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机电虚拟仿真实验教学应用

发布时间:2022-11-16

编辑人:灵图互动

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实验教学是高等教育培养学生获取专业知识和技能的必要环节,随着计算机虚拟技术和仿真技术在教育中的发展和应用,虚拟仿真实验的地位日益凸显。尤其在机电类专业中,机电虚拟仿真实验教学软件突破传统实验的限制,在液压、数控等专业课程的实验教学中发挥了重要的作用。

机电专业课程集机械、电子、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合。传统实验教学中用到的实验设备种类繁多、占地面积较大。而实验室空间限制,单种设备往往数量比较少,学生需要分组轮流使用。而且实验设备因使用频繁元件极易损坏,更新换代缓慢,操作也比较复杂。为了弥补这些不足,通过虚拟仿真技术辅助完成实验。机电虚拟仿真实验教学软件是通过虚拟操作来模拟实验过程,得出仿真结果。机电专业虚拟仿真实验教学应用在如下课程之中。

1. 液压传动与控制

液压传动与控制是研究以有压液体为能源介质实现各种机械传动与控制的学科。研究液压传动及其控制技术,就必须了解液压系统的工作原理、工作特点。但是仅仅通过课程理论学习对液压系统的了解具有很大的局限性,我们需要通过实验来分析验证液压系统和元件的工作特性。因此,液压传动与控制是一门与实验结合较为紧密的课程。

将虚拟仿真技术引入课程,机电虚拟仿真实验教学软件中,开设了液压泵的性能实验、节流调速系统实验等项目。机电虚拟仿真实验教学软件中节流调速回路的基本功能,是在三位四通换向阀的不同状态下,双作用液压缸做往复运动,调节节流阀的开口度,观察双作用液压缸的运动速度,记录数据,通过实验数据处理来验证理论知识的正确性。机电虚拟仿真实验教学软件的此实验中需要用到的液压元件有:双作用液压缸、压力表、液压源、三位四通换向阀。运用机电虚拟仿真实验教学软件操作,能够方便的改变实验参数,实验效率高。在机电专业虚拟仿真实验教学软件中,通过调节可调单向节流阀的开口度和液压缸的负载力,来分析在不同开口度、不同负载的情况下,液压缸的运动速度变化,记录仿真结果。

机电虚拟仿真实验教学软件液压传动与控制

2. 可编程逻辑控制器原理与应用

可编程控制器(简称PLC)作为工业自动化三大支柱之一,其应用几乎覆盖了所有工业企业,是工业现代化的一个重要标志。《可编程控制器原理及应用》课程是一门实用性、工程性和综合性都很强的课程。课程目的在于使学生学习和掌握顺序控制系统的设计方法,掌握设计原理与应用设计,以适应工业技术发展的状况和社会需要。通过实验提高学生的动手能力、分析问题解决问题的能力,加深对课程内容的理解。

运用机电虚拟仿真实验教学软件,学生在熟悉面板和I/O分配的基础上,进行PLC指令编写,最终完成控制目标。机电虚拟仿真实验教学软件可以通过动画效果展现实际工程动作,学生能够更加直观地了解PLC指令编写及运行产生的效果。

机电虚拟仿真实验教学软件可编程逻辑控制器原理与应用

3. 数控技术

近年来,数控机床在工业生产中的使用越来越普遍,数控技术也成为机械类专业学生必须要学习的课程之一,但是直接用昂贵的数控加工设备进行学习很难实现。为了满足教学使用的需要,机电虚拟仿真实验教学的发展在数控机床专业,具有重要的理论意义和实际价值。

机电虚拟仿真实验教学软件可以进行数控编程和加工仿真,具有很强的三维仿真功能,由三个窗口组成,每一个窗口可以分别执行独立操作,并且实现与真实机床一样在三个窗口直接相互交换信号。学生通过机电虚拟仿真实验教学软件,能够任意设置工件尺寸、选择刀具。机床在切削运动过程中会有故障报警功能,学生可以了解机床操作过程中,可能会遇到的故障问题。机电虚拟仿真实验教学软件可以同时显示切削路径和刀偏路径,通过编程输入将命令传给虚拟机床加工工件,并实时显示程序路径和三维工件图形。

机电虚拟仿真实验教学软件数控技术

将虚拟仿真技术引入到机电专业教学中,可以促进教学方法的现代化和教学手段的多样化。机电虚拟仿真实验教学的应用,弥补了传统实验的不足,不但丰富了实验教学内容,而且使学生通过人机交互的方式获得逼真的体验,从中享受到学习的乐趣。基于机电虚拟仿真实验教学的应用,虚拟仿真技术也会不断发展,推进实验室的发展和实验教学的改革。


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