提出问题、创造性地解决问题的综合能力。3.6.2 建设内容1.建立机械设计网络多媒体教学系统；2.建立各种机构及零件库网络系统；3.建立计算机辅助机械方案设计平台

14、；4.建立机械系统计算机辅助分析平台；5.建立机械系统设计方案评价平台；6.建立学生课外科技活动管理和组织网络；7.建立计算机创新设计与分析平台；3.6.3实验内容方案创新设计：机构、结构以及系统方案设计的解析和计算仿真3.7 计算机辅助设计与工程研究室3.7.1 建设目标 为教师提供科研的基地。3.7.2 主要科研成果计算机辅助设计与工程实验基地及CAD研究室的教师多年来，在搞好机械基础教学工作的同时，为推进机械设计及理论学科的发展，在现代设计理论与方法、机构学与机械动力学、计算机辅助设计等专业方向上，开展了广泛的基础理论研究和应用技术研究。特别是目前，科学技术不断向着综合型、交叉型发展，“

15、基地”教师也在计算机辅助设计与工程等等领域取得喜人成果。申请发明专利多项，98年一来发表论文30余篇，推出新技术产品多项。长期的科研实践活动，不但为机械设计及理论学科的发展和国民经济建设做出了贡献，也提高了师资队伍的水平，丰富了机械基础教学的内容，促进了教学水平的提高。3.7.3 主要研究方向现代设计理论与方法 机构学与机械动力学 计算机辅助设计北京机械工业学院机械设计制造及其自动化专业 计算机辅助设计与工程 方向教学计划进程课程类别课程名称学分课内学时其中建议学期及周学时分配试验上机一14.5二14三17四17五16六13七12八学生必须选修的课程门数为： 学生必须至少取得的学分为：机械系统

16、设计机械设计学有限元与优化仿真分析可靠性与产品寿命预测产品建模与仿真分析现代设计方法计算机辅助设计CAD创新设计Visual basic系统优化设计计算机辅助设计CAM机电一体化机械设计与CAD实验室购置设备计划清单 王科社 20050921序号设备名称,型号估计价格和制造厂用途设备简介1计算机辅助产品创新软件InventionTool 2.0100000.00河北工业大学TRIZ研究中心用于创新设计实践实验室为学生的创新设计，参加创新设计竞赛服务, 只有计算机辅助创新技术才能帮助学生在解决技术问题和产品开发过程中有效地利用TRIZ工具、知识库和技术系统的进化模式。计算机辅助创新软件加速了产品

17、创新过程并确保获得可能的满足要求的解决方案。计算机辅助产品创新软件 InventionTool 2.0 是国内首次开发出的计算机辅助概念设计创新软件。该软件由河北工业大学创新设计研究所开发。软件包含三个模块：技术进化模块、效应模块、冲突解决原理模块，分别与TRIZ理论中技术进化、效应、冲突解决原理相对应。冲突解决原理模块(包括标准工程参数和发明原理) 技术进化模块(包括进化模式和进化路线) 效应模块(包括功能分类、物理、化学和几何效应及相关实例)计算机辅助产品创新软件InventionTool 2.0将TRIZ中的概念、原理、工具与知识库紧密结合，应用该软件设计者能充分利用全世界优秀的工程设计

18、实例，为正在开发中的产品提供设计参考，使设计快速、有效、高质量地完成。树视图清晰显示工程参数、进化模式及效应可扩展的用户知识库允许用户添加新的发明原理、概念和实例，作为后续创新工作的工程实例解决方案及应用过程的完整描述软件可以将每一阶段产生的新概念以报表文档的形式输出，有助于数据的交流和使用2创新设计模型制作中心建设用设备 迷你加工中心UNIMATI WOKSHOP75000.00北京崇宝欧美科贸有限公司(由美国谢兰公司生产制造)用于创新设计实践实验室为学生的创新设计，参加创新设计竞赛服务迷你加工中心由一系列安全、益智、可靠的多功能、组合式的加工设备组成，可加工多种材料，如：各种木材、有机玻璃

19、、塑胶材料、集成电路板等，为使用者提供了无限的想象、创意空间及创意制作、实现理想的条件。模型制作中心，让学生和老师“在知行合一的理念下，做出自己的产品，并发现自己的才华”，“在理论与实践、知识与行动的结合中获得成就感！” 3ZHSY型机构运动参数测定与机构动平衡综合试验系统75000.00武汉易普公司华理科技应用研究所用于设备性能分析实验室机构运动参数测定与机构动平衡综合试验是一个应用多学科知识的活动过程，能使学生掌握分析机构运动特性及动力特性的方法、建立良好的机电一体化和工程测试的概念，培养学生独立的工程应用实践能力、理论分析能力和主动学习的能力。功能与特点：本试验系统是一个综合性试验系统，

20、其综合性表现在以下方面：知识的综合。综合应用了多学科知识（包括机械学、传感技术、数据采集和信号分析技术、计算机技术），解决机构运动及动力特性测试问题；试验项目的综合性。该试验系统可供学生完成机构运动参数测定与机构动平衡综合试验，此二种实验互相关联。学生可根据自己的设想拟定不同的试验路线，获得不同试验结果。该试验系统包含试验台与信息感知、数据采集与信号分析系统。试验台设计独特、功能综合、结构新颖；信息感知、数据采集与信号分析系统是由先进的传感仪表及数据自动采集和信号处理系统所组成。技术的先性与应用的广泛性不仅可用于本试验系统，而且可用于有关性能测试与信号分析（如振动与噪声信号分析等）。试验系统中

21、的机构运动学及动力学参数（如杆长、构件质量、质心位置等）可按需要在一定范围内调节，方便学生从试验中获取对机构性能产生规律性影响的运动参数。 试验应用领域：曲柄滑块机构运动参数（线位移、转速、加速度等）测定分析试验；曲柄滑块机构动平衡试验（机构惯性力对机座的平衡试验）；曲柄滑块机构运动学参数测定及机构动平衡综合试验；曲柄摇杆机构运动参数（大角位移、转速、加速度等）测定分析试验；曲柄摇杆机构动平衡试验；曲柄摇杆机构运动参数测定及机构动平衡综合试验；信号感知、数据采集与信号分析系统在相关机械性能试验中的应用。4打印机 HP30304600.00学生试验资料的打印与复印5慧鱼创新系统131811.00

22、德国慧鱼集团(上海慧鱼国际贸易有限公司)由机械构件，微型电机，传感器（光敏，热敏，磁敏，触敏等），气动元件，电脑接口板及控制软件等组成的慧鱼创新系统，堪称机械设计，电子工程，工业自动化及自动控制等专业课程实验的最佳载体，并可以在实验过程中，对机械传动，机械加工，气动技术，电子电路，软件编程等相关知识有更深刻的理解。购置5套, 用于学生创造力培养 PLC、电脑编程培训和验证 教育演示及试验 工业模拟及培训,目前已购置一套,不能满足要求6JDI-A组合式轴系结构设计实验箱（铝合金）JDI-A组合式轴系结构设计实验箱（钢件铸铁件）8000.00湖南长庆机电科教有限公司补充目前实验设备的数量不足和替换

23、目前损坏的、性能下降的设备该实验箱能够方便的组合三十一种以上的轴系结构方案，具有内容系统方案多样的特点，同时还可利用两块底板处于不同位置（同一平面或垂直平面），实现创意组合及相互传动。学生可以在实验老师的指导下，按图选取零件和标准件进行组装分析，也可以另行设计新的方案组装。7ZCJ-A型专供拆装实验用的减速器系列21370.00湖南长庆机电科教有限公司补充目前实验设备的数量不足和替换目前损坏的、性能下降的设备8ZNH-A/3凸轮机构实验台37000.00湖南长庆机电科教有限公司补充目前实验设备的数量不足和替换目前损坏的、性能下降的设备9JCY-C创意组合机械系统搭接综合实验台68000.00湖

24、南长庆机电科教有限公司(由清华大学精密仪器与机械制造学研究设计（美国轴系）用于创新设计实践实验室为学生的创新设计，参加创新设计竞赛服务一、实验目的和意义通过实验将枯燥的机械概念通过实体的运行得到直观体现。使学习者获得学习的兴趣和理论概念的巩固。通过实验使学习者建立起清晰的机械装配、安装调整及同轴度、平行度等形位公差的概念。通过实验获得对分析、评判处理机械加工误差、装配误差等系统综合误差对机械传动性能影响的实际能力。通过实验使学习者学会和掌握机械工卡量具的使用和获得长度测量、角度测量等尺寸与形位公差测量的相关知识。该设备可供6-8个学生双面操作，零件存放有序，便于实验和管理。二、实验内容实验一、

25、机械传动系统的组成实验二、链联接的安装与测量实验三、动力传输系统的安装实验四、V型带传动的安装与调节实验五、链传动的安装与调节实验六、直齿轮传动的安装与调节实验七、多轴传动的安装与调节实验八、符合标准与加工超差传动件的性能对比分析实验九、有轴向力传动零件的搭接与运转分析实验十、曲柄摇杆工作系统的搭接、运转与分析实验十一、曲柄滑块工作系统的搭接、运转与分析实验十二、带传动与齿轮传动组合实验十三、齿轮传动与链传动组合实验十四、带与链传动组合实验十五、V带传动与曲柄滑块机构组合实验十六、链传动与曲柄连杆机构组合10ZNH-B平面机构创意组合测试分析实验台50000.00湖南长庆机电科教有限公司用于创

26、新设计实践实验室为学生的创新设计，参加创新设计竞赛服务ZNHB平面机构创意组合测试分析实验台是专门为高等院校本专科学生进行机构运动系统方案创新设计，培养学生的综合设计能力、创新能力、运动测试分析能力和实践动手能力而研制的一种新型的综合实验台。该实验台能完成平面机构运动方案创新组合设计、拼装;运动控制和测试分析。实验台实验项目集成度高，构思巧妙，机构拼装便利，尺寸精度高，固定运动副定位准确，运动测试数据可靠，能较好地完成从机构运动方案创新设计、拼装到运动测试分析全过程。教学实践表明:该实验台值得在高等院校中推广使用。一、实验台特点 该实验台参照机构组成原理杆组迭加原理设计而成，有助于学生对机构组

27、成原理杆组概念的进一步理解和强化，为今后进行机构运动方案创新设计奠定坚实的基础。 该实验台由机架、装拆平台、电动机、皮带传动装置、低副杆组、凸轮、齿轮齿条、槽轮、各种回转副、移动副等基本构件和联接件组成，可接装13种机构运动方案。 实验台设计巧妙，能确保组成机构的各个运动构件在运动中不会发生干涉。零部件通用性好，种类少，便于学生实验操作和教师对实验设备的管理。 实验台机构拼装方式灵活，固定运动副位置在平面坐标上可以任意调节，机架平台上的刻度尺寸可以确保位置调整准确。零部件外形尺寸适中，加工精度高，外形美观。实验台配有ZNHB平面机构创意组合测试分析测试仪，采用USB接口与计算机高速连接。该仪器

28、采用先进的超高亮、宽视角液晶显示屏，全中文显示，清晰、直观;采用PC104总线，具有抗干扰能力强，结构坚固、抗震动的特性，确保了仪器的高可靠性。可根据用户选配各种国际流行的标准接口。 信号采集使用了直线位移传感器和多个角位移传感器，安装位置可以根据测试需要准确安装，可实现对主、从动件的回转运动和直线运动进行运动检测。 实验系统开发了平面机构设计运动分析测试综合软件，可以显示机构运动参数(位移、速度、加速度)的适时变化曲线。11CX-10B机械创新设计陈列柜86000.00湖南长庆机电科教有限公司(与清华合作研制)用于创新设计实践实验室为学生的创新设计，参加创新设计竞赛服务CX-10B机械创新设

29、计陈列柜是清华大学国家工科基地机械基础实验中心结合国内外最新的创新教析、创新产品设计的一套内容丰富、图文并茂的教学展示柜。该陈列柜采用各种国内外设计新颖的机电产品或模型，配合相应的图文资料，介绍机械创新设计的基本原理与方法，对于启迪创新思维，提高机械创新意识与创新设计能力具有重要的作用。其优点是增加模型或实物数量，精选富有创造性的机电类新产品，图文展示力求精炼;布局更加科学合理;解说词更具启发。各柜装有语音芯片单、单片机、手动控制盒及音箱，另配红外线遥控器，用来控制模型的动作和播音，使模型动作与讲解的控制方式理加方便灵活。是理工科院校创建“创新教育基地”或“创新设计实验室”不可缺少的教学设备。12合计656781.00 11