随着《中国制造2025》战略的全面推进,培养创新型人才的任务愈加迫切,以往形式单一、内容固化的传统高等教育在日新月异的科技环境下已不适用,大学基础教育改革势在必行。为开展集设计性、综合性、研究性于一身的新型教学实验,以系列冲压机械产品为工程设计载体及实验应用背景,将理论研究、设计制造、虚拟仿真以及实验验证融合为一体,设计并开发出关联采集与测试系统的综合性机电一体化实验测试平台,对促使学生掌握现代设计方法及流程,培养学生解决复杂实际工程问题能力极具意义。本文以系列冲压机械实验台中重载压力机为设计研究载体,对其进行主运动构型设计、尺度优化、结构设计与校核;基于多体动力学进行电机-飞轮系统优化设计并对部分构件及机身进行静态结构分析与动态特性分析,主要内容如下:（1）根据重载机械压力机的设计要求,首先对重载压力机的主运动构型进行了研究,对比不同主运动方案运动特性,最终选取曲柄-三角连杆-肘杆机构,其次为提高其机械利益特性进行构型特性分析,研究了曲轴旋转中心偏置及“错峰设计”对机械利益的影响,以各个运动尺度为自变量,以主运动方案机械利益最大为主要目标,冲压行程内速度波动最小为次要目标,通过ADAMS自带最优化求解器,得到主运动尺度方案。（2）考虑各构件的运动方式,与周围构件的链接方式,参考经验设计及校核理论完成了主运动各构件及机身的结构构型选择、结构设计与校核,主运动机构构件包含曲轴、三角连杆、上下肘杆、滑块,在机身设计中提出了一种以调整工作台高度的方式完成调模动作的新型调模机构,避开以往强度薄弱、强度相对低的螺纹配合,以及床身、底座的设计与校核。（3）基于ADAMS虚拟仿真技术,首先添加理想驱动计算压力机单循环消耗总功,据此初选电机,推导其固有机械特性曲线,建立精确电机动力模块、带轮-带传动模块,求解压力机多刚体系统动力学运动性能,以系统速度波动系数、电机发热能耗、飞轮体积为评价指标,提出一种新型电机-带传动-飞轮系统优化设计方法与流程,解决依靠经验公式粗略计算设计飞轮的问题。（4）考虑多连杆带来过多转动副间隙对机械压力机动力学的影响,采用两状态间隙转动副模型,以非线性弹簧阻尼接触力与库伦摩擦力结合的方式建立虚拟样机动力学模型,分析理想机构与含间隙机构动态特性的差异并提取不同构件对应极端工况时极限载荷,通过ANSYS有限元分析软件,对曲轴、三角连杆、床身关键件进行静强度分析。