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汽车虚拟仿真实验教学平台建设方案

发布时间:2022-11-22

编辑人:灵图互动

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1. 汽车虚拟仿真实验教学平台建设必要性

汽车作为一种复杂的机电设备,针对汽车全产业链的各个环节,其设计、制造﹑性能评价﹑销售、维修﹑循环利用等方面都涉及到许多不同学科领域的专业知识,加大了人才培养的难度,且车辆工程类专业作为工程应用性很强的专业﹐需要毕业生具有较强的工程实践能力。

因此,在教育过程中,车辆工程类专业的实验与实践环节显得尤为重要。而在目前的高等教育中,车辆工程类专业的实验实践教学面临着许多困难和问题,这些困难和问题通过虚拟仿真实验教学平台的建设可以得到较好的解决或改善。

汽车虚拟仿真实验教学平台建设必要性

2. 汽车虚拟仿真实验教学平台建设方案

依据“虚实结合,相互补充、能实不虚”的原则,建设了由发动机三维虚拟仿真、发动机装配虚拟仿真、电控发动机与变速箱模拟、汽车发动机电控系统典型故障模拟及诊断虚拟仿真、汽车碰撞虚拟仿真等实验组成的汽车虚拟仿真实验教学平台。

2.1 发动机三维虚拟仿真实验

发动机三维虚拟仿真实验是集物理、化学、机械、电气和计算机技术于一体的虚拟仿真实验系统。发动机三维虚拟仿真是在计算机或服务器上利用数值方法求解描述发动机流动、传热、雾化混合和燃烧过程的质量、动量、能量和化学组分的守恒过程,并通过曲线或图像表达。主要描述内容有:进气管路和缸内流动状态、缸内雾化混合状态、缸内壁面传热状态、缸内燃烧进程和湍流燃烧状态、缸内有害排放物实时生成和浓度分布。

发动机三维虚拟仿真实验教学

2.2 发动机装配虚拟仿真实验

发动机装配虚拟仿真实验通过计算机技术、网络技术、3D技术,来介绍工具、仪器及装配过程,让学生直观地体验汽车拆卸与安装的过程与细节,了解学习发动机结构和工作原理。学生可通过操作鼠标选择工具、拆卸部件,如果工具选择错误或者拆装顺序有误,实验将无法继续进行,这样可以及时发现操作中的错误。同时,该虚拟实验系统还可以进行考试、批改作业,学生可以自查分数。此外,通过网络技术,学生可以通过网络共享,直接在寝室、教室等位置,利用自己的计算机输入软件,反复练习。

发动机装配虚拟仿真实验教学

2.3 电控发动机与变速箱模拟实验

电控发动机与变速箱模拟实验通过模拟发动机进行起动、加速、减速、故障检测与诊断、故障模拟与排除等工况的实际操作,模拟汽车电控发动机结构与原理及工作过程,故障模拟系统可模拟实际运行工作状况,设置多种实车发动机常见故障,具体内容配备故障模拟设置装置说明。并且在试验台面板上安装有汽车仪表、燃油压力表、真空压力表等辅助设备,可实时显示发动机转速、喷油压力、进气歧管压力等参数变化信息。

电控发动机与变速箱模拟实验教学

2.4 汽车发动机电控系统典型故障模拟及诊断虚拟仿真实验

通过搭建汽车发动机电控系统半实物仿真平台,可以模拟发动机在运行过程中可能出现的各种故障。基于该平台可以进行发动机电控系统各类传感器故障模拟、各类执行器故障模拟以及控制器本身故障模拟。通过各类故障的模拟,让学生深入理解发动机电控系统正常信号与异常信号之间的差异,理解不同故障的诊断方法及诊断策略;通过D2P快速开发平台,可实现对故障阀值的标定试验。

2.5 汽车碰撞虚拟仿真实验

真实的汽车碰撞单次实验准备周期长、费用高,汽车碰撞实验系统结构复杂、设备昂贵、操作专业,碰撞现场还具有一定的危险性。为了能让每个学生直观形象地学习汽车碰撞实验过程中的相关知识,采用先进的虛拟仿真技术,能逼真再现汽车碰撞实验过程,让学生切身感受汽车碰撞带来的震撼。通过本虚拟仿真实验教学,学生可以较好地掌握汽车碰撞实验的准备、碰撞相关程序和碰撞数据采集等相关专业知识,更好地掌握汽车碰撞实验安全的相关内容和要求。

汽车碰撞虚拟仿真实验教学

3. 汽车虚拟仿真实验教学平台功能

汽车虚拟仿真实验教学平台的实验实践教学体系根据实际教学需求,设置了3个层次:基础训练层、技能提升层和创新创业层。

平台既能满足低年级学生学习机械工程基础、汽车结构原理、工程实验基础等领域专业知识和基本技能的学习需要,又能够满足高年级学生和研究生开展学科竞赛、工程问题研究和工程创新能力训练的要求。

同时开放的共享资源还能面向多种专业的学生,例如中心每年举办的“虚拟拆装大赛”,面向全校学生,除车辆专业外,还包括了机电、艺术设计等多个专业的学生。

4. 汽车虚拟仿真实验教学平台建设意义

汽车虚拟仿真实验可以为学生提供方便、快捷以及全面的知识来源,使学生可根据教学以及自身的需求进行自主学习。

汽车虚拟仿真实验教学平台的建设和发展对于完善实验教学体系,提高实验教学质量,促进汽车创新人才培养改革,建立创新人才成长环境,服务湖北省和全国科教新国战略、人才培养强国战略具有重要意义。


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