凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

包海濤，王殿龍，楊 睿，劉 新，高 媛，陳慶紅

（大連理工大學(xué) 國家級機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，遼寧 大連 116023）

第4 次工業(yè)革命帶來了新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)、新機(jī)遇的挑戰(zhàn)，教育部于2017 年啟動了“新工科”人才培養(yǎng)的規(guī)劃[1-3]。在此大背景下，教育部對本科畢業(yè)生能力要求中，非常強(qiáng)調(diào)解決復(fù)雜工程問題的能力，這就需要學(xué)生能對所學(xué)知識綜合分析與運(yùn)用。這一能力的獲得與學(xué)生工程實(shí)踐是分不開的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是一種重要的實(shí)踐方式。

凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛，屬于一種常見而又非常重要的機(jī)構(gòu)類型[4-5]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)也是機(jī)械基礎(chǔ)的一項(xiàng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，國內(nèi)各高校對此實(shí)驗(yàn)均有所涉及。目前該實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)思想較為落后，不太適合新工科背景下機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要[6-8]。為此根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際需要，本文自主研發(fā)了全新的凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，用于教學(xué)實(shí)際取得了良好的教學(xué)效果。

1 凸輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)在需求

無論是市售還是自研的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一個(gè)核心目標(biāo)就是必須要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，要體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)開展的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思想、教學(xué)設(shè)計(jì)。這也是實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)之初要優(yōu)先考慮的問題。以下根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況，說明凸輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求情況，這些也是實(shí)驗(yàn)平臺開發(fā)的前提。

1.1 教學(xué)內(nèi)容總體需求

實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動成功開展的評價(jià)準(zhǔn)則應(yīng)該為：實(shí)驗(yàn)是否調(diào)動了學(xué)生的參與的積極性，學(xué)生是否能主動介入并完成相關(guān)任務(wù)。教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，決定著教學(xué)思想能否成功落實(shí)和教學(xué)活動能否成功開展。

傳統(tǒng)的凸輪實(shí)驗(yàn)側(cè)重于對原理和性質(zhì)的呈現(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)著眼在單一理論，驗(yàn)證色彩濃厚。由于未從綜合應(yīng)用層次上設(shè)計(jì)，因此不利于學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)。比較好的舉措是按照項(xiàng)目研究模式，開展了課題式探究型實(shí)驗(yàn)[9-10]。

大連理工大學(xué)機(jī)械工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行相關(guān)教學(xué)改革的一個(gè)重要方向就是：根據(jù)教學(xué)大綱要求，將包括凸輪在內(nèi)的各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容規(guī)劃為多個(gè)小課題，進(jìn)行探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課題研究的核心是根據(jù)研究的目標(biāo)和任務(wù)，確定相應(yīng)的步驟和方法。同樣，步驟和方法也會隨著研究的進(jìn)程改變。這增加了問題的難度和不確定性，這種不確定性的存在，體現(xiàn)了研究的意義和價(jià)值。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中沒有明確要求的步驟和方法，需要根據(jù)目標(biāo)自我判斷。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程需求

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過程，應(yīng)該是一個(gè)方案選擇、方案細(xì)化、分析論證、實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證、結(jié)果調(diào)整優(yōu)化的過程。

凸輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本載體，應(yīng)該滿足學(xué)生進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的需求。也就是在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容范疇中，對他們設(shè)計(jì)的方案中合理和不合理的部分都應(yīng)該有所反映。這就需要平臺具有一定的包容性。

凸輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺應(yīng)該具有根據(jù)設(shè)計(jì)方案柔性定制的功能。生產(chǎn)實(shí)際中設(shè)計(jì)參數(shù)確定后，可以通過虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行仿真分析，然后再進(jìn)行樣機(jī)試制，完成原型機(jī)系統(tǒng)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)中不可能每一次設(shè)計(jì)都試制樣機(jī)，基于柔性定制的模擬加工功能可以根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案配置實(shí)驗(yàn)平臺，很好地解決這一問題。

凸輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺還應(yīng)該具有方案驗(yàn)證和評價(jià)功能。在生產(chǎn)實(shí)際中樣機(jī)制造完成后，需要對它的功能、指標(biāo)進(jìn)行測試評價(jià)，通常需要借助專用的平臺或者測試設(shè)備。從面向工程角度考量，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺也需要具有檢測分析功能，這樣才能并將測試得到的數(shù)值與設(shè)計(jì)的目標(biāo)值進(jìn)行對比，分析結(jié)果，找到誤差原因。

1.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)個(gè)性化保障需求

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)參數(shù)通常不可變，很多時(shí)候可能幾個(gè)小組共用相同的參數(shù)，互相參考，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以預(yù)知。內(nèi)容雷同，缺乏必要的變化，必然導(dǎo)致學(xué)生積極性大打折扣。

機(jī)械實(shí)驗(yàn)不同于化工、電子方面的實(shí)驗(yàn)，后者實(shí)驗(yàn)由學(xué)科特點(diǎn)決定，通過改變流程、原材料、元器件可以方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程更新。機(jī)械實(shí)驗(yàn)要面向結(jié)構(gòu)，各組成單元通常都采用了剛性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后結(jié)構(gòu)和尺寸不可變，這與要求參數(shù)靈活改變的實(shí)驗(yàn)需求相矛盾。

平臺要滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的需求，就應(yīng)該能夠在結(jié)構(gòu)、參數(shù)等方面進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。結(jié)構(gòu)和參數(shù)是影響實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的很重要因素，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，能夠適應(yīng)性地調(diào)整改變是高層次的研究設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本需要。最理想的情況是根據(jù)需要保證每一組的學(xué)生實(shí)驗(yàn)均不雷同。

2 凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對于凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)。其中可調(diào)整的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可柔性設(shè)置參數(shù)的零件單元是實(shí)現(xiàn)的核心。

2.1 柔性可定制凸輪單元

對于盤狀凸輪來說，凸輪的外輪廓決定了凸輪的運(yùn)動規(guī)律，也是凸輪實(shí)驗(yàn)的核心。傳統(tǒng)的凸輪實(shí)驗(yàn)都是采用定參數(shù)設(shè)計(jì)，凸輪制造完成后參數(shù)唯一確定。實(shí)驗(yàn)中通過更換凸輪來達(dá)到改變參數(shù)的目的。在一定設(shè)計(jì)參數(shù)范圍內(nèi)，理論上可設(shè)計(jì)無限種凸輪，但受加工等因素的制約，真正提供給學(xué)生用于實(shí)驗(yàn)的凸輪數(shù)量非常有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能一一覆蓋對應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。為此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了滿足一定設(shè)計(jì)約束條件下的實(shí)驗(yàn)用柔性可定制凸輪，見圖1。

圖1 柔性可定制凸輪

凸輪的基圓決定著凸輪外輪廓生成的規(guī)律，以及壓力角、凸輪尺寸、從動件升程等諸多指標(biāo)。柔性可設(shè)置凸輪通過設(shè)置基圓大小來改變相應(yīng)規(guī)律。對于具有典型外輪廓規(guī)律的凸輪，可以利用解析法建立得到旋轉(zhuǎn)角度和基圓半徑的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而得到需要旋轉(zhuǎn)的偏移角度。對于外輪廓規(guī)律復(fù)雜的凸輪無法利用解析法建立出單一的對應(yīng)關(guān)系，需要多段規(guī)律插值，建立出角度與半徑大小的對照數(shù)據(jù)表來確定偏移角度的位置。設(shè)定基圓半徑大小時(shí)，只需把連接有刻度指針的設(shè)置輪旋轉(zhuǎn)到某一確定的角度即可實(shí)現(xiàn)凸輪的設(shè)置。

2.2 從動件旋轉(zhuǎn)變換單元

凸輪常見的從動件包括尖頂、平頂、滾子等類型。不同的從動件工作時(shí)所處的摩擦狀態(tài)不相同，適用的場合也有所不同。根據(jù)教學(xué)的需要，凸輪實(shí)驗(yàn)裝置必須滿足從動件可以方便更換。從動件的安裝匹配精度對后續(xù)運(yùn)行的可靠性以及測量精度影響很大。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的處理方式是簡單的拆卸更換，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，處理不好還會帶來安裝誤差，并不利于在實(shí)驗(yàn)課上采用。

為了克服拆卸更換的弊病，本文優(yōu)化改造了相應(yīng)的定位關(guān)系，在保證安裝精度的前提下，設(shè)計(jì)了從動件旋轉(zhuǎn)變換單元，將常用的從動件進(jìn)行了相應(yīng)的集成。選取了尖頂、平頂、圓柱滾子、球形滾子從動件，把它們預(yù)安裝到一個(gè)旋轉(zhuǎn)支撐架上。從動件與旋轉(zhuǎn)支撐架的安裝精度在制造裝配時(shí)一次性保證即可，后續(xù)不需要任何調(diào)整，大大節(jié)約了拆卸裝配時(shí)間，可以在10 s內(nèi)完成切換。從動件旋轉(zhuǎn)變換單元見圖2。

圖2 從動件旋轉(zhuǎn)變換單元

使用時(shí)打開旋轉(zhuǎn)支撐架鎖定旋鈕，使支架旋轉(zhuǎn)即可完成不同類型從動件的快速變換。支架每轉(zhuǎn)過90°，內(nèi)部的鎖定銷自動就位一次，當(dāng)轉(zhuǎn)到所需的從動件對應(yīng)位置后，擰緊鎖定旋鈕，鎖定當(dāng)前位置的從動件，即可保證實(shí)驗(yàn)過程中從動件直線運(yùn)行的精度要求。

2.3 偏置距調(diào)整單元

偏置距參數(shù)的調(diào)整設(shè)置也是凸輪實(shí)驗(yàn)平臺的一項(xiàng)重要的功能。當(dāng)凸輪在整個(gè)工作過程中，從動件的軸線始終通過圓心則稱為對心凸輪系統(tǒng)；不通過圓心則稱為有偏置距的凸輪系統(tǒng)，并有正偏置和負(fù)偏置之分[11]。偏置距的大小直接影響從動件的升程和壓力角的大小，且與從動件運(yùn)動平滑度、加速度、凸輪軸向負(fù)載以及工況要求相關(guān)。

偏置距的調(diào)整單元采用直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，保證了從動件垂直方向的導(dǎo)向精度，驅(qū)動采用微型絲杠調(diào)距的方式實(shí)現(xiàn)。絲杠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)決定從動件的偏移方向，完成正偏置或負(fù)偏置設(shè)定。利用絲杠的自鎖性，實(shí)現(xiàn)在行程范圍內(nèi)任意偏置距的鎖定。偏置距大小可以通過預(yù)設(shè)的刻度尺直觀指示。圖3 為偏置距調(diào)整單元。

圖3 偏置距調(diào)整單元

3 平臺測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

平臺的測控系統(tǒng)主要用于凸輪系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)控制，以及評價(jià)、分析相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)。測控系統(tǒng)是一個(gè)完整的包含電機(jī)驅(qū)動和數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、傳輸?shù)慕换ナ角度胧较到y(tǒng)。

3.1 測控系統(tǒng)的總體布局

凸輪實(shí)驗(yàn)平臺采用上下位機(jī)控制模式，其中下位機(jī)主要完成凸輪的運(yùn)動控制和傳感器的信號采集，進(jìn)而對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。上位機(jī)完成對下位機(jī)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信、遠(yuǎn)程控制等，可以是計(jì)算機(jī)、平板或手機(jī)等。

測控單元核心采用當(dāng)前應(yīng)用廣泛的 ST 公司的STM32F407。它是新一代的通用 ARM 芯片，可以完全替代51 單片機(jī)，具有32 位ARM Cortex-M4 內(nèi)核，最高運(yùn)行頻率可達(dá)168 MHz，片上可利用的資源非常豐富，包括浮點(diǎn)運(yùn)算單元、A/D、D/A、SPI、I2C、USART、USB、CAN 及32 位計(jì)數(shù)器等。

測控系統(tǒng)包含了數(shù)據(jù)采集單元、電機(jī)驅(qū)動控制單元、人機(jī)對話單元及數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ軉卧?。圖4 是實(shí)驗(yàn)平臺功能框圖。

圖4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺功能框圖

3.2 數(shù)據(jù)采集單元

平臺需要采集的信息量主要包括從動件的位移、凸輪的轉(zhuǎn)角分度。為適應(yīng)實(shí)驗(yàn)不同情況需求，采用了冗余設(shè)計(jì)思想，這樣可滿足不同場合的需求。其中轉(zhuǎn)角測量采用了光電編碼器和人工讀數(shù)碼盤。位移測量采用電感式位移傳感器、光柵尺和機(jī)械百分表。不同的測量方式工作機(jī)理有區(qū)別，輸出信號的類型不同，精度也有所區(qū)別，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求可以進(jìn)行自由的匹配組合。

電感式位移傳感器和光柵尺工作機(jī)理不同，輸出信號的類型不同，對應(yīng)的接口電路也不一樣。電感式位移傳感器輸出的是模擬信號，需要使用A/D 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；光柵尺輸出的是正交數(shù)字脈沖信號，需要與定時(shí)器連接。利用 STM32F407 內(nèi)部集成的A/D 和定時(shí)器可以很方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。其中AIN+接電感式位移傳感器，PC6 和PC7 接光柵尺。數(shù)據(jù)采集電路如圖5 所示。

圖5 數(shù)據(jù)采集電路

3.3 直流電機(jī)無級調(diào)速單元

凸輪在從動件大偏置的情況下，負(fù)載阻力很大；直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，扭矩較小，必須通過減速器提升扭矩。凸輪在整個(gè)工作周期載荷實(shí)時(shí)變化，需要進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速驅(qū)動控制，保證凸輪在不同工況下穩(wěn)定工作。平臺需要能夠線性控制凸輪速度，就必須對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)，本文采用了常用的PWM 無極調(diào)速方式，可以保證調(diào)速范圍內(nèi)較好的線性。

STM32F407 的外設(shè)定時(shí)器功能強(qiáng)大，具有PWM輸出模式，對該信號進(jìn)行簡單處理后，與驅(qū)動級連接即可實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的速度控制。PWM 輸出信號諧波豐富，尤其是連接大功率的功率驅(qū)動級后，對于嵌入式系統(tǒng)干擾很大，因此必須考慮隔離問題。使用常用的6N137 高速光耦可以方便地實(shí)現(xiàn)光電隔離。驅(qū)動級需要連續(xù)的模擬電壓，隔離后輸出的PWM 信號經(jīng)過由電阻和電容組成的無源低通濾波器，得到較為平滑的直流電壓，輸入給電機(jī)驅(qū)動級。PWM 隔離濾波電路原理見圖6。

圖6 PWM 隔離濾波電路原理圖

3.4 人機(jī)交互單元

嵌入式系統(tǒng)或智能儀表都需要良好的人機(jī)對話方式，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的交互。實(shí)驗(yàn)平臺采用 10寸的彩色液晶觸摸屏，作為信息輸出和操作輸入的對話單元。液晶顯示器色彩豐富，可以自定義顯示圖形、文字、曲線等。

測試系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)傳輸單元、遠(yuǎn)程控制單元、數(shù)據(jù)存儲單元、手機(jī)藍(lán)牙控制單元，限于篇幅不一一介紹。圖7 為凸輪綜合實(shí)驗(yàn)平臺全貌。

圖7 凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺全貌

4 教學(xué)應(yīng)用與效果評價(jià)

4.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

凸輪運(yùn)動規(guī)律的選擇與設(shè)計(jì)是課程的一個(gè)學(xué)習(xí)重點(diǎn)，因此在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上以此為核心。為了貼近生產(chǎn)實(shí)際，所選取的規(guī)律都來源于生產(chǎn)實(shí)際中廣泛應(yīng)用的經(jīng)典機(jī)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的情況予以抽象提煉，最終得到了在給定應(yīng)用工況約束條件下的凸輪設(shè)計(jì)探究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)線圖，也就是設(shè)計(jì)目標(biāo)。學(xué)生根據(jù)這一設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)凸輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完成方案設(shè)計(jì)；再通過平臺的配置功能，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)；最后利用平臺的測試檢驗(yàn)功能來對設(shè)計(jì)匹配完成的系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷設(shè)計(jì)目標(biāo)的達(dá)成情況。

4.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程

實(shí)驗(yàn)以凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺為教學(xué)的基本載體，以凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性研究為核心，進(jìn)行了項(xiàng)目探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程包括了設(shè)計(jì)方案選擇、實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證、分析、優(yōu)化等過程。這是一個(gè)項(xiàng)目研究的過程，也是學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力物化的過程。

課題式探究型實(shí)驗(yàn)題目注重的是思維演繹的過程訓(xùn)練，因此沒有明確的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄等要求，只要求項(xiàng)目的總體目標(biāo)達(dá)成。要使設(shè)計(jì)的凸輪滿足工況的需求，就需要研究凸輪輪廓與運(yùn)動之間的關(guān)系。凸輪從動件的運(yùn)動不僅取決于凸輪實(shí)際廓線，還與偏置距、從動件結(jié)構(gòu)形狀、滾子半徑大小有關(guān)[12-13]。

確定設(shè)計(jì)方案就是根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù)線圖以及工況的相關(guān)要求，確定在實(shí)驗(yàn)中使用凸輪系統(tǒng)的組成。學(xué)生要從沖擊、速度、載荷角度確定基本的凸輪外輪廓規(guī)律與從動件的類型，包括基本凸輪的類型、從動件的類型、基圓大小、偏置距的大小。這些參數(shù)最終的選擇依賴解析法并結(jié)合仿真分析計(jì)算得到[14-16]。

學(xué)生通過小組討論，并運(yùn)用相關(guān)理論、軟件工具得到了合理的設(shè)計(jì)參數(shù)后，接下來利用實(shí)驗(yàn)平臺的柔性配置功能，設(shè)置柔性凸輪相關(guān)參數(shù)、從動件類型、偏置距大小。初始任務(wù)目標(biāo)不相同，則每個(gè)團(tuán)隊(duì)所實(shí)現(xiàn)的凸輪系統(tǒng)也不一樣，避免了互相抄襲。配置的過程相當(dāng)于學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)方案個(gè)性化加工制造了一個(gè)完整的凸輪系統(tǒng)。

樣機(jī)的測試評價(jià)在生產(chǎn)實(shí)際中是一項(xiàng)非常重要的工作。學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)平臺的檢測功能輸出數(shù)據(jù)，作為設(shè)計(jì)的評價(jià)依據(jù)，并分析數(shù)據(jù)得到評價(jià)結(jié)果，確定是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)和是否需要繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。這一過程和工程項(xiàng)目研究也是相一致的。圖8 為從動件位移在線測試的功能界面，圖9 為從動件位移規(guī)律分析的功能界面。

圖8 從動件位移在線測試功能界面

圖9 從動件位移規(guī)律分析功能界面

4.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)

利用凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺開展課題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生沉浸到了項(xiàng)目研究的情境中，學(xué)生的主動性被激發(fā)，在方案設(shè)計(jì)、論證、實(shí)現(xiàn)、測試與驗(yàn)證整個(gè)過程中都能積極參與。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中綜合運(yùn)用所學(xué)知識，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，配置系統(tǒng)，并且最終通過實(shí)驗(yàn)平臺對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證、評價(jià)。這是一條從完成設(shè)計(jì)目標(biāo)到實(shí)現(xiàn)最終設(shè)計(jì)結(jié)果的完整項(xiàng)目研究路線，與工程實(shí)際中課題研究從設(shè)計(jì)目標(biāo)到最終實(shí)現(xiàn)的過程是相似的，教學(xué)效果是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所不能比擬的。

5 結(jié)語

本文從本科機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合需求出發(fā)，開發(fā)了凸輪綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，滿足了開設(shè)高水平課題式探究型凸輪實(shí)驗(yàn)的需要。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐表明，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠、工作穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)開發(fā)的預(yù)定目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)平臺的開發(fā)還豐富了傳統(tǒng)凸輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，提高了實(shí)驗(yàn)的層次。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，主動思考問題、解決問題的熱情顯著提高，獲得良好的教學(xué)效果。