汽车发动机活塞连杆组虚拟仿真拆装实验的设计(附件)【字数：9027】
摘 要互联网的普及与发展，造就了高度信息化的21世纪。信息化不仅影响着人们的生活，也在教育方面带来了一场大变革。特别是在机械工程类专业方面，传统的教学是学习书本知识、老师讲解演练、学生实地操作等，这就要面临投入资金大、专业教师紧缺、实训设备不齐全、复杂实验难操作、危险系数高等问题。为了提高机械工程类专业学生的实践动手能力，新的科学技术应用到了教育中，教育走向人工智能化。具有很强便捷性和逼真性的计算机虚拟仿真拆装技术就是其中之一。本文对汽车发动机其中的一部分——活塞连杆组进行了虚拟仿真拆装实验的设计，通过相关软件建立活塞连杆组零部件的三维图，然后将其拆装过程做成动态形式演示，达成虚拟仿真设计。虚拟仿真技术的投入，学生既能够提前尝试拆装,也可以课后练习，根据具体情况进行仿真操作。所以虚拟仿真装配技术在机械模拟装配方面起到很大作用。它让学生们不再受各类外界因素的限制，在虚拟环境中巩固学习，提高学习效率。这种虚实结合的创新技术使教育事业有了新的发展。
目 录
第一章 项目研究的目的及意义 1
1.1项目研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3项目研究的内容和目标 2
1.3.1研究目标 2
1.3.2研究内容 2
1.4关键技术及路线 3
第二章 汽车发动机活塞连杆组的结构与拆装 4
2.1活塞连杆组的结构 4
2.1.1活塞的结构 4
2.1.3连杆组的结构 5
2.2活塞连杆组装配顺序 5
第三章 建模工具的介绍 7
3.1建模工具的分类 7
3.2UG的介绍 7
第四章 建模过程 8
4.1UG的初始操作 8
4.2重要零件的建模 8
4.2.1活塞的建模 8
4.2.2连杆的建模 11
4.2.3其他零件的建模 12
第五章 活塞连杆组虚拟仿真拆装过程的实现 15
5.1活塞连杆组的装配 15
5.2动态演示制作 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
第六章 虚拟仿真系统平台的建设 20
6.1操作平台的总体规划设计 20
6.2操作平台的设计 20
6.2.1知识理论模块 20
6.2.2拆装视频演示 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 活塞连杆组的部件及装配图 25
附录B 活塞连杆组拆装视频图 27
第一章 项目研究的目的及意义
1.1项目研究背景
现代素质教育的变革、高校扩招的影响、人才竞争的压力，要求高校能够培养出高素质、创新思维的新型技术人才。传统的多媒体化、网络化的教学方式已经不能完全满足要求，特别是机械工程类专业的实训方面[1]。机械类学生少不了实训，各高校在实训方面存在很多不足，如占用场地大、投入资金多、危险系数高等问题，而新型技术虚拟仿真拆装技术解决了存在的大部分问题[2]。
传统实训投入资金多、危险系数高的问题。汽车专业类学生需要对汽车各零部件进行拆装学习，且需要各种机器完成精密测量，需要有专业老师的指导，有先进的实训设备，有充足的实训基地，还要有足够的实训时间，并且实训存在一定危险性。任意一项都需要投入大量资金，高校很难全部做到，而虚拟仿真实训系统从各方面考虑，满足要求。其具有交互性、沉浸性和想象性的特征，可以让学生具有很强的现实操作感[3]，从一方面避免了实地操作。其通过虚拟环境操作，可以随时随地进行模拟，多人同时操作，循环使用，在短时间低成本条件下，培育出高素质人才[4]。节省投入资金，安全可靠。
学生的学习兴趣及创新思维有待提高的问题。传统教育培训略显枯燥单一，学生根据老师的讲解过程完成拆装，老师的讲解已经限定了操作过程，学生很难再思考如何更好的操作，因为实训零件少，学生不能都在第一时间进行研究，学习兴趣自然下降。虚拟仿真系统则具有灵活特点，学生根据爱好使用，能够提高装配效率，教学效果也能够显著提升。
实验是认知世界的重要方法[5]，高等院校的教学中，通过实验教学培育出高素质人才，实验教学有着很重要的意义。虚拟仿真实训系统通过计算机操作，完成设定的项目，学习效果优于传统实训操作效果。虚拟仿真实训通过这种方式达到以实训系统代替实际实训的目的。这项应用于教学领域的新科技有着重大意义。将其应用于教学中，代表着科技的发展水平，它是先进的学习工具。学生们学习掌握这项新技术，通过计算机进行机械各零部件的拆装、维修、认知等操作，逼真的实训环境，使学生情景体验更真实，更容易理解其中的原理。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
作为虚拟技术的起源地，美国对虚拟技术的研究优先于许多国家。美国华盛顿州立大学与NIST合作开发的VADE是一个具有代表性的虚拟装配系统，它是装配领域成功引入虚拟现实技术的表现，意义重大。因为科技的发展，虚拟装配技术的研究更加深入。VADE在虚拟装配的零部件技术中有所改进，能够实现CAD系统和虚拟装配系统的自动转换。
德国Fraunhofer工业工程研究会所研究的虚拟现实系统是通过虚拟的人体模型在虚拟环境中进行装配操作的，这对现在的研究有所影响[6]。德国比勒费尔德大学将人工智能与虚拟现实技术相结合，研究出构造工具箱虚拟装配技术。德国Bonn大学在虚拟装配技术的交互操作中有所改进，创新语音、手势等控制技术，能完成模型在约束下的运动和精准定位。英国HenotWatt大学经过研究装配特征，能够实现装配顺序的规划。国外的虚拟技术研究成果比较先进，应用范围广泛，领先于我国。
1.2.2国内研究现状
我国对虚拟技术的研究与国外发达国家存在差距，但随着我国科技的发展，虚拟技术展现其重要性，我国落后、不成熟的情况得以改变。哈尔滨工业大学研究模型转换，实现了从Pro/Engineer系统到虚拟装配系统的输入[7]。西北工业大学提出了关于虚拟仿真系统的关键性的成果。哈尔滨大学在装配/拆卸规划技术上有所研究，建立了基于几何约束的虚拟装配环境，可以在此环境中仿真和优化装配顺序[7]。浙江大学的国家重点实验室，研究的装配模拟方法也有一定发展。大连理工化学研究室重点研发的Analab仿真平台，可以仿真教学中的实验流程等。
我国2017年还开展了高等学校虚拟仿真技术应用研讨会，就虚拟仿真在实践教学与高等学校教育中应用虚拟技术等方面进行分析、讨论，足以见得我国对虚拟仿真技术的重视。虚拟仿真技术在教育事业中的发展可观。虽然与国外存在差距，但是我国钻研各项研究，不断的完善，拉近了与国外的距离，推动了科技的新发展。
目 录
第一章 项目研究的目的及意义 1
1.1项目研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3项目研究的内容和目标 2
1.3.1研究目标 2
1.3.2研究内容 2
1.4关键技术及路线 3
第二章 汽车发动机活塞连杆组的结构与拆装 4
2.1活塞连杆组的结构 4
2.1.1活塞的结构 4
2.1.3连杆组的结构 5
2.2活塞连杆组装配顺序 5
第三章 建模工具的介绍 7
3.1建模工具的分类 7
3.2UG的介绍 7
第四章 建模过程 8
4.1UG的初始操作 8
4.2重要零件的建模 8
4.2.1活塞的建模 8
4.2.2连杆的建模 11
4.2.3其他零件的建模 12
第五章 活塞连杆组虚拟仿真拆装过程的实现 15
5.1活塞连杆组的装配 15
5.2动态演示制作 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
第六章 虚拟仿真系统平台的建设 20
6.1操作平台的总体规划设计 20
6.2操作平台的设计 20
6.2.1知识理论模块 20
6.2.2拆装视频演示 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 活塞连杆组的部件及装配图 25
附录B 活塞连杆组拆装视频图 27
第一章 项目研究的目的及意义
1.1项目研究背景
现代素质教育的变革、高校扩招的影响、人才竞争的压力，要求高校能够培养出高素质、创新思维的新型技术人才。传统的多媒体化、网络化的教学方式已经不能完全满足要求，特别是机械工程类专业的实训方面[1]。机械类学生少不了实训，各高校在实训方面存在很多不足，如占用场地大、投入资金多、危险系数高等问题，而新型技术虚拟仿真拆装技术解决了存在的大部分问题[2]。
传统实训投入资金多、危险系数高的问题。汽车专业类学生需要对汽车各零部件进行拆装学习，且需要各种机器完成精密测量，需要有专业老师的指导，有先进的实训设备，有充足的实训基地，还要有足够的实训时间，并且实训存在一定危险性。任意一项都需要投入大量资金，高校很难全部做到，而虚拟仿真实训系统从各方面考虑，满足要求。其具有交互性、沉浸性和想象性的特征，可以让学生具有很强的现实操作感[3]，从一方面避免了实地操作。其通过虚拟环境操作，可以随时随地进行模拟，多人同时操作，循环使用，在短时间低成本条件下，培育出高素质人才[4]。节省投入资金，安全可靠。
学生的学习兴趣及创新思维有待提高的问题。传统教育培训略显枯燥单一，学生根据老师的讲解过程完成拆装，老师的讲解已经限定了操作过程，学生很难再思考如何更好的操作，因为实训零件少，学生不能都在第一时间进行研究，学习兴趣自然下降。虚拟仿真系统则具有灵活特点，学生根据爱好使用，能够提高装配效率，教学效果也能够显著提升。
实验是认知世界的重要方法[5]，高等院校的教学中，通过实验教学培育出高素质人才，实验教学有着很重要的意义。虚拟仿真实训系统通过计算机操作，完成设定的项目，学习效果优于传统实训操作效果。虚拟仿真实训通过这种方式达到以实训系统代替实际实训的目的。这项应用于教学领域的新科技有着重大意义。将其应用于教学中，代表着科技的发展水平，它是先进的学习工具。学生们学习掌握这项新技术，通过计算机进行机械各零部件的拆装、维修、认知等操作，逼真的实训环境，使学生情景体验更真实，更容易理解其中的原理。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
作为虚拟技术的起源地，美国对虚拟技术的研究优先于许多国家。美国华盛顿州立大学与NIST合作开发的VADE是一个具有代表性的虚拟装配系统，它是装配领域成功引入虚拟现实技术的表现，意义重大。因为科技的发展，虚拟装配技术的研究更加深入。VADE在虚拟装配的零部件技术中有所改进，能够实现CAD系统和虚拟装配系统的自动转换。
德国Fraunhofer工业工程研究会所研究的虚拟现实系统是通过虚拟的人体模型在虚拟环境中进行装配操作的，这对现在的研究有所影响[6]。德国比勒费尔德大学将人工智能与虚拟现实技术相结合，研究出构造工具箱虚拟装配技术。德国Bonn大学在虚拟装配技术的交互操作中有所改进，创新语音、手势等控制技术，能完成模型在约束下的运动和精准定位。英国HenotWatt大学经过研究装配特征，能够实现装配顺序的规划。国外的虚拟技术研究成果比较先进，应用范围广泛，领先于我国。
1.2.2国内研究现状
我国对虚拟技术的研究与国外发达国家存在差距，但随着我国科技的发展，虚拟技术展现其重要性，我国落后、不成熟的情况得以改变。哈尔滨工业大学研究模型转换，实现了从Pro/Engineer系统到虚拟装配系统的输入[7]。西北工业大学提出了关于虚拟仿真系统的关键性的成果。哈尔滨大学在装配/拆卸规划技术上有所研究，建立了基于几何约束的虚拟装配环境，可以在此环境中仿真和优化装配顺序[7]。浙江大学的国家重点实验室，研究的装配模拟方法也有一定发展。大连理工化学研究室重点研发的Analab仿真平台，可以仿真教学中的实验流程等。
我国2017年还开展了高等学校虚拟仿真技术应用研讨会，就虚拟仿真在实践教学与高等学校教育中应用虚拟技术等方面进行分析、讨论，足以见得我国对虚拟仿真技术的重视。虚拟仿真技术在教育事业中的发展可观。虽然与国外存在差距，但是我国钻研各项研究，不断的完善，拉近了与国外的距离，推动了科技的新发展。
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