虚拟装配技术的减速器(附件)
摘 要摘 要本文介绍了利用unity3d软件制作减速器虚拟拆装实验的过程。首先利用Solidworks建立减速器三维模型；然后使用3dsmax软件将原文件格式SLDASM转换为FBX，然后导入unity3d中进行操作；最后在unity3d中完成剩下的工作。在unity3d中需要实现减速器的点击拆、拖拽装以及爆炸图和装配图等功能。本设计的重点和难点在于unity3d中的编程。Unity3d身为一种三维游戏开发引擎，可以添加很多物理属性，但具体的动作需要靠脚本控制。因此，本文会介绍一些java或C语言的使用。在最后部分，利用unity3d软件自带的功能将已完成的功能制作成exe格式，以方便其他人的使用。关键词：减速器拆装；虚拟实验室；unity3d；脚本控制目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2虚拟实验室 2
1.2.1虚拟实验室简介 2
1.2.2虚拟实验室特点 2
1.3 虚拟拆装 3
1.4 研究意义 4
1.5 主要内容 4
第二章 软件素材的制备 5
2.1 Solidworks中的准备工作 5
2.1.1 减速箱零件的建模 5
2.1.2 减速箱的装配 7
2.1.3 减速箱爆炸图的制作 8
2.1.4 工程图的制作 9
2.2 CAD中的准备工作 9
2.3 3ds max中的准备工作 10
第三章 软件的制作 10
3.1 unity3d简介 10
3.2设计方案 11
3.3 场景一的创建 11
3.4场景二的创建 12
3.5场景三的创建 13
3.6 场景四的创建 14
3.7 场景五的创建 15
3.8 场景六的创建 17
3.9 场景七的创建 18
3.10场景八的创建 19
3.11 场景九的创建 20
3.12 打包软件为exe格式 21
结 论 23
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3.5场景三的创建 13
3.6 场景四的创建 14
3.7 场景五的创建 15
3.8 场景六的创建 17
3.9 场景七的创建 18
3.10场景八的创建 19
3.11 场景九的创建 20
3.12 打包软件为exe格式 21
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 研究背景
实验在任何学校的教学活动中都是一个不可或缺的过程, 特别是对于理工类大学的教学来说，有很多科目的学习都是基于实验课程的,实验（特别是动手实验）对于培养学生的自主性、创新性、动手能力和解决实际问题的能力是举足轻重的[1]。学生通过一定的实验,能够更好地理解和掌握本学科的理论知识,同时还能锻炼到他的综合测试技能和实践动手能力。
实验平台对于实验教学来说,是重中之重,其优劣精良直接决定了实验教学成功与否。传统的实验室教学无论是在设备仪器的维护方面还是在实验安全保障的方面都存在着相当多的困难,特别是资源的投入问题,这无不制约了各校实验教学的发展。而在网络信息技术高速发展的今天,传统的教学方法、实验内容和实验平台的改进都成为了现实,通过计算机仿真技术、虚拟现实技术（VR）建立一个虚拟实验室无疑是一个非常好的方法。
减速器的拆装实验是每个学校机械专业不可或缺的重要实验教学环节。通过进行减速器拆装,学生应初步了解各机构的设计原则、掌握减速箱的结构,从而能够更好地去理解机械原理等课程的内容、也为后面完成相应的课程设计打下一定的基础，同时也培养了学生分析和解决问题的工程能力。而现在基本上各高校的减速器拆装实验都还沿用传统的实验教学方式,也就是老师先讲解一番、然后学生分组来拆装减速箱,这种方式受到了实验资源也就是减速箱个数的限制,学生不能完整或者说仔细的尽兴的研究减速箱，从而使教学效果受到了影响[2]。应用虚拟现实技术（VR）设计出来的减速器拆装虚拟实验室,不仅可以有效地降低实验室的建设成本,提高学生做实验的效率,更可以实现实验资源的共享和异地远程教学[3]，可谓一举多得。
1.2虚拟实验室
1.2.1虚拟实验室简介
早在1989年,美国弗吉尼亚大学（University of Virginia）的威廉沃尔夫（William Wolf）教授就提出了虚拟实验室的概念[4]。虚拟实验室是一个利用计算机依照现实的实验室制作出来的虚拟的环境,为了在计算机上创建出这样一个可视化的实验环境, 需要借助相当多的技术包括图形/图像显现技术、三维动画技术、计算机模拟仿真技术和虚拟现实技术（VR）等。在这里面,每一个可以看到、触发到的器件都代表着一种实验设备,不管是教师或者是学生都可以随时在电脑前进入到虚拟实验室并根据情况来操作各种仪器,主要方法是利用键盘的输入来控制或者使用鼠标左中右键的动作来实现点击与拖拽等,以此来完成各种各样的实验。
虚拟实验室是一种不同寻常的、松散的解决问题的环境,它给用户提供了一个基于网络的平台用来进行实验教学、技术交流等工作, 这种基于计算机的虚拟样机系统设计出来的虚拟实验室代表着一种崭新的科学研究与工程设计的方法，是一种不同于理论和实物实验的研究设计方式和措施[5]。虚拟实验室一般包括验证型、测试型、设计型、纠错型、创新型等多种类型[5]。
1.2.2虚拟实验室特点
虚拟实验室的特点主要有以下几点:
(1)成本低。相比于传统实验室的建立需要场地，购买各种昂贵的仪器等花费巨大的工程，虚拟实验室来源于虚拟原型技术,而虚拟现实软件在可视化方面具有巨大的优势[6]，同时可交互地控制虚拟物体是虚拟现实技术要求的最必要的功能,利用这些功能对虚拟对象进行几何构造、功能需求、生产制造等方面交互的建模与分析[6]，几乎不涉及实物方面，因此成本低。
(2)效率高。借助虚拟实验室我们可以节省大量的生产物理原型等方面的繁琐的工作,操作者不仅只需集中主要的精力去钻研实验对象自身的特性和规律[6],还能够轻易利用计算机计算速度、联网等方面的优势,从网络上获得在线帮助等，这都可以帮助使用者直捣黄龙，迅速达到实验所要求的具体目标,从而提高了学习和研究的效率，更减轻了工作的压力。
(3)开放性。虚拟实验室具有开放性，主要有两个方面的具体表现,一个方面是实验资源的开放,一个完整的虚拟实验室应该拥有不同的虚拟实验环境、不同的实验模式、不同的实时仿真软件、丰富大量的元器件等,学生完全能够根据自己不同的实验需要来进行选择；虚拟实验室开放性的另一方面则体现在：当实验内容确定后, 学生可以根据具体的实验要求来构建自己的实验室环境、选择自己的实验模式、挑选合适的实验仪器设备等。在这种情景下,学生就似乎拥有了一个有着大量多种实验仪器和设备的实验室,从而为学生的发明创造等异想天
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2虚拟实验室 2
1.2.1虚拟实验室简介 2
1.2.2虚拟实验室特点 2
1.3 虚拟拆装 3
1.4 研究意义 4
1.5 主要内容 4
第二章 软件素材的制备 5
2.1 Solidworks中的准备工作 5
2.1.1 减速箱零件的建模 5
2.1.2 减速箱的装配 7
2.1.3 减速箱爆炸图的制作 8
2.1.4 工程图的制作 9
2.2 CAD中的准备工作 9
2.3 3ds max中的准备工作 10
第三章 软件的制作 10
3.1 unity3d简介 10
3.2设计方案 11
3.3 场景一的创建 11
3.4场景二的创建 12
3.5场景三的创建 13
3.6 场景四的创建 14
3.7 场景五的创建 15
3.8 场景六的创建 17
3.9 场景七的创建 18
3.10场景八的创建 19
3.11 场景九的创建 20
3.12 打包软件为exe格式 21
结 论 23
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3.5场景三的创建 13
3.6 场景四的创建 14
3.7 场景五的创建 15
3.8 场景六的创建 17
3.9 场景七的创建 18
3.10场景八的创建 19
3.11 场景九的创建 20
3.12 打包软件为exe格式 21
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 研究背景
实验在任何学校的教学活动中都是一个不可或缺的过程, 特别是对于理工类大学的教学来说，有很多科目的学习都是基于实验课程的,实验（特别是动手实验）对于培养学生的自主性、创新性、动手能力和解决实际问题的能力是举足轻重的[1]。学生通过一定的实验,能够更好地理解和掌握本学科的理论知识,同时还能锻炼到他的综合测试技能和实践动手能力。
实验平台对于实验教学来说,是重中之重,其优劣精良直接决定了实验教学成功与否。传统的实验室教学无论是在设备仪器的维护方面还是在实验安全保障的方面都存在着相当多的困难,特别是资源的投入问题,这无不制约了各校实验教学的发展。而在网络信息技术高速发展的今天,传统的教学方法、实验内容和实验平台的改进都成为了现实,通过计算机仿真技术、虚拟现实技术（VR）建立一个虚拟实验室无疑是一个非常好的方法。
减速器的拆装实验是每个学校机械专业不可或缺的重要实验教学环节。通过进行减速器拆装,学生应初步了解各机构的设计原则、掌握减速箱的结构,从而能够更好地去理解机械原理等课程的内容、也为后面完成相应的课程设计打下一定的基础，同时也培养了学生分析和解决问题的工程能力。而现在基本上各高校的减速器拆装实验都还沿用传统的实验教学方式,也就是老师先讲解一番、然后学生分组来拆装减速箱,这种方式受到了实验资源也就是减速箱个数的限制,学生不能完整或者说仔细的尽兴的研究减速箱，从而使教学效果受到了影响[2]。应用虚拟现实技术（VR）设计出来的减速器拆装虚拟实验室,不仅可以有效地降低实验室的建设成本,提高学生做实验的效率,更可以实现实验资源的共享和异地远程教学[3]，可谓一举多得。
1.2虚拟实验室
1.2.1虚拟实验室简介
早在1989年,美国弗吉尼亚大学（University of Virginia）的威廉沃尔夫（William Wolf）教授就提出了虚拟实验室的概念[4]。虚拟实验室是一个利用计算机依照现实的实验室制作出来的虚拟的环境,为了在计算机上创建出这样一个可视化的实验环境, 需要借助相当多的技术包括图形/图像显现技术、三维动画技术、计算机模拟仿真技术和虚拟现实技术（VR）等。在这里面,每一个可以看到、触发到的器件都代表着一种实验设备,不管是教师或者是学生都可以随时在电脑前进入到虚拟实验室并根据情况来操作各种仪器,主要方法是利用键盘的输入来控制或者使用鼠标左中右键的动作来实现点击与拖拽等,以此来完成各种各样的实验。
虚拟实验室是一种不同寻常的、松散的解决问题的环境,它给用户提供了一个基于网络的平台用来进行实验教学、技术交流等工作, 这种基于计算机的虚拟样机系统设计出来的虚拟实验室代表着一种崭新的科学研究与工程设计的方法，是一种不同于理论和实物实验的研究设计方式和措施[5]。虚拟实验室一般包括验证型、测试型、设计型、纠错型、创新型等多种类型[5]。
1.2.2虚拟实验室特点
虚拟实验室的特点主要有以下几点:
(1)成本低。相比于传统实验室的建立需要场地，购买各种昂贵的仪器等花费巨大的工程，虚拟实验室来源于虚拟原型技术,而虚拟现实软件在可视化方面具有巨大的优势[6]，同时可交互地控制虚拟物体是虚拟现实技术要求的最必要的功能,利用这些功能对虚拟对象进行几何构造、功能需求、生产制造等方面交互的建模与分析[6]，几乎不涉及实物方面，因此成本低。
(2)效率高。借助虚拟实验室我们可以节省大量的生产物理原型等方面的繁琐的工作,操作者不仅只需集中主要的精力去钻研实验对象自身的特性和规律[6],还能够轻易利用计算机计算速度、联网等方面的优势,从网络上获得在线帮助等，这都可以帮助使用者直捣黄龙，迅速达到实验所要求的具体目标,从而提高了学习和研究的效率，更减轻了工作的压力。
(3)开放性。虚拟实验室具有开放性，主要有两个方面的具体表现,一个方面是实验资源的开放,一个完整的虚拟实验室应该拥有不同的虚拟实验环境、不同的实验模式、不同的实时仿真软件、丰富大量的元器件等,学生完全能够根据自己不同的实验需要来进行选择；虚拟实验室开放性的另一方面则体现在：当实验内容确定后, 学生可以根据具体的实验要求来构建自己的实验室环境、选择自己的实验模式、挑选合适的实验仪器设备等。在这种情景下,学生就似乎拥有了一个有着大量多种实验仪器和设备的实验室,从而为学生的发明创造等异想天
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