虚拟仿真教学项目建设

虚拟仿真教学项目建设（精选8篇）

虚拟仿真教学项目建设篇1

挖掘装载机CAD整机虚拟装配实验

机械电子工程学院 2017年10月26日

【实验名称】

实验名称是挖掘装载机CAD整机虚拟装配实验。属于矿山机械现代设计课程教学内容。实验采用上机操作。学生可以在仿真中心机房或校园网节点利用客户端计算机连接服务器，按照指导手册逐步完成实验学习。计划学时3学时。

【实验目的】

学生通过实验完成虚拟样机整机CAD装配，可以了解挖掘装载机这一典型矿山机械装备的整体系统结构、部件组成和装配关系，进一步熟练掌握CAD虚拟装配操作技巧，并为后续动力学仿真和结构强度分析打好基础。

【实验内容】

实验内容是在已经建好的挖掘装载机各组件模型基础上，按照整机结构逐一装配连接，最终构成产品整机。实验过程中应注意随时保存模型文件，掌握并灵活使用鼠标按键实现图形动态操作。

【实验步骤】具体实验步骤是：

（1）通过登录管理平台获取账号，启动VNC软件登录服务器；

（2）启动FreeCAD软件并依次导入行走机构、驾驶室、动力系统总成、运输机构总成和工作机构总成，同时使用装配约束关系依次完成各部件装配；

（3）检查装配体组件自由度和干涉情况，适当调整并避免零件结构干涉；（4）保存整机装配即虚拟样机CAD文件；

（5）断开服务器连接并关闭客户端，填写实验学习记录。【项目特色】

/ 2 本实验项目及课程是我校应用型专业教学改革试点课程。教学团队根据专业教学发展需要，结合地方特色——矿山机械装备产业发展，紧抓特色方向，开发并建立了特色鲜明的矿山机械现代设计数字化教学资源库和虚拟仿真教学平台。

【技术特点】

该教学平台依托中心高性能服务器支撑，可以实现分布式远程学习和实践操作教学，特别是完全采用开源软件技术实施应用软件整合和配置，实现了支撑软件的完全共享和免费，支持灵活地订制开发。

【教学效果】

仿真实验教学平台有效促进了产学研教融合，取得显著成果。特别是教学团队联合企业编修订矿山机械行业标准5项，获2017年矿山机械行业标准化工作先进集体称号。学生创新实践能力显著提高，已申请专利十余项并多次获得全国大学生数字化设计大赛和先进成图竞赛等国家级竞赛奖。

【发展设想】

展望未来，随着智能制造特别是现代设计与信息技术发展，教学平台计划将逐渐引入AR/VR和工业云技术。现有的开源模式特别有利于实现并支撑后续工业云协同设计与教育教学平台拓展。

【小结致谢】

本项目获得了江西省高等学校教学改革研究课题资助（JXJG16-22-

1、JXJG15-22-6）。本项目所使用软件均采用GPL协议。在此向VNC、FreeCAD和Ubuntu等开源软件及开源软件基金会致谢。

虚拟仿真教学项目建设篇2

1 传统医学检验实验教学存在的问题

目前, 医学检验专业课程包括生物化学检验、分子生物学检验、微生物学检验、临床基础检验、血液学检验、寄生虫学检验、免疫学检验、临床检验仪器学等课程。这些课程在实验教学过程中存在以下几个问题。

1.1 生物安全隐患

教学过程中使用的标本很多来自临床, 标本中可能存在病原体, 因此运输、使用、储藏、销毁过程中存在着一定的生物安全隐患。

1.2 仪器检验教学成本高

对于今后从事临床医学检验工作的学生, 了解现代临床检验仪器的原理、使用和维修是至关重要的, 但检验仪器价格昂贵, 运行维护成本高, 学校购置能力有限, 因此, 学校全部购进常规检验仪器并进行日常实验教学存在较大的难度。同时, 去附属医院走马观花式的见习教学效果无法保证。

1.3 形态学检验教学难度大、过程长、资源有限

形态学检验内容繁多、信息量大, 包含了血液、骨髓、尿液、体液、排泄物、分泌物及相关组织标本的细胞学、血液学、免疫学、微生物学、寄生虫学的显微形态学内容, 同时形态学内容错综复杂、千变万化, 对于初学者来说难度非常大, 而课堂教学课时有限, 无法保证每个病例每位学生都能观察到比较全面的形态学内容, 同时形态学检验的标本片有效使用期限有限, 无法长期使用, 从而导致了形态学教学效果并不理想[3]。

1.4 专业课程实践教学按课程分隔, 存在一定局限性

传统的医学检验专业教学是以课程为单位进行的, 其优点是保证了课程教学的系统性和整体性, 比较容易培养学生的基本操作技能, 而医学检验临床工作面对的是各种标本, 可能存在复杂的化学、微生物学、细胞学和免疫学等的病变, 需要进行相关检测, 并对各项实验结果进行综合分析, 才能为疾病诊断和鉴别诊断提供客观的依据。而这种综合分析问题、解决问题的能力是单独一门课程的教学难以做到的。

1.5 学生不能参与实验的全过程

因实验课时有限, 学生不能参与实验准备、预实验, 不能对实验结果进行课堂分析, 大多数学生对实验内容的学习只局限于教师已经准备好的内容, 因此学生对实验的理解与掌握还不够全面。

2 虚拟实验教学平台应用的探索

2.1 构建预实验模块, 实现学生全程参与实验

开发实验操作软件, 将一些常用的、实验耗材大、存在一定生物安全隐患的实验构建虚拟的实验模块。学生在网上可以进行各项实验的预实验, 整个过程需自主选择实验所需器材、设备和检验程序, 在全部选择正确的情况下可以出现理想的结果, 在选择失误或错误的情况下实验结果会出现偏差或者无法进行下一步实验, 从而促使学生提前预习实验内容, 掌握各种实验器材、设备的使用原理和适用范围, 这样学生在虚拟实验平台上熟悉了实验内容和实验操作, 为学生课前预习实验和课后的复习提供了更加直观的资源。

2.2 整合实验教学视频资源, 逐步建立实验视频资源库

将医学检验专业课实验教学录像按照岗位工作要求重新整理和分类, 按照基本技能操作 (如采血技术、显微镜的使用、离心机的使用等) 和综合技能进行分类整合。学生可根据自己对知识的掌握程度、兴趣或工作中的专业需要进行选择性学习。

2.3 建立医学检验形态学资源库

针对形态学检验内容多, 教学难度大, 典型标本片收集难度大、保存时间短等问题, 我们以“疾病为主体, 标本为框架”制作典型的图片资源库。比如:外周血的形态学检验包括血细胞形态 (临床基础检验和血液学检验范畴) 、病原微生物 (微生物学检验范畴) 和疟原虫 (寄生虫学检验范畴) 。

2.4 建立仪器虚拟操作平台

将临床检验科常用的大型仪器的原理、结构、使用等制作成数字3D动画。学生在学习过程中可以利用虚拟的操作仪器进行标本检测, 从而对检验仪器有初步直观的认识, 为今后实习和工作打下良好的基础。

2.5 构建网络实验考核模块

为了改变传统的实验考试方式, 我们构建了网络实验考核模块, 根据与实验相关的知识 (如实验原理、实验步骤、注意事项和结果分析等) 建立考核题库, 考核系统能够实时给学生进行评分, 并能对每道试题进行分析。

3 虚拟实验教学平台应用的心得与体会

通过近几年虚拟网络平台的逐步建设和不断完善, 经过学生的使用和反馈, 我们积累了一定的建设及使用的经验和体会。

3.1 平台丰富了实验教学的形式和内容, 有利于培养学生的实验操作能力

虚拟仿真实验教学平台的预实验模块使学生可以自由在网络上提前进行预实验, 也可以对实验进行课后复习。课前的预实验为课堂实验教学打下了良好的实验基础, 也提高了实验课的教学效果和学生的学习兴趣。实验视频资源库和形态学资源库按临床工作岗位的需要, 将各门专业课程典型的实验操作视频和形态学检验的高清图片整合于同一平台, 有利于培养学生的综合操作能力。网络实验考核模块不仅考核实验操作, 也考查与实验相关的理论知识, 促进学生更加全面地掌握实验操作和相关理论。通过对实习和毕业学生的调查, 学生普遍认为虚拟实验教学平台对实验操作能力的培养起到了非常重要的作用。总之, 实验教学虚拟平台的建立和使用, 丰富了传统教学的内容和形式, 更有利于培养学生的综合能力, 是对传统课堂实验教学的有益补充和延伸。

3.2 虚拟实验教学平台建设中存在的问题和困难

虽然虚拟实验教学平台的使用取得了较好的效果, 但是还存在一些问题和困难。首先, 我们虽然强调和督促学生按时完成虚拟平台的学习, 但从平台的使用统计来看, 使用虚拟平台的学生占学生总人数的80%, 经常使用的学生占50%左右。因此, 如何提高平台的使用率、提高学生学习的积极性是我们在以后建设和使用中需要探索解决的问题。其次, 虚拟实验教学平台的建设需要长期人力和物力的投入。因而, 利用多种途径筹集平台建设的资金、积极积累和总结建设经验、及时更新平台内容是我们必须重视的问题。

4 结语

通过几年虚拟网络平台的建设, 将医学检验实验教学的资源和内容整合于虚拟的、人机交互的、开放的实验教学平台, 有利于学生掌握各种实验器材设备的使用、实验原理、实验操作、注意事项和结果分析等知识, 有利于强化和培养学生的实践操作能力, 有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。综上所述, 虚拟网络平台的使用是对传统实验课堂教学的有益补充, 是改革实验教学的有益尝试。

参考文献

[1]Julio F, Lincoln C, Zulfiqar A B, et al.Health professionals for a new century:transforming education to strengthen health systems in an interdependent world[J].Lancet, 2010 (376) :1923-1958.

[2]朱小飞, 郭晓芳, 孙瑞利, 等.基于网络虚拟实验室在医学检验实验教学中的应用探讨[J].国际检验医学杂志, 2012, 33 (20) :2356-2357.

虚拟仿真教学项目建设篇3

【关键词】化工过程虚拟仿真实验教学

【项目名称】2014年辽宁省高等教育本科教学改革研究一般项目：化工过程虚拟仿真实践教学平台建设研究，项目编号：UPRP20140744；2013年渤海大学教改一般项目B类：化工过程虚拟仿真实验室建设的实践，项目编号：JG13YB014。

【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0236-01虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟实验教学现已确定为国家、省重点建设的教学项目，国家的高校教育政策鼓励各大高校建立自己的虚拟实验仿真教学体系。

1.化工过程虚拟仿真实验教学平台建设的意义

化学化工类课程的内容相对抽象、工程实践性强、化工设备复杂、化工过程规模庞大，而且由于化工类实验的实验设备占地面积广、设备复杂、操作时危险性大等原因，学生在校完成的可能性很小，这也导致了很多学生理论与实践完全脱节，步入工作岗位后，明显的操作能力不足。

基于上诉原因，建立一套完善的化工过程虚拟仿真实验课程体系和高度仿真的虚拟实验环境是解决目前化工类课程困境的最有效手段。将仿真虚拟实验技术引入化工实验教学，以计算机辅助教学来补充常规教学的不足，可大大缓解实验室投入不足和实验空间、实验时间、实验内容受限制的矛盾，具有重要意义。

2.化工过程虚拟仿真实验教学平台建设思路

2.1 分层次、模块化设置化工过程虚拟仿真实验课程与实验内容

化工过程虚拟仿真实验课程与实验内容从纵向分为三个不同的层次，从横向又分为三个不同的模块。即实验类仿真实验、实训类仿真实验和创新拓展类仿真实验三个递进的层次，不同层次的仿真实验课程在理论知识方面存在交叉，同层次的仿真实验课程也存在实践运用中的交叉。三个模块分别是理论基础训练、专业技能训练、课程设计训练三个模块，各模块之间既相互独立、又相互贯通和相互协调。

2.2 多样化的培养模式

多样化的培养模式以“发展个性、因材施教”为基本原则，以“分层培养、启发创新”为基本教学思路，创建多样化的培养模式。鼓励学生在导师指导下完成课题，面向学有余力的学生开设创新型仿真训练项目。

2.3 现代化的教学手段

软件仿真实验与实时实验结合。针对部分课程开发网上虚拟实验，学生可根据实验要求先进行仿真模拟，然后再进行现场实训，采用软、硬件结合、多媒体技术、网络教学三种教学手段强化实验效果。充分利用网络技术，采用网上预约、网上预习等方式消除空间和时间上的障碍。

2.4 多样化的教学方法

实验类仿真实验教学采取老师在现场授课和指导的教学方法；实训类仿真实验教学主要采取开放式自主实践教学方法；创新拓展类仿真实验教学主要采取导师制下的研究式教学。

2.5 完善的考核方式

在实践教学中逐渐摸索完善虚拟仿真实验教学的考核方法。分别从预习、操作、动手能力和实验结果四个方面进行考核。在教学质量保证方面，形成以定期和不定期教研、以老带新、教学督导、信息反饋为主要手段；以完善的规章制度、教师互评、学生评教为措施的教学质量保证和考核体系。

3.三层次虚拟仿真实验平台建设方案

3.1 实验类仿真实验

实验类仿真实验指的是本科生教育过程中需要开设的各种实验项目，可以通过虚拟仿真技术实现计算机模拟，对于那些有毒、有害、投入大、我校无法实时开设的实验内容，可以组织学生通过计算机仿真实验课程加以学习。这类课程并不局限于某一化学专业的学生学习，所有对化学、化工实验感兴趣的学生，都可以通过选课的方式选择这类课程进行学习。

3.2 实训类仿真实验

实训类仿真实验指的是工业规模的设备、流程模拟仿真，这类虚拟仿真课程旨在使学生更加直观的了解实际的工业生产，弥补传统教学中由于某些客观原因而存在的不足，减少学生实时实验中的风险，开拓学生的视野，锻炼学生的动手操作能力，培养学生的实践能力。

这类课程可以面向化学、化工类专业的所有学生开设，对培养学生的工程思想及实践能力具有积极的促进作用。

3.3 创新拓展类仿真实验

创新拓展类仿真实验主要采取研究式教学，对于一些有精力、有能力的学生可以在导师的指导下，自行设计、研究、安排整个实验过程，旨在锻炼学生的创新能力与团结协作能力。

随着高等教育的大众化，保证高校的实验教学质量并充实改进其内容，提升其水平已迫在眉睫，基于化工类实验课程大规模、高风险、多投入的特点，建立完善的化工过程虚拟仿真实验教学平台是解决目前化工类课程困境的最有效手段，是高校未来发展的必然趋势。

参考文献：

[1]单美贤，李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京：教育科学出版社，2005.

物理教师谈虚拟仿真实验教学篇4

随着信息化技术的发展，虚拟仿真技术在实验教学中的运用越来越广泛。日前教育部批准了清华大学数字化制造系统虚拟仿真实验教学中心等100个国家级虚拟仿真实验教学中心，一些中学也开始建设自己的虚拟仿真实验室，虚拟实验教学得到越来越多的老师的重视。

虚拟仿真实验教学在物理、化学、医学等学科上的运用较普遍，它能部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关操作环境。一些物理老师表示，现在学校提供的实验条件

有限，虚拟实验虽然不能更好地体会动手能力，但对学习这些以实验为主的学科，是一个很好的补充，尤其能反复进行实验。比如在“NB电磁学实验”软件中，灯泡烧坏了可以修复继续使用，而在传统实验中学生基本不允许体验灯泡烧坏的场景。在传统实验中，比如单摆实验，做一次，铁球就少几个，缺失了不能及时补充，导致后面的同学根本做不了，这也是为什么很多学校的实验室成为摆设的原因。

虚拟仿真教学项目建设篇5

【摘要】本文主要从目前大学物理实验教学现状出发，探讨了虚拟仿真实验教学模式的特点与优势，简单介绍了仿真实验在大学物理实验教学中的应用问题，进而培养创新型人才具有重要的参考价值。

【关键词】大学物理实验;虚拟仿真实验;应用问题

1.引言

大学物理实验是一门面向理工科学生开设的基础课程，在培养学生动手能力和科学研究方面发挥着重要的作用。但由于实验仪器复杂、精密、昂贵等原因往往不能允许学生自行设计实验参数、反复调整仪器，不利于学生自行设计实验参数、反复调整仪器、剖析仪器性能和结构、理解实验的设计思想和方法。而仿真实验的引入能突破课堂实验教学时空条件的限制与约束，相对于传统实验教学能更加容易揭示物理现象与其他重要的内在规律，能给学生提供独立创新的实验平台，充分发挥学生的积极主动性。实际教学中，由于实验室和师资力量等限制，很难提供给学生大面积实验预习的环境，使学生无法对实验环境建立直观认识;由于教学时间和手段限制，教师也无法有效的对学生的预习情况进行有效检查。这样导致实验教学中长期存在“走过场”，严重影响了教学质量的提高。目前，我校已购买科大奥锐科技有限公司开发的实验预习和自动评判系统和大学物理仿真实验教学平台，有效地弥补了传统实验教学中存在的不足。

2.大学物理实验教学现状

学生基础薄弱，动手能力差,并且大学物理实验理论性较强。另外，实验仪器陈旧，内容笼统，多数仪器经过多年的使用过于老旧，易受损。实验项目也大都趋向于验证性的实验，缺少设计性和综合性的实验项目，与先进的科学技术和实际应用脱轨，对培养学生的科学素养和动手能力作用甚微，导致学生学习的积极性和主动性下降。目前，专职实验教师稀缺，这就导致了实验仪器设备维护，实验教学效果欠佳。

3.仿真实验在大学物理实验教学中的应用

3.1仿真实验的主要优势。

(1)自由性高。学生可根据实验方案选择合适的仪器自主完成实验，激发各层次学生学习兴趣。

(2)互动性强。仿真实验具有高度的开放性，学生可以随时进行访问站，完成系统当中现有的验证性实验，也可自行设计实验。通过系统模拟出真实的实验环境，有助于学生创造力和想象力的开发。

(3)效率高。虚拟仿真大大提高了工作效率，学生可以通过实验平台进行预习，实验操作等，教师通过系统能够查询学生完成实验项目情况，有利于实验教学的良好有序进行。

3.2实验预习和自动评判系统。预习是物理实验教学的.重要环节，通过预习环节，学生实验中才有目的、有指导地进行操作和观察,独立思考，利用掌握的知识对现象进行合理分析讨论，解决实验问题。学生通过物理实验预习和实验报告自动判卷系统用户截面上通过学号登录，下载升级实验预习大厅软件进行考试。根据教学要求自动形成预习安排，学生在线预习、模拟操作、完成对实验原理、仪器原理的理解，做到课前胸有成竹。系统自动记录学生预习情况，通过专家系统自动评判，教师通过系统了解学生的预习情况，针对性的调整教学要点。另外，每个学生实验操作的初始状态和测量值都是随机产生，所对应答案各不相同，从根本上避免了考试中实验操作的作弊现象。同场考试可调用多分卷子，可安排学生对应不同的试卷，有效避免书面试题的作弊现象，从而对实验教学质量的提高具有重要的作用。

3.3大学物理仿真实验平台。大学物理仿真实验平台的引入，很大程度上加强了虚拟实验的模型设计，建设与理论考试相结合的在线实验预习环境，从根本上解决了实验仪器状况及师资力量不足的问题。仿真实验代替了学生按书本抄袭实验步骤、实验原理的过程。促使学生在做真实实验前了解实验过程和仪器操作，能够完成一完整的学习链过程，提高实验教学质量，同时很大程度上减少教师批改预习的工作量，使课堂教学实现自主学习、有利于实验教学的良好有序进行。

4.结语

虚拟仿真教学项目建设篇6

本刊讯：2015年11月19日―20日，由国家数字化学习资源中心、中国教育技术协会教育仿真技术专业委员会、陕西工商职业学院联合举办的“2015（第三届）中国职业教育虚拟仿真教学资源高峰论坛”（以下简称“论坛”）在西安举行。来自广播电视大学、各类职业院校和企业等70余个单位的将近200位代表参加。论坛旨在研讨和交流行业发展现状及趋势，分享虚拟仿真教学资源建设及教学应用的研究成果和实践经验，进一步促进信息技术与职业教育实验实训教学的深度融合。

会议主办方代表单从凯主任、于双和教授、兰新哲院长分别致辞。单从凯随后作了题为“促进虚拟仿真教学资源开放与共享，提升职业教育信息化水平”的主题发言。针对虚拟仿真教学资源、实验设备建设应用方面存在的购置费用高、重复建设多、信息孤岛多、高质量资源很少、使用学校少、购置后利用程度低等问题，提出了适用于虚拟仿真教学资源的“集成式共享、分布式共享”模式和适用于硬件实验设备的“互联网+实验设备共享”模式。随后中国教育技术协会秘书长刘雍潜、清华大学教授钟晓流、德国China Window公司董事长高鹏等分别做了主题发言。来自陕西工商职院的兰新哲教授、北京大学郭文革教授、武汉软件工程职业学院王路群教授、国家数字化学习资源中心吕英娜总监等也作了精彩报告。济南科明数码技术股份有限公司、杭州浙大旭日科技有限公司、北京欧倍尔软件开发有限公司等10余家企业，也向与会代表介绍了他们的最新产品与应用案例。

会议期间，还举行了国家数字化学习资源中心虚拟仿真教学资源专家委员会委员授聘仪式，推选并确定了主任委员和副主任委员。主任委员由王滨、董兆伟、陈利、兰新哲担任，副主任委员由邢古城、张小红、唐晓鸣、陈展虹、刘其淑担任，王丽任专家委员会秘书长。专委会启动了虚拟仿真教学资源建设近期规划，共同探索虚拟仿真教学资源共享机制。并计划于近期统筹出版虚拟仿真教学资源汇编（2016版），同时筹备下一届高峰论坛。国家数字化学习资源中心副主任刘其淑代表主办方作大会总结，此次论坛的媒体支持单位相关专家也出席本次会议并担任演讲嘉宾和大会主持人。

虚拟仿真教学项目建设篇7

本文将虚拟现实技术融入到课程教学中, 以CA6140普通车床为基础, 通过建立虚拟的机床剖析系统, 使学生既能了解掌握机床的组成结构、拆装步骤和方法, 同时还可以动手进行虚拟拆装的操作练习, 让学生对机床结构、拆装过程有一个全面的认识。

1虚拟现实特性

1.1沉浸感 (Immersion)

虚拟现实 (Virtual Reality, 简称VR) 通过计算机产生一种人为虚拟的环境。当用户把媒体内容当作真实的事物来感知时, 用户就会感觉自己置身于这个媒体环境中, 这种感觉就是空间临场感。也就是说, 当用户开始感觉自己就是媒体所创造的虚拟世界中的当事者时, 就使用户产生一种空间临场感, 这就是虚拟现实技术的沉浸感 (Immersion) 或临场参与感。

1.2交互性 (Interaction)

开放、双向、互动的实展示方式, 通过控制与监视装置影响或被使用者影响。传统的发布者和用户现在都成为了虚拟信息的发布者, 进而可以进行多方位的互动, 而信息的互动性也使得用户实现由被动到主动的改变, 即交互性 (Interaction) 。用户可以使用一个鼠标或其他跟踪器, 随意“运行”在发布者建立的虚拟世界中。

1.3虚幻性 (Imagination)

虚幻性, 即系统中的环境是虚幻的, 是由人利用计算机等工具模拟出来的。既可以模拟客观世界中以前存在过的或是现在真实存在的环境, 也可模拟出客观世界中当前并不存在的但将来可能出现的环境, 还可模拟客观世界中并不会存在的而仅仅属于人们幻想的环境。

1.4逼真性 (reality)

虚拟仿真系统的逼真性表现在两个方面:一方面, 虚拟环境给人的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像, 一切感觉都是那么逼真, 如同在真实世界一样;另一方面, 当人以自然的行为作用于虚拟环境时, 环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。

2 CA6140型普通车床剖析

2.1 CA6140型普通车床的主要结构动态演示过程

(1) 主轴箱:a.变速操纵机构, b.开停操纵机构, c.主轴结构部件, d.摩擦离合器, e.刹车装置。

(2) 进给箱:a.变换螺纹种类操纵机构, b.基本组变速操作机构, c.增倍组操作机构。

(3) 溜板箱:a.进给操作机构, c.超越离合器, d.安全离合器, e.互锁装置。

2.2主轴箱变速操纵机构动态演示过程

如图1所示。主轴箱中有二套变速操纵机构, 这套操纵机构操纵的是轴Ⅱ、轴Ⅲ上的滑移齿轮。其中, 拨叉1操纵的是轴Ⅱ上的双联滑移齿轮, 拨叉2操纵的是轴Ⅲ上的3联滑移齿轮。他们由凸轮和曲柄控制, 曲柄转动一周, 可使拨叉带动3联齿轮变换3个啮合位置, 控制双联齿轮移动的凸轮槽, 由2段半径不同的圆弧和过渡线组成, 当杠杆的磙子处于不同半径时, 会使双联齿轮有2个不同的啮合位置。当手柄转过一周时, 靠曲柄和凸轮的配合, 使轴Ⅱ和轴Ⅲ的齿轮有6种不同的搭配。该机构是轴Ⅳ和轴Ⅵ上滑移齿轮的变速操纵机构, 拨叉1拨动的是双联齿轮Z80及Z50, 拨叉2拨动的是双联齿轮Z20及Z51, 这2个拨叉都是由凸轮1的曲线控制。实际传动中, 这两对双联齿轮只需要3种搭配形式, 拨叉3拨动的是主轴上的齿式离合器M2, M2从左到右有3个位置, 分别是高速传动、空挡和低速传动, 手柄从1到6可得到高速传动和空挡、低速传动1、低速传动2、空档、低速传动3等6种不同的传动路线。

2.3主轴箱开停操纵机构动态演示过程

如图2所示。开停操纵机构能使主轴实现正转、停止、反转, 并在停车时制动。它们之间的动作都由一个元件齿条来控制的, 齿条轴的一端联一个滑套。齿条移动时, 滑套通过元宝销使离合器的压块移动, 手柄向上, 摩擦离合器左部压合, 刹车带放松, 主轴正转。中位时, 主轴停车并制动, 压下时, 离合器右部压合, 刹车带放松, 主轴反转。

3应用领域

虚拟现实仿真技术的产生和发展, 为解决和处理要巨额资金和巨大人力投入的各种问题提供了新方法, 有着投入少、见效快、易推广、以软件替代硬件、实验占用场地少, 尤其是为复杂抽象的内容及不得不承担人员伤亡危险的各种环境提供了新的解决方法等优点。它在大学机械类实验室有着广泛的应用前景, 如机械制造、建筑机械、筑路机械、工业设计、车辆工程、材料成型、数控技术、航空航天、铁道车辆、无人机运用、3D打印等, 都存在机构运动、结构剖析、运动原理、设备拆装等, 都可以通过虚拟现实来实现。

参考文献

焊接虚拟仿真实训平台建设的研究篇8

关键词：虚拟焊接仿真技术实践教学焊接虚拟仿真实训平台

1.虚拟焊接仿真技术应用的必要性

随着社会在日益进步、经济在飞速发展。焊接技术工人日益紧缺、环境资源日益贫乏，这已经是摆在我们面前的实际问题，如何能够以最经济、最环保、最高效的教学方式培训焊接技术人员，是刻不容缓的大问题。

传统的焊接实训模式，要求学校提供充足的资金来保障设备、工位和实训耗材，但是焊接耗材是一次性的，烧完就完，不能重复利用，而过硬的技术又需要充足的耗材来保证训练，大家都戏称“焊接技术是烧钱烧出来的”。如此庞大的消耗，仅靠学生的学费是根本满足不的，那么将虚拟焊接仿真技术引入焊接实践教学就显得尤为重要。虚拟焊接仿真技术不但可以进一步提高和完善焊接实训教学，而且可以节约成本、绿色环保，在一定程度上可緩解实训工位和材料的不足。同时仿真训练在观察与操练上有绝对的安全性。通过仿真设备学习尽管也有触电、燃烧、爆炸等惊险的场面，但那只是模拟的景像，绝对不会发生人身的灾祸，而且不会有因错误操作所造成的损失。有了虚拟仿真实训系统，学生不仅变得愿意学、主动学，而且在实际操作前能做到心中有数，能有效节约耗材和减少事故发生率。因此，无论是焊接新手还是行家，每个人都能更快、更好、低耗地学习焊接技巧。

2.虚拟焊接仿真实训系统现状分析

2.1虚拟焊接仿真系统现状

由于物理本质的复杂性，焊接过程仿真技术的发展一直比较缓慢，远远落后于实际生产需要和制造业其它领域仿真技术的发展。

JVR-W37Ⅱ型虚拟焊接综合仿真实训系统是由郑州捷安高科股份有限公司研发的新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。本产品采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。该系统为网络化模式，采用无线网络将系统内各套设备进行连接以便进行信息的交换。

每套设备标准配置包含：虚拟焊接设备若干台、数据服务器1台、教师管理机1台、无线网络设备1套、观摩投影设备1套、劳保手套若干双。在标准配置的基础上，可以增加虚拟焊接演练设备，数量没有限制。

2.2虚拟焊接仿真系统存在的问题

该系统最大的缺点是一台主机只带一个工位，而每台设备价格高达二十多万，对于一个30人的标准班来说，如果用这样的仿真设备，投资就要一百多万，成本太高。而且该仿真设备也只能模拟三种焊接方法，效果如何还无法做结论。但这种仿真设备已经是现有仿真设备中价格较便宜的了，所以，就目前的形势来看，要想大规模的引进教学并使之普及是不现实的。要解决这个问题，必须从技术上改革和创新。

3.焊接虚拟仿真实训平台建设研究方向

3.1焊接虚拟仿真软件的研发

未来的焊接虚拟仿真实训平台建设不但只是虚拟仿真设备的研究，同时应研究设计出能模拟真实工作环境的仿真软件，能将参观工厂、技能实训、技能考核等融与一体，实现从工厂的认识实习、常规焊接技能实训仿真训练，到模拟中级、高级焊工技能考核。

3.2焊接虚拟仿真系统的研发

开发焊接虚拟仿真系统，使该系统能具备常规焊工操作模拟和焊接工艺模拟，并且一套系统满足50电脑（工位）同时工作。主要功能如下：

①本模拟焊机系统定位在“焊接学生实训入门教学使用”。

②一个主机能代五十个终端工位同时工作。

③可用于模拟焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊三种常用的焊接操作过程，模拟器要实现不同焊接接头、不同焊缝（平、角）、不同焊接位置、不同焊接方法的模拟。

④理论知识测试部分能自动组成试卷并支持打印。能支持联机，像驾驶证考试一样让学员在不同计算机上完成理论考试。

⑤系统中集成一些常用焊接资料，支持常用资料的查询。例如常见钢材的化学成份、焊接标准等等。

⑥理论学习建成一个自主学习系统，学员可以根据自己所需进行不同内容的学习。系统要能支持内容更新，能根据用户需要自由导入、更新内容。

⑦能仿真显示在操作过程中缺陷的产生情况，并能自动计分显示。如操作不当，造成焊缝成形不良，咬边、夹渣、未熔合等缺陷。