虚拟样机技术（一）基本信息中文课程名称：虚拟样机技术英文课程名称：VirtualPrototypingTechnology课程编号：0311047学分：2学时：40(其中：理论学时：24上机学时：16)课程性质：必修适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、飞行器制造工程先修课程：《计算机文化基础》、《计算机辅助三维设计》、《画法几何与机械制图》、《计算机绘图》、《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《金属材料及热处理》开课系（教研部）：机械设计教研部执笔：封立耀审核：冯占荣课程简介：《虚拟样机技术》是机械类专业本科学习的专业任选课程。本课程是一门产品设计、机构运动学和动力学、机械原理、计算机仿真技术等的交叉学科，是以应用为主、从事机械产品设计及制造中重要的工程技术基础类课程。本课程强调计算机操作能力、综合运用相关各学科知识的能力以及创新能力的培养。（二）课程目标本课程基本目标是把产品设计与计算机技术相结合进行虚拟产品设计。通过本课程的学习，了解了解并掌握机械动力学分析的基本原理以及相关的基本概念：能够对简单机械系统进行动力学仿真分析，并根据仿真结果的分析机械系统的动力学参数及性能：同时使学生能够结合优化设计技术对机械系统进行优化分析，进一步提高综合设计能力和创新设计能力。课程目标对学生的能力要求如下：1.了解并掌握机械动力学分析的基本原理以及相关的基本概念，掌握ADAMS软件的基本界面及基本操作，掌握虚拟样机仿真分析基本步骤，了解ADAMS软件的扩展模块和ADAMS软件数据库管理。2.掌握ADAMS软件几何建模工具及修改几何形体和构件特性等的应用技术；掌握约束类型、约束工具及定义机构的运动等的应用技术：掌握施加载荷的基本方法，掌握虚拟样机软件ADAMS仿真分析输出，检验样机模型，调试样机等应用技术。3.掌握虚拟样机软件参数化建模基本方法，了解ADAMS/VieW函数的应用以及设计变量的应用：了解参数化分析的基本方法。4.能够对所给三维模型完成实验方案：能够正确分析结果，并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标对毕业要求的支撑关系如下：毕业要求毕业要求指标点课程目标指标点1.2：掌握机械电子工程所需要的工程基础和专业基础知毕业要求1课程目标1识的基本概念和基本理论
虚拟样机技术 （一）基本信息 中文课程名称：虚拟样机技术 英文课程名称：Virtual Prototyping Technology 课程编号：0311047 学分：2 学时：40 (其中：理论学时：24 上机学时：16) 课程性质：必修 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、飞行器制造工程 先修课程：《计算机文化基础》、《计算机辅助三维设计》、《画法几何与机械制图》、《计算机绘图》、 《机械原理》 、《机械设计》 、《理论力学》 、《材料力学》 、《金属材料及热处理》 开课系（教研部）：机械设计教研部 执笔：封立耀 审核：冯占荣 课程简介： 《虚拟样机技术》是机械类专业本科学习的专业任选课程。本课程是一门产品设计、机构运动学 和动力学、机械原理、计算机仿真技术等的交叉学科，是以应用为主、从事机械产品设计及制造中重要 的工程技术基础类课程。本课程强调计算机操作能力、综合运用相关各学科知识的能力以及创新能力 的培养。 （二）课程目标 本课程基本目标是把产品设计与计算机技术相结合进行虚拟产品设计。通过本课程的学习，了解 了解并掌握机械动力学分析的基本原理以及相关的基本概念；能够对简单机械系统进行动力学仿真分 析，并根据仿真结果的分析机械系统的动力学参数及性能；同时使学生能够结合优化设计技术对机械 系统进行优化分析，进一步提高综合设计能力和创新设计能力。 课程目标对学生的能力要求如下： 1.了解并掌握机械动力学分析的基本原理以及相关的基本概念，掌握 ADAMS 软件的基本界面及 基本操作，掌握虚拟样机仿真分析基本步骤，了解 ADAMS 软件的扩展模块和 ADAMS 软件数据库管 理。 2. 掌握 ADAMS 软件几何建模工具及修改几何形体和构件特性等的应用技术；掌握约束类型、约 束工具及定义机构的运动等的应用技术；掌握施加载荷的基本方法，掌握虚拟样机软件 ADAMS 仿真 分析输出，检验样机模型，调试样机等应用技术。 3. 掌握虚拟样机软件参数化建模基本方法，了解 ADAMS/View 函数的应用以及设计变量的应用； 了解参数化分析的基本方法。 4. 能够对所给三维模型完成实验方案；能够正确分析结果，并通过信息综合得到合理有效的结论。 课程目标对毕业要求的支撑关系如下： 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标 毕业要求 1 指标点 1.2：掌握机械电子工程所需要的工程基础和专业基础知 识的基本概念和基本理论。 课程目标 1
课程目标2指标点5.1：掌握解决机械电子工程中复杂问题所需的现代工程毕业要求5课程目标3工具和信息技术工具的使用方法和基本知识：指标点5.2：针对具体机械电子工程的复杂问题，能够选择和使课程目标2毕业要求5课程目标3用合适的现代工具对问题进行模拟分析和预测或控制：指标点4.2：能够针对机械电子工程中具体复杂问题设计实验，毕业要求4课程目标4并对实验数据进行采集、处理和解释：（三）教学内容推荐教学对应的序号教学内容教学要求学时方式课程目标1）掌握多刚体系统动力学建模；单元1：多体动力学基本理论课堂2）了解多柔体系统动力学1）多刚体系统动力学建模；讲授课程目标1建模：了解多体系统动力2）多柔体系统动力学建模；1+6学中的刚性及多体系统动3）多体系统动力学中的刚性：课堂力学方程的求解；4）多体系统动力学方程的求讨论3）树立学生的为实现伟大解。的中国梦而努力学习的情怀。1）掌握ADAMS运动学方单元2：虚拟样机软件ADAMS的课堂程及其求解；基本算法讲授2）了解静力学及线性化分24+课程目标11）ADAMS运动学分析：析及ADAMS求解器算法；课堂2）ADAMS静力学及线性化分析：3）培养学生的重视基础，讨论3）ADAMS求解器算法稳重发展的工匠精神。1）掌握ADAMS的基本界单元3：ADAMS软件简介面及基本操作：1)ADAMS 的基本界面及基本课堂2）了解ADAMS软件的操作；讲授扩展模块及ADAMS数据2）虚拟样机仿真分析基本步课程目标233+库管理；课堂骤;3）培养学生的重视基讨论3）ADAMS软件的扩展模块：础，稳重发展的工匠精4）了解ADAMS数据库管理；神。课堂1）掌握ADAMS的几何建单元4：ADAMS软件几何建讲授模工具：模43+课程目标22）能修改几何形体及构件课堂1）几何建模工具：特性；2）坐标系：讨论3）培养学生的重视基础
毕业要求 5 指标点 5.1：掌握解决机械电子工程中复杂问题所需的现代工程 工具和信息技术工具的使用方法和基本知识； 课程目标 2 课程目标 3 毕业要求 5 指标点 5.2：针对具体机械电子工程的复杂问题，能够选择和使 用合适的现代工具对问题进行模拟分析和预测或控制； 课程目标 2 课程目标 3 毕业要求 4 指标点 4.2：能够针对机械电子工程中具体复杂问题设计实验， 并对实验数据进行采集、处理和解释； 课程目标 4 （三）教学内容 序号 教学内容 教学要求 推荐 学时 教学 方式 对应的 课程目标 1 单元 1：多体动力学基本理论 1）多刚体系统动力学建模； 2）多柔体系统动力学建模； 3）多体系统动力学中的刚性 ； 4）多体系统动力学方程的求 解。 1）掌握多刚体系统动力学 建模； 2）了解多柔体系统动力学 建模；了解多体系统动力 学中的刚性及多体系统动 力学方程的求解； 3）树立学生的为实现伟大 的中国梦而努力学习的情 怀。 6 课堂 讲授 + 课堂 讨论 课程目标 1 2 单元 2：虚拟样机软件 ADAMS 的 基本算法 1）ADAMS 运动学分析； 2）ADAMS 静力学及线性化分析； 3）ADAMS 求解器算法 1）掌握 ADAMS 运动学方 程及其求解； 2）了解静力学及线性化分 析及 ADAMS 求解器算法； 3）培养学生的重视基础， 稳重发展的工匠精神。 4 课堂 讲授 + 课堂 讨论 课程目标 1 3 单元 3：ADAMS 软件简介 1）ADAMS 的基本界面及基本 操作； 2）虚拟样机仿真分析基本步 骤； 3）ADAMS 软件的扩展模块； 4）了解 ADAMS 数据库管理； 1）掌握 ADAMS 的基本界 面及基本操作； 2）了解 ADAMS 软件的 扩展模块及 ADAMS 数据 库管理； 3）培养学生的重视基 础，稳重发展的工匠精 神。 3 课堂 讲授 + 课堂 讨论 课程目标 2 4 单元 4： ADAMS 软件几何建 模 1）几何建模工具； 2）坐标系； 1）掌握 ADAMS 的几何建 模工具； 2）能修改几何形体及构件 特性； 3）培养学生的重视基础， 3 课堂 讲授 + 课堂 讨论 课程目标 2
稳重发展的工匠精神。+3）修改几何形体及构件特性。作业练习课堂讲授1）掌握约束类型；+单元5：约束机构2）掌握约束工具；课堂课程目标2523）能定义机构的运动；1）约束类型；讨论4）培养学生理论联系实际2）约束工具；+的能力。3）定义机构的运动作业练习课堂1）能对虚拟样机正确施讲授加载荷：单元6：施加载荷+2）了解不同载荷的特点1）施加载荷；课堂课程目标2和性能；262）不同载荷的特点和性能；讨论3）了解柔性连接；3）柔性连接。+4）培养学生理论联系实作业际的能力。练习课堂1）掌握正确检验样机模型讲授及调试样机的方法；+单元7：仿真分析、调试与2）掌握样机仿真分析和实课堂验；后处理3）掌握仿真过程中参数的讨论1）检验样机模型；设置72课程目标2+2）调试样机；4）掌握仿真曲线的建立与作业3）样机仿真分析和实验；处理；4）仿真过程中参数的设置；练习5）培养学生解决问题和分5）仿真曲线的建立与处理+析问题的能力和理论联系案例实际的能力。分析课堂1）掌握ADAMS/view设讲授单元8：ADAMS参数化建模计函数及运行函数：+与设计2）了解ADAMS/solver函课堂数；课程目标3961）ADAMS/view设计函数：讨论3）培养学生解决问题和2）ADAMS/view运行函数：+分析问题的能力和理论联3）ADAMS/solver函数。作业系实际的能力。练习1）掌握ADAMS参数化课堂单元9：ADAMS参数化分析分析；讲授与优化设计2）了解ADAMS设计研课程目标3+1）参数化分析；究和实验设计；92课堂X2）设计研究；3）了解ADAMS优化设课程目标4讨论计;3）实验设计；+4）培养学生的耐心细4）优化设计。作业致、精益求精工匠精神
3）修改几何形体及构件特性。 稳重发展的工匠精神。 + 作业 练习 5 单元 5 ：约束机构 1 ） 约束类型； 2）约束工具； 3）定义机构的运动 1 ）掌握约束类型 ； 2 ）掌握约束工具 ； 3 ） 能定义机构的运动 ； 4 ）培养学生理论联系实际 的能力 。 2 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 作业 练习 课程目标 2 6 单元 6 ：施加载荷 1 ） 施加载荷 ； 2 ）不同载荷的特点和性能 ； 3 ） 柔性连接 。 1）能对虚拟样机正确 施 加载荷； 2）了解不同载荷的特点 和性能； 3）了解柔性连接 ； 4）培养学生理论联系实 际的能力。 2 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 作业 练习 课程目标 2 7 单元 7 ：仿真分析 、调试与 后处理 1） 检验样机模型 ； 2 ）调试样机 ； 3）样机仿真分析和实验； 4）仿真过程中参数的设置； 5）仿真曲线的建立与处理 1 ）掌握正确检验样机模型 及调试样机的方法； 2）掌握样机仿真分析和实 验；3）掌握仿真过程中参数的 设置4）掌握仿真曲线的建立与 处理 ； 5）培养学生解决问题和分 析问题的能力和理论联系 实际的能力。 2 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 作业 练习+ 案例 分析 课程目标 2 8 单元 8 ：ADAMS 参数化建模 与设计 1 ）ADAMS/view 设计函数； 2 ）ADAMS/view 运行函数； 3 ）ADAMS/solver 函数。 1 ）掌握 ADAMS/view 设 计函数及运行函数； 2）了解 ADAMS/solver 函 数 ； 3）培养学生解决问题和 分析问题的能力和理论联 系实际的能力。 6 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 作业 练习 课程目标 3 9 单元 9 ：ADAMS 参数化分析 与优化设计 1）参数化分析； 2）设计研究； 3）实验设计； 4）优化设计 。 1 ）掌握 ADAMS 参数化 分析； 2）了解 ADAMS 设计研 究和实验设计 ； 3 ）了解 ADAMS 优化设 计；4）培养学生的耐心细 致、精益求精工匠精神 。 2 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 作业 课程目标 3 + 课程目标 4
练习+案例分析（四）实践教学安排项目实验实验每组实验项目实验类型课程目标学时编号要求人数ADAMS/View程序界面2必修验证性课程目标41及窗口设置课程目标422验证性必修1ADAMS软件几何建模课程目标432验证性必修约束机构1课程目标42必修4施加载荷验证性课程目标452验证性选修仿真分析、调试与后处理I课程目标42必修6验证性1ADAMS参数化建模与设计课程目标472必修验证性ADAMS柔性体设计与分析课程目标4必修82验证性ADAMS优化分析1舰载飞行器降落的运动仿真课程目标498设计性选修与分析合计24必修学时：16选修学时：8（五）教学方法与习题要求本课程教学采用的课堂讲授、课堂讨论、案例分析、课内练习、上机实验和课外练习的方式，大力推进启发式、探究式、讨论式和参与式教学，通过引入“翻转课堂”、加强师生互动，推动课堂教学的主体从“以教为主”向“以学为主"转变。下表列出了本课程目标与教学环节对应的关系矩阵。教学环节课程目标课堂案例作业课外课堂课内讲授讨论分析练习讨论实验VV1课程目标1VVV2VLV课程目标2VVVVV31课程目标3V4VVV课程目标4（六）考核方式及成绩评定考核方式：本课程采用多元化考核方式进行课程成绩评定，包括课堂讨论、作业、实验考察、期末考试等，以百分制计
练习 + 案例 分析 （四）实践教学安排 项目 编号 实 验 项目 实验 学时 实验类型 实验 要求 每组 人数 课程目标 1 ADAMS/View 程序界面 及窗口设置 2 验证性 必修 1 课程目标 4 2 ADAMS 软件几何建模 2 验证性 必修 1 课程目标 4 3 约束机构 2 验证性 必修 1 课程目标 4 4 施加载荷 2 验证性 必修 1 课程目标 4 5 仿真分析、调试与后处理 2 验证性 选修 1 课程目标 4 6 ADAMS 参数化建模与设计 2 验证性 必修 1 课程目标 4 7 ADAMS 柔性体设计与分析 2 验证性 必修 1 课程目标 4 8 ADAMS 优化分析 2 验证性 必修 1 课程目标 4 9 舰载飞行器降落的运动仿真 与分析 8 设计性 选修 1 课程目标 4 合 计 24 必修学时：16 选修学时：8 （五）教学方法与习题要求 本课程教学采用的课堂讲授、课堂讨论、案例分析、课内练习、上机实验和课外练习的方式，大 力推进启发式、探究式、讨论式和参与式教学，通过引入“翻转课堂”、加强师生互动，推动课堂教学 的主体从“以教为主”向“以学为主”转变。下表列出了本课程目标与教学环节对应的关系矩阵。 课程目标 教学环节 课堂 讲授 课堂 讨论 案例 分析 作业 练习 课内 实验 课外 讨论 1 课程目标 1 ✓ ✓ 2 课程目标 2 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 3 课程目标 3 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 4 课程目标 4 ✓ ✓ ✓ ✓ （六）考核方式及成绩评定 考核方式：本课程采用多元化考核方式进行课程成绩评定，包括课堂讨论、作业、实验考察、期 末考试等，以百分制计
最终成绩=课堂讨论10%+作业30%+实验考察20%+期末考试40%。建议对应的课程考核依据考核/评价细则分值目标1）根据每个实验的实验完成情况和实验报告质量按实验成绩评定标准给分，20实验满分100分，取各次实验成绩的平均值课程目标4作为此环节的最终成绩。折算后的满分20分；作业以课堂练习为主，按每个课堂练习的完成的正确情况及熟练程度现场打课程目标1作业30分，满分100分，取各次实验成绩的平均课程目标2值作为此环节的最终成绩，折算后的满课程目标3分30分；1）结合教学进度安排课堂讨论性的阶段课程目标1考核，考查学生对相关知识的掌握程度；课堂讨论10课程目标23）按平时成绩评定标准与依据表给分，课程目标3满分100分，折算后的满分10分。（1）卷面总分100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例（40%）计入总评成绩。2）主要考核多体动力学基本理论，虚拟样机软件ADAMS的基本知识及基本操作、ADAMS的仿真分析、调试与后课程目标1处理，ADAMS参数化建模、设计和分课程目标2析。期末考试40课程目标3考试题型为：判断题、选择题、填空题、名词解析、简答题。其中，建议对应课程目标1的试题分数占总分的30%：对应课程目标2的试题分数占总分的50%；对应课程目标3的试题分数占总分的20%，题型以理解性质的题为主。课堂讨论成绩评定标准与依据指标与依据考核项目/权重90～100(A)0~59(E)80~89(B)70~79 (C)60~69 (D)积极参加讨积极参加讨参加讨论，能能够认真倾听，论，清晰表达论，清晰表达够表达观点，并表达出参与讨观点，问题分观点，问题分问题分析基本在讨论现场未课堂讨论/1.0论的欲望。勉强析正确。能够合理。能够出现。析基本正确。能支撑课程目很好的支撑课般化的支撑课能较好的支撑标。程目标。课程目标。程目标。作业成绩评定标准与依据
最终成绩=课堂讨论 10%+作业 30%+实验考察 20%+期末考试 40%。 考核依据 建议 分值 考核/评价细则 对应的课程 目标 实验 20 1）根据每个实验的实验完成情况和实 验报告质量按实验成绩评定标准给分， 满分 100 分，取各次实验成绩的平均值 作为此环节的最终成绩。折算后的满分 20 分； 课程目标 4 作业 30 作业以课堂练习为主，按每个课堂练习 的完成的正确情况及熟练程度现场打 分，满分 100 分，取各次实验成绩的平均 值作为此环节的最终成绩，折算后的满 分 30 分； 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课堂讨论 10 1）结合教学进度安排课堂讨论性的阶段 考核，考查学生对相关知识的掌握程度； 3）按平时成绩评定标准与依据表给分， 满分 100 分，折算后的满分 10 分。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 期末考试 40 （1）卷面总分 100 分，以卷面成绩乘以 其在总评成绩中所占的比例（40%）计入 总评成绩。 2）主要考核多体动力学基本理论，虚 拟样机软件 ADAMS 的基本知识及基本 操作、ADAMS 的仿真分析、调试与后 处理，ADAMS 参数化建模、设计和分 析。 考试题型为：判断题、选择题、填空题、 名词解析、简答题。其中，建议对应课程 目标 1 的试题分数占总分的 30%；对应 课程目标 2 的试题分数占总分的 50%； 对应课程目标 3 的试题分数占总分的 20%，题型以理解性质的题为主。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课堂讨论成绩评定标准与依据 考核项目 /权重 指标与依据 90～100（A） 80～89（B） 70～79（C） 60～69（D） 0～59（E） 课堂讨论/1.0 积 极 参 加 讨 论，清晰表达 观点，问题分 析正确。能够 很好的支撑课 程目标。 积 极 参 加 讨 论，清晰表达 观点，问题分 析基本正确。 能较好的支撑 课程目标。 参加讨论，能 够表达观点， 问题分析基本 合理。能够一 般化的支撑课 程目标。 能够认真倾听， 并表达出参与讨 论的欲望。勉强 能 支 撑 课 程 目 标。 在讨论现场未 出现。 作业成绩评定标准与依据