实验项目名称：

刚体三维空间运动学综合虚拟仿真实验

项目介绍：

课程性质及背景：本课程为使机械制造及其自动化专业和车辆工程专业学生了解如何用现代设计理论设计机械，又掌握了欧拉旋转定理的内涵及欧拉轴和欧拉一次转角的解法，同时加深了对刚体位置和姿态概念的认识。

课程特点及必要性：整合虚拟现实技术与网络教学平台，打破时间、地域限制。

项目目的：

通过本实验，使学生了解如何用现代设计理论设计机械，又掌握了欧拉旋转定理的内涵及欧拉轴和欧拉一次转角的解法。

面向理论课程：

现代设计技术，机械系统动力学

面向专业：

机械设计制造及其自动化、车辆工程

仪器硬件设备及软件环境：

虚拟现实软件平台

实验项目功能及效果：

实验内容或任务：

刚体三维空间运动学主要是研究刚体在空间中的位置和姿态问题。本实验结合《河南省大学生机械创新设计大赛》成果，以欧拉旋转定理为载体，将机械设计思想训练和机械基础理论学习融于一体，如图28-1所示。

实验效果：

图1 欧拉旋转定理实验截图

实验步骤如下：

1、学生任意转动欧拉旋转定理实验台的装置一中的刚体，确定刚体姿态后，测量出装置的三个转动角度；

2、据此计算出刚体的方向余弦阵、根据方向余弦阵计算出欧拉轴和欧拉一次转角，根据欧拉轴计算出装置二的前两次转动的转角；

3、学生在欧拉旋转定理实验台的装置二中进行前两次转动，使其第三次转动的转轴沿欧拉轴方向，然后将刚体通过球铰调整回初始姿态，最后将刚体绕欧拉轴旋转欧拉一次转角，使其刚体到达最终姿态，其姿态经观察与装置一种姿态一致；

4、完成实验报告并在线提交。