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    机械工程虚拟仿真实验平台如何构建论文

    时间: 2020-01-23 栏目: 机械论文

      摘要:虚拟仿真实验教学能降低实验成本、减少危险性,是目前各高校实验室建设的重要方向。本文分析了虚拟仿真实验教学的重要性,根据农业院校机械工程学科的特点,提出了农业院校机械工程虚拟仿真实验平台应构建的5个实验平台方向。

      关键词::虚拟仿真;农业院校;实验平台;机械工程

      随着经济社会的发展,各种精密机床和实验设备在高校实验室的使用越老越多。但与此同时,由于数控加工系统普遍设备昂贵,使用和维护成本高,而且带有一定的危险性,很难容纳多学生的学习。通过VR虚拟现实技术可以很好的避免这些问题。虚拟实验室是一种开放的网络虚拟实验教学系统,该系统是以教学为基础的网络技术,通过虚拟现实技术来构建,把现在实验教学中的实验资源虚拟和数字化,从而达到课程实验教学的目标。

      1农业院校机械工程学科的特点

      农业是国民经济的基础,农业机械化是农业现代化的重要标志,关乎“四化”同步推进全局。智能农机装备代表着农业先进生产力,是提高生产效率、转变发展方式、增强农业综合生产能力的物质基础,也是国际农业及装备产业技术竞争的焦点。高等农业院校的机械工程学科专业,培养机械工程、农业工程的专门工程技术人才,是我国高等农业教育的重要组成部分,对于振兴我国地方经济、发展农业生产,实现我国农业向现代化农业的历史性转变具有重要的意义。

      2农业院校机械工程虚拟仿真实验教学系统的构建

      作为农业院校的机械工程虚拟仿真实验平台应该需要满足课程基本实验知识的传授、基本实验的操作、并有一定的农业院校特色,以增加学生动手的积极性,培养学生的动手、动脑能力,为学生在以后的学习工作中打下坚实的基础。

      2.1机械工程基础虚拟仿真实验教学系统

      机械工程基础虚拟仿真实验教学系统让学生在虚拟的三维环境下进行实验和练习,使用信息网络技术对实验和练习的数据进行采集,再结合虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察,从而可以解决机械专业实验教学工作中对于机械设备结构原理认知学习的晦涩难懂,减少对实验设备的损坏,帮助院校改善和解决实验设备台套数的不足、需要经常维修等问题,切实提高机械专业学生的实验实践能力。

      2.2数控加工虚拟仿真系统

      本系统以VR虚拟技术结合数控加工专业知识,辅助数控加工专业教学。并以自动引导的方式对该系统进行模拟教学。数控加工应包含数控机床、数控铣床、机械手、输送线等,利用虚拟现实的沉浸感,使学生对整个系统进行逼真模拟体验;利用虚拟现实的交互性,让学生对模拟环境内的物体进行操作,最后进行学习测评。可以现场近距离去观察设备的运行状况。同时可以进行多人协同参与。再现真实、逼真的效果。

      2.3液压传动实验虚拟仿真实验教学系统

      该系统主要是液压系统认知实验,让学生了解液压系统的基本组成、布局及工作原理、液压系统在整个机械设备中的作用;了解液压系统中主要液压元件,其中包括液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件等在液压系统中所起的作用等。

      2.4基于虚拟样机技术机械设计及动力学仿真实验系统

      该实验系统主要是基于ADAMS(AutomaticDy-namicAnalysisofMechanicalSystem)软件构建实验教学系统由三个模块组成:零件数字设计,机械系统动力学仿真,零部件力学性能仿真。相关专业的学生不仅可以应用实验平台直接进行相关实验,而且可以通过平台提供的仿真软件开展自主探索性虚拟实验,为拓展学习提供了良好的平台。

      2.5农业机械特色虚拟实验平台

      该系统可以结合农业大学特色,开展智能农业装备、拖拉机等特色项目的虚拟仿真实验。比如模拟农田机器人作业等虚拟仿真实验,展示机器人工作过程,让学生更好地了解机器人结构、控制、驱动形式、作业特点、振动等相关知识,克服了传统实验时浪费严重、噪音高、难重复、自然环境和生产条件受限多等缺点。农田信息实验平台可以包括图像实时采集与图像分割、图像测量与测距、深度信息获取、真实信息的恢复、实时生成决策结果、智能执行等过程。

      3结语

      虚拟仿真实验平台能提高机械工程本科生的产品设计创新能力,改善机械类专业核心课程的教学效果,激发学生学习主动性,加强学生对机械产品设计整体性认识。同时,教师的科研项目可以逐步与虚拟仿真实验教学想结合,在科研项目合作的同时,有序地将虚拟仿真的实验成果应用到产品开发、质量管理、产品服务的各个环节,对学生开放的同时,承接企业的产品设计开发任务,缩短新产品研发时间,提高企业竞争力,促进社会经济的发展。

      参考文献:

      [1]宋正河,陈度,董向前,等.机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践[J].实验技术与管理,2017,34(1):5-9.

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