汽車設(shè)計(jì)與制造虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件
適用專業(yè)：車輛工程、汽車工程、汽車與交通工程、能源與動(dòng)力工程等相關(guān)專業(yè)。
系統(tǒng)涵蓋機(jī)械與汽車工程相關(guān)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)全體系的三維仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。這些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，以培養(yǎng)汽車工程人才為目標(biāo)，由淺入深，覆蓋基礎(chǔ)型、專業(yè)型、特色創(chuàng)新型等不同層次與深度，建設(shè)思路清晰，形成了一套立體化的教學(xué)體系，并具備良好的交互性、實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)仿真度高等特點(diǎn)。
這些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，采用國(guó)際領(lǐng)先的虛擬仿真技術(shù)開發(fā)而成，解決了實(shí)際實(shí)驗(yàn)中無法開展、實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性高等一系列問題，方便學(xué)生快速、高效地進(jìn)行在線操作學(xué)習(xí)。
使用現(xiàn)有器材模型，系統(tǒng)可開展如下7個(gè)常用汽車設(shè)計(jì)與制造虛擬實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練：
1、H點(diǎn)裝置及其應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)；
2、汽車駕駛室人機(jī)界面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)虛擬實(shí)驗(yàn)；
3、汽車駕駛室人機(jī)界面設(shè)計(jì)校核虛擬實(shí)驗(yàn)；
4、制動(dòng)系設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)；
5、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿鍛造虛擬實(shí)驗(yàn)；
6、汽車典型零件機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)；
7、大型客車生產(chǎn)流程模擬虛擬實(shí)驗(yàn)。
1.1H點(diǎn)裝置及其應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)
三維H點(diǎn)裝置是用于檢查某一特定座椅位置的裝置，用于測(cè)定座椅H點(diǎn)和軀干角。目的在于把這些測(cè)量值與制造廠的乘坐參考點(diǎn)和設(shè)計(jì)軀干角進(jìn)行比較，是進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)和試驗(yàn)所必須的基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)專門針對(duì)H點(diǎn)確定程序和H點(diǎn)裝置制定了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
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圖1H點(diǎn)裝置實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景
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圖2HPM模型
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圖3HPM模型拆解
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圖4測(cè)量H點(diǎn)軌跡
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圖5測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)
1.2汽車駕駛室人機(jī)界面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)虛擬實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)模擬人體模型的建立過程，包含骨骼的長(zhǎng)度設(shè)置和坐姿約束；支持用戶對(duì)駕駛室的人機(jī)工程設(shè)計(jì)：
• 布置踏板；
• 布置座椅；
• 布置轉(zhuǎn)向盤；
• 布置儀表臺(tái)；
• 布置手操作桿等；
系統(tǒng)支持用戶使用5百分位和95百分位人體模型對(duì)之前的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)
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圖6實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景
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圖7模型建立、骨骼長(zhǎng)度設(shè)置
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圖8坐姿約束
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圖9駕駛室人機(jī)工程設(shè)計(jì)
1.3汽車駕駛室人機(jī)工程設(shè)計(jì)校核虛擬實(shí)驗(yàn)
該虛擬實(shí)驗(yàn)屬于學(xué)術(shù)研究型的虛擬實(shí)驗(yàn)，旨在對(duì)車輛人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行研究。研究車身設(shè)計(jì)（包括布置和設(shè)備等）如何適應(yīng)人的需要，創(chuàng)造一個(gè)舒適的、操縱輕便的、可靠的駕駛環(huán)境和乘坐環(huán)境，即設(shè)計(jì)一個(gè)最佳的人-車-環(huán)境系統(tǒng)。從而，讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)過程中的知識(shí)點(diǎn)和注意事項(xiàng)等。
首先，通過建立人體模型。
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圖10建立人體模型
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圖11建立坐姿約束
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圖12調(diào)整座椅
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圖13布置頭部包絡(luò)
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圖14校核輪緣盲區(qū)
進(jìn)行輪轂輪輻盲區(qū)校核
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圖15校核輪轂輪輻盲區(qū)
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圖16校核上下車方便性
進(jìn)行駕駛員前方視野校核
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圖17校核前方視野
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圖18校核后方視野
1.4制動(dòng)系設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)包含制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的四個(gè)環(huán)節(jié)：車輪制動(dòng)器設(shè)計(jì)、助力裝置設(shè)計(jì)、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制動(dòng)力調(diào)節(jié)閥選配；包含制動(dòng)器設(shè)計(jì)的整個(gè)流程：選擇制動(dòng)器-選擇結(jié)構(gòu)方案-設(shè)計(jì)與計(jì)算。
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圖19制動(dòng)設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)
1.5汽車典型零件機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)模擬齒輪加工工藝過程設(shè)計(jì)的整個(gè)流程：工藝性分析-確定毛坯-擬定工藝過程-選擇機(jī)床-選擇夾具-選擇刀具-計(jì)算工序尺寸-確定切削用量；系統(tǒng)在正確/錯(cuò)誤的幾張零件圖紙中隨機(jī)提供一張供用戶進(jìn)行工藝性分析；擬定工藝過程環(huán)節(jié)，用戶根據(jù)正確的圖紙編制工藝過程卡片，系統(tǒng)智能判斷工藝過程的合理性，指出錯(cuò)誤之處并給出正確的參考意見；系統(tǒng)以三維動(dòng)畫的形式展現(xiàn)零件從毛坯到加工成最終零件的整個(gè)過程，支持用戶進(jìn)行360°自由觀察；
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圖20汽車典型零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
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圖21毛坯選擇
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圖22夾具選擇
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圖23切削用量
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圖24過程演示
1.6汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向虛擬實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)支持用戶進(jìn)行整套電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的虛擬裝配，同時(shí)支持用戶進(jìn)行多角度觀察；實(shí)驗(yàn)以三維動(dòng)畫的形式闡釋電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的工作原理，并支持繪制出助力裝置的隨速助力特性曲線、轉(zhuǎn)矩傳感器特性曲線。
首先，該虛擬實(shí)驗(yàn)首界面提供EPS虛擬裝備、助力特性曲線和轉(zhuǎn)矩傳感器工作模式選擇；
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圖25汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)顯示選擇
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圖26EPS虛擬裝備圖
選擇EPS虛擬裝備，完成零部件組裝之后，可進(jìn)行工作原理學(xué)習(xí)
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圖27EPS虛擬裝備工作原理展示
工作原理展示后，點(diǎn)擊返回，觀察隨速助力特性曲線
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圖28助力特性曲線展示
最后，選擇轉(zhuǎn)矩傳感器工作模式，觀察轉(zhuǎn)矩傳感器特性
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圖29轉(zhuǎn)矩傳感器特性展示
1.7ABS/ESC結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)模擬出ABS\ESC液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓管路連接結(jié)構(gòu)，以三維動(dòng)畫的形式展現(xiàn)在增壓、保壓、減壓三個(gè)過程的工作原理。
首先，實(shí)驗(yàn)首界面提供了ABS液壓工作模式和ESC液壓工作模式可供選擇；
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圖30ABS/ESC工作模式選擇
選擇ABS工作模式之后，可以看到增壓、保壓和減壓過程選擇，選擇任一功能可觀察到對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
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圖31ABS工作原理
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圖32ABS模式增壓過程
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圖33ABS模式減壓過程
選擇ESC工作模式，同樣提供增壓、保壓和減壓過程，任意選擇可觀察對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
圖34ESC工作原理
圖35ESC模式增壓過程
圖36ESC模式減壓過程