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机械类虚拟仿真实训室-机械模拟仿真软件

发布时间:2023-05-17

编辑人:灵图互动

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机械类虚拟仿真实训室是一个基于现代装备制造类机械基础综合实训室的基础上,以技术应用、创新设计实训为主,兼顾技术、技能,形成三位一体的综合性实训室;机械类虚拟仿真实训室能够满足机械制图、机械设计基础、公差配合与测量技术、机械装配等多个机械专业学科的理论实践教学的要求。

机械类虚拟仿真实训室建设方案包含硬件平台建设、虚拟仿真实训平台建设以及数字化教学资源建设三部分。通过此三部分内容的建设形成理虚实一体化的教学模式。

1. 硬件平台建设

机械类虚拟仿真实训室的硬件平台也叫多功能机械设计基础综合实训平台,包括平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动和链传动机构、齿轮传动机构、蜗杆传动机构、轴承、联轴器与离合器等典型机构,配套轴类、盘类、支座类、箱体类、钣金类等典型机械零件,同时提供钳工区及公差测量训练功能区。

多功能机械设计基础综合实训平台集机械制图、机械设计基础、机械装配基础、公差配合与测量技术等多个专业学科,围绕典型机构及零部件的应用场合、结构原理、应用特点、主要技术参数的设计和选用等内容展开项目学习,从机件和零部件的表达方法入手,学习读图、绘图;从机构的组成和结构入手,学习其运动特性和工作特性;从运动简图到机构的结构设计,最后完成机械传动系统的搭接创意组合,培养了学生的工程应用意识,启发了学生的创新思维。综合实训平台可以实现制图、设计和装配及测量等功能。

1.1 机械制图功能区

本功能区是根据“机械制图”课程的基本教学要求,精选常用零件与标准件应用的典型案例,其目的是让学生能直观了解典型零件的应用场合,加深学生对机械零件基本功能的认识、掌握其表达方法。通过机构和机器的实物,培养学生识读和绘制装配图等综合能力。项目实训内容如下:

1)绘制和识读机件图样(平面体、回转体、截切体、相贯体、组合体);

2)识读和绘制典型零件图(轴套类、盘盖类、支架类、箱体类);

3)连接件与紧固件的绘制(螺纹紧固件、键、销);

4)传动件的绘制(齿轮、滚动轴承、弹簧);

5)绘制和识读部件装配图(齿轮油泵、齿轮减速器);

6)App教学资源库配套练习。

机械类虚拟仿真实训室的硬件平台建设

1.2 机械设计和装配功能区

本功能区由配套的独立钳工台、机械传动机构(多级变速箱、减速器)、机械执行机构(二维工作台、间歇回转工作台、冲床机构、凸轮机构、牛头刨机)等组成。通过对典型机构和通用零件的基本理论和知识的学习,加深对机械零部件和机构工作原理的认识及理解;通过典型机构的拆装训练,培养钳工基本操作、装配工艺与调整、装配质量检验等技能,提高工程应用能力。

本实训平台可开展的实训内容包括:变速箱、减速器、自动冲压机构、间歇回转工作台、二维工作台、牛头刨机、自动送料机、鄂式碎石机的装配与调整;钳工基本操作技能;机械系统运行与调整。通过机构运行能够清楚机构之间的配合关系、运动原理及功能,并能根据装配图及装配工艺要求,使用相关工量具,进行组合装配与调试。应达到以下实训要求:

1)能够读懂零部件图纸,清楚理解零件之间的装配关系、机构的运动原理及功能;理解图纸中的技术要求,基本零件的结构及装配方法,轴承、齿轮精度的调整等。

2)能够规范合理地进行部件和机构的装配。做到装配工艺准确,包括:传动部件主次分明;运动部件的润滑正确;啮合部件间隙的调整得当。

1.3 公差配合与测量技术功能区

该功能区配套检测零件、测量工具、图纸及实训指导书;以真实零件为检测对象,以实际量具为检测手段,实现尺寸误差测量、合格尺寸判断、尺寸误差分析三位一体训练模式。

项目教学内容包括:零件基本尺寸检测;零件配合尺寸检测;平键及花键尺寸检测;普通螺纹尺寸检测;齿轮尺寸检测;零件形状误差的测量与检验;零件位置误差的测量;齿轮形位误差的测量与检验。通过项目学习加深了学生对尺寸误差及尺寸公差基本概念的了解,掌握了误差测量和处理的方法和技能。

机械类虚拟仿真实训室建设方案

2. 虚拟仿真实训平台建设

虚拟仿真实训平台也叫数字化机械设计制造及拆装虚拟仿真系统,由数字化机械设计加工区、数字化机械拆装虚拟仿真实训平台和数字化教学资源库组成。

2.1 数字化机械设计加工区

机械类虚拟仿真实训室的数字化机械设计加工区是由3D打印机与手持式扫描仪组成的,基于扫描仪对零件的扫描,通过数字化软件处理对零件(产品)进行逆向数字化机械设计和二次创新设计,最后由3D打印完成产品的加工制造。

机械类虚拟仿真实训室的数字化机械设计加工区实训项目包括:扫描仪设备的操作使用;零件(产品)的数据采集;三维建模的数据处理;逆向创新设计;3D打印。项目涵盖3D打印制造的全过程,是机械设计创新教学的升级,达到认知完整、思路清晰、掌握全面的教学效果。

2.2 数字化机械拆装虚拟仿真实训平台

数字化机械拆装虚拟仿真实训平台是针对机械结构拆卸和装配而开发的三维虚拟仿真软件。机械模拟仿真软件内含多款实际生产中使用的机构,具有自动装配与拆卸、3D交互方式的手动装配与拆卸、工量具的选择、信息记录与提示等功能,提供理论学习、教师示教、学生实训、在线考试评分模块。学生通过数字化机械拆装虚拟仿真实训平台能直观了解机构的结构和原理,根据提示完成机构的拆卸和装配。机械模拟仿真软件可支持多种操作系统平台,具有真实感强、实时交互、操作简单、便于自学等优点。

数字化机械拆装虚拟仿真实训平台包括变速箱、二维工作台、齿轮减速器、间歇回转工作台、冲床机构等典型模块的拆卸和装配过程,可以实现以下具体功能:

1)机械模拟仿真软件可以对对整体机械产品和部件、机构进行解析、拆卸与安装,并对各控制系统等进行仿真模拟,包括实现故障诊断、排除等仿真操作与考核,帮助学生掌握机构原理和机械装配技术。

2)机械类虚拟仿真实训室系统提供学习模式、实训模式及考试模式。学生可通过学习模式观看正确的拆装步骤,通过实训模式开展自行拆装等训练。同时系统可提供实训内容所包含的设备零部件功能、规格、性能指标或工作原理等人机互动提示。通过教师编辑界面可编辑实验的步骤、设置设备故障,为教师编辑实验方案提供实时的帮助。

3)机械模拟仿真软件内含工具库和零部件库。工具库具有拆装所需的呆扳手、内六角扳手、铜锤等;零部件库具有零件库、部件库、连接件库等。具有零部件预览功能。

4)机械模拟仿真软件支持手动装配、手动拆卸、自动装配(动画)和自动拆卸(动画)4种模式。学生可以通过先观看自动拆装动画然后再亲自动手拆装,便于自学。拆卸和装配过程全程记录,错误信息区别显示,零部件有数量显示。

机械类虚拟仿真实训平台建设

3.  数字化教学资源库建设

机械类虚拟仿真实训室的教学资源库软件包括教学视频、多个微课程、各种课件PPT资源等;该资源库按项目教学模式进行设计,根据各相关知识的结构体系进行合理的组织,可以进行查看、编辑、删除、添加等操作管理,让学生成为主动学习和探索学习的主体。

机械类虚拟仿真实训室的建设旨在培养学生的实践操作技能、创新思维和团队合作能力。通过虚实结合的方式让学生可以深入理解机械原理和技术,并将其应用于实际工程问题的解决中。同时,实训室还可以激发学生的创新思维和创造力,培养他们解决复杂问题和面对挑战的能力。

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