仿真技术在机械工程实验教学的应用

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摘要：近年来，我国工业化技术水平的不断提高，各种先进技术在机械工程中的应用也变得越来越深入。在机械工程实验教学中，通过虚拟仿真技术来搭建仿真平台，能够对机械工程产品的制动效果进行可视化分析，在此基础上还可利用仿真平台来对机械工程产品进行动力学建模，进而使该机械工程产品能够在实际生产中将动力学模型作为设计成果来进行技术改进与革新。鉴于此，本文便对虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用进行深入的研究。

关键词：虚拟仿真技术；机械工程；实验教学

1虚拟仿真技术给机械工程实验教学带来的改进

就目前来看，我国在机械工程实验教学中尚存在许多突出问题，这些问题的产生给机械工程教学的质量及效率造成了很大制约，尤其是在实验基地建设方面存在较大的能力局限性，这无法满足学生在学习机械工程时的动手操作能力培养，更无法加深学生对机械工程知识的理解与运用。部分院校为了节约开支，减少设备在使用过程中发生损坏或故障的几率，常常在对学生进行实践培训时是以讲座和参观为主要形式的，这也造成学生缺乏实践操作机会，从而导致学生缺乏机械设备的操作经验，难以有效胜任机械工程的相关岗位操作。科学技术的飞速发展，使越来越多的新技术、新手段被应用于机械工程领域，机械工程教学方法及教学理念也得以快速更新，计算机技术在机械工程实验教学中也发挥出越来越重要的作用。目前大部分高校都采用CAD机房来进行机械工程实验教学，并通过虚拟仿真技术的引进来持续改进与更新教学实验设备。通过虚拟仿真技术，可有效减少设备仪器在实验教学过程的故障与损坏几率，同时也能帮助学生利用虚拟仿真技术来进行灵活的实践与操作，使学生能够按照自己的想法利用虚拟仿真技术来设计出满意的机械工程作品，进而加深了学生对机械工程知识理解与运用能力的同时，也能充分发挥其学习主动性和创新精神，使机械工程在实验教学中能够对部分装置设备实施传动性能实验、减速器装配实验以及数控加工仿真实验，进而使机械工程专业在教学过程中的质量与效率得到极大提升。

2机械工程实验教学中虚拟仿真技术的主要应用

2.1带传动性能测试实验中的应用

在机械工程实验教学中，对工程履带类部件所具有的传动性能进行测试是其重要组成部分，通过对传动带在运行过程中的传动性能进行测试，可帮助学生对带在传动过程中所产生的打滑与弹性滑动现象进行直观的观察，进而更加科学的分析机电设备的最佳承载力，通过分析这些数据，可使带动控制问题得到有效解决。在对机械工程中的带传动性能进行测试时，还需要应用到电动机、发电机、传感器、光电测速装置以及转矩力测杆等设备，采用这些设备可实现人工测试，不过这种测试方法需要花费过高的人力与物力成本。而通过虚拟仿真技术，则能够使学生在计算机中设计带传动性能测试系统，从而不需要使用上述设备，学生也可随时随地的来测试带传动性能，既节约了大量成本，又显著提高了机械工程的实验教学质量及效率。

2.2减速器装配实验教学中的应用

在机械工程中经常需要应用到减速器，其同样也是机械设计中最为基础的一个项目。在对减速器进行装配实验教学中，往往都会通过实物的方式来取代减速器进行教学，不过这种实验教学方法往往会增加学生对实验操作的理解难度，难以取得较为理想的实验教学效果。而通过虚拟仿真技术，则可使学生在计算机界面中对减速器模型进行直观的观察，并按照相应的装配过程来对减速器模拟模型进行装配操作，从而使减速器的结构讲解变得更加直观、具体。

2.3数控加工仿真实验教学中的应用

在我国工业制造领域中，数字加工技术无疑是其核心技术之一，其在推动我国现代化工业发展中发挥着巨大作用。对于数字加工技术来说，其实现了机械加工与微电子技术的结合运用。在机械工程实验教学中，便常常需要应用到数控加工技术来对数控机床进行灵活的操作，不过考虑到数控机床在实际应用过程中会出现较高的维护成本，而且数控机床的种类多样，学生只能接触到几种常见的设备运作形式，同时在实际使用数控机床时往往需要进行复杂的程序设置，这势必难以满足不同学生对实践操作的需要，再加上实验操作的复杂性，使学生在实践教学中很难取得较为理想的学习成果。而利用虚拟仿真技术，则可使不同学生参与到具体的实践项目当中去，使学生能够接触、熟悉和掌握不同种类的数控机床，并利用这些数控机床来设计出相应的机械工程产品，从而使学生能够更加系统性的学习和掌握数控机床的具体加工流程。

3机械工程虚拟教学实验室的建设构思

在机械工程实验教学中，可以虚拟仿真技术为核心，建设机械工程专业的虚拟教学实验室，在应用虚拟仿真技术时，需要确保专业知识与实践任务及目标进行统一，在此基础上对实验室中各种设备的稳定性进行深入研究。此外，在设计虚拟仿真系统框架时，应以满足该专业不同学生的实践需要为宗旨，确保虚拟仿真实验能够获得准确的结果，使学生能够更好的巩固与掌握专业知识，在仿真计算时，需要对机械工程实验的相关系数进行观察。最后，需要设计对应的仿真器，利用虚拟仿真器来对以往实验中的实物进行代替，以此有效简化实验流程，通过USB接入到虚拟演示平台中，确保虚拟演示平台能够对仿真信号进行实时接收，并利用PWM模块将特定频率的方波发送至ECU之中，以此对机械设备的工作原理进行仿真模拟。在虚拟教学实验中，还需要应用到相应的计算机软件，并对应用模块进行编缉，同时利用3Dmax等建模工具，以此实现对实验项目的虚拟操作。

4结语

总而言之，虚拟仿真技术的出现，为现代院校在机械工程专业的实验教学提供了一种科学而先进的教学方法，有效解决了传统实验中存在的诸多问题，使每名学生都能够参与到具体的实验项目，进而在培养学生实践能力的同时，还能充分发挥其创新精神，极大提高了机械工程专业的教学质量。

参考文献：

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作者：张文峰 单位：苏州健雄职业技术学院中德工程学院