机械学科传统实验教学存在诸多不利,如学生多设备少、安全性不足、设备落后、设备损耗大、地点限制等,为了解决这些问题,采用Unity3D三维引擎作为开发工具,综合运用三维建模、渲染、数据可视化等先进技术,融合国内外的先进教育理念,开发了一套集学习和训练为一体的机械原理及设计虚拟仿真实验系统,主要工作如下:1)轴系、汽油发动机虚拟装拆实验的设计开发。采用SolidWorks对实验所需的600余个零部件建立了三维参数化模型,根据零件间父子关系和装配序列等设计了一系列实验操作,编写大量C#程序,实现了接近实物操作效果的虚拟装配和拆卸,可用于补充或替代轴系和汽油发动机的真实装拆实验。2)提出面向装配序列规划的最小生成树方法。通过引入装配关系密切值l,定量的计算了零件间相互装配关系的密切程度,运用破圈法快速获得最佳装配序列,为虚拟装拆实验提供理论支持。3)常用机构的设计及动态运动仿真。对平面连杆和凸轮机构优化算法、运动学分析等深入研究,以此为基础通过Matlab/GUI开发参数化设计软件,提高了设计效率的同时实现了动态运动学仿真。4)系统集成与发布。研究各软件的接口技术,应用Unity3D设计软件UI,通过程序对实验模块进行搭接,集成为一个完整的实验系统。通过虚拟实验系统,学生可不受时间和地域的限制进行实验操作,平台界面友好,形象逼真,易于操作,便于扩充,运行可靠,可以实现异地协作和实验资源共享,达到了虚实结合、以虚促实的预期目的。图43幅;表6个;参47篇。