机械设计虚拟实验室建设
机械工程虚拟仿真实验中心项目申报书
真 实验解决方案。
二、项目概况
1．建设目的 机械工程专业课、专业基础课涉及知识点多，学科实践环节较为重要，目前学生对 所学知识综合运用能力和实践能力受实验难度、实验设备数量、场地的限制，学生很难 高效的掌握实验要点，难以培养学生的工程意识。然而通过虚拟仿真重构实验内容，通 过友好的人机交互界面，可以充分的改善教学过程中的这些弊端。 通过构建逼真的实验操作环境和实验对象，使学生在开放、自主、交互的虚拟环境 中开展高效、安全且经济的实验，进而达到真实实验不具备或难以实现的教学效果。现 代机械工程教学应该以培养高端装备制造人才培养为出发点，用现代信息化技术构建高 真实感的虚拟实验设备，更好地调动学生参与实验教学的积极性和主动性，激发学生的 学习兴趣和潜能，增强学生的实践能力和创新能力。同时，加强对学生社会责任感、创 新精神、实践能力的综合培养。 2．可行性、必要性分析 （1）实验教学中心建设的必要性 虚拟仿真实验教学是教育信息化发展和实验教学改革相结合的创新目标和产物，综 合应用虚拟现实和多媒体技术构建仿真的实验环境，使学生自主地在开放的虚拟仿真平 台开展实验，虚拟仿真实验教学中心的建设弥补了传统实验不能实现的教学功能，为当 下实验教学质量的提高提供了一个有效的问题解决方案，其必要性在于：首先，网络化 虚拟实验室比传统实验室更具有开放性，有效地打破了时间和空间的界限，学生可以灵 活安排自己的实验时间，也可以根据专业、兴趣、爱好自主选择实验内容，对自己完成 的综合设计性实验方案进行实验，有效拓展了实践渠道，丰富课外学习内容。其次，大 大节省了实验室建设中人力、物力、财力的投入，降低了实验教学成本。实验仪器、实 验耗材都是通过虚拟技术实现，实验教学的改革、实验项目的调整、实验方案的优化再 也不受实验设备性能的制约，有效解决了传统实验平台建设周期长、投入大、设备功能 缺乏、性能老化、更新补充不到位等问题，保障了教学的正常开展。再次，针对实践性 强的理工类学科，利用虚拟仿真技术可以做到紧跟科学技术的发展趋势，通过课题研究、 技术开发、工程实验、成果转化、产业化等产学研一体化的创新活动，将前沿技术融入 教学，实现科研活动与教学活动、科技创新与人才培养的完美结合。 虚拟仿真实训中心建设符合国家相关政策。我国《教育部关于全面提高高等教育质 量的若干意见》（教高〔2012〕4 号）提出，“加强实验室、实习实训基地、实践教学共 享平台建设，重点建设一批国家级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、 高职实训基地。加强实践教学管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质 量。”等强化实践育人环节的措施。《教育信息化十年发展规划（2011-2020 年）》也指出， “建设仿真实训基地等信息化教学设施，建设实习实训等关键业务领域的管理信息系 统，建成支撑学生、教师和员工自主学习和科学管理的数字化环境。 （2）实验教学中心建设的可行性 虚拟仿真实验室的建设，是传统实训基地建设的延伸和有效补充，它可以丰富实践 教学的内涵，带动机械类相关课程实践教学模式的创新；带动专业建设与改革，深刻影
虚拟仿真实训室建设方案
虚拟仿真实训室建设方案一、概述（一）建设意义1、现有实训条件分析机电技术应用专业现有基础实验室、专业实训室共计9个，可开设《维修电工》、《电工电子技术与技能》、《电气及PLC 控制技术》、《车工工艺》等课程的相关实训项目。
为满足机电专业人才培养目标和社会培训的需要，需进一步加强专业建设，拓展专业领域，增加实训开出项目，提升实习实训教学环境条件。
2、必要性和可行性（1）必要性经过对多家电气自动化企业及IT企业进行了职业群与岗位群调研，确定其培养目标：从事机电一体化产品及自动生产系统的设计制造与开发，从事处理重要数据、熟练应用各种专业设计软件。
并根据对机电技术专业岗位群的职业能力和知识技能要求的分析，构建了“阶梯递进式工学交替”的人才培养模式，搭建了基于工作过程导向的“模块化”专业课程体系，增加《虚拟仿真》课程。
这就需要新建虚拟仿真实训室，使其具备在虚拟终端对自动化设备及生产线调试与维护、维修电工等虚拟实训项目的条件，因此需采购虚拟化服务器1台，虚拟化桌面终端48台，虚拟化软件Citrix48套，满足一个班的实训需求。
（2）可行性天津市基础能力建设校内实训基地投资中的部分资金将用于虚拟仿真实训室的建设，建设后的实训室集教、学、做为一体，新增虚拟仿真终端实训设备，能够满足56人的《虚拟仿真》课程的实训教学的需求。
实现了学生专业基本能力、专业核心能力和职业行为能力的提升。
3、建设依据依据确定的“阶梯递进式工学交替”的人才培养模式，校内实训应贴近企业的实际生产，有助于提升学生的专业基本能力、专业核心能力和职业行为能力，便于学生在校学习与企业岗位实践能够顺利衔接。
（二）建设思路和建设目标1、建设思路虚拟仿真实训室的建设本着建成集“教、学、做”为一体的教学环境和专业综合性实训基地的理念，从演示实践教学、基本技能实训教学和项目综合实训教学三个层面，为《虚拟仿真》课程的实践教学提供保障。
虚拟仿真实训室需要符合以下要求：（1）满足于综合性实践教学的要求建成后的实训室能够实现四种形式的教学与培训方式，极大丰富了教学内容和教法。
虚拟仿真实训室建设实施方案
一、方案背景虚拟仿真实验教学中心是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物，更是实验教学的发展方向，重点是建设信息化实验教学资源。
依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，学生在虚拟环境中开展实验，达到所要求的认知与实践教学效果。
二、整体设计第一类为可远程控制的共享资源，主要为虚拟现实教学资源，构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，包括播音、编导、新闻、广告四大门类的近20门课程。
这部分资源与电视演播实验室、电视采编实验室、高清非线性编辑网络实验室、电子技术实验室从资源配置上充分体现了虚拟结合，相互补充的原则，其中一部分课程可补充目前实践训练所缺乏的参与程度低、成本高的部分，例如摄像机拆卸与组装、复杂仪器的机械安装等课程；一部分课程可作为真实实训教学的训前准备课程，这部分课程可减少真实实训的高消耗，例如新闻摄影、电视摄像等课程。
第二类为软件共享资源，软件共享是利用仿真工具软件二次开发的纯数字仿真实验资源，不带有实物对象，例如舞台等大型设施的搭建与媒体运行的系统集成等内容。
另外，软件共享资源还有一类是集中了播音、编导、新闻、广告类各专业相关工具软件近20种，由学生自主进行相关课程的虚拟仿真实验，此类软件资源即可实现虚拟现实仿真资源（VR版本）又可与高清非线性编辑网络实验室联合，建立区域网络系统（PC版本）。
第三类为仪器共享资源，是虚拟仿真实验中有部分实物参与的半实物仿真系统，例如，在新闻摄影的仿真教学实验中，有虚拟控制器加实际对象的半实物仿真，有实际控制器加虚拟对象的半实物仿真，可实现诸如水下拍摄、直升机拍摄等多种复杂情况下的拍摄方式。
这部分为虚实结合资源，真实实验中不能实现的功能由虚拟部分实现，真实环境中可以实现的功能由实物对象实现。
三、架构设计针对整体方案设计要求，各类共享资源需配备完善的软件系统，而软件的知识数据管理是本方案中所有软件运行的数据基础保证。
机械设计中的虚拟仿真与实验研究
机械设计中的虚拟仿真与实验研究在当今科技飞速发展的时代，机械设计领域也经历着深刻的变革。
虚拟仿真与实验研究作为创新的手段，正逐渐成为机械设计过程中不可或缺的重要环节。
虚拟仿真技术为机械设计带来了全新的视角和可能性。
通过计算机模拟，设计师能够在虚拟环境中构建和测试机械产品的模型，从而在实际制造之前就对产品的性能、功能和可靠性进行评估和优化。
这种技术的优势是显而易见的。
首先，它大大缩短了设计周期。
以往，设计师需要制作物理样机，并进行反复的试验和改进，这不仅耗费大量的时间和资源，还可能导致项目进度的延迟。
而虚拟仿真则可以在短时间内对多种设计方案进行模拟和比较，快速筛选出最优的设计。
其次，降低了成本。
制造物理样机需要投入大量的材料、加工和人力成本。
而虚拟仿真只需要在计算机上进行操作，无需实际的物质投入，极大地节省了成本。
再者，提高了设计的准确性和可靠性。
虚拟仿真可以模拟各种复杂的工况和环境条件，对机械产品进行全方位的性能测试，提前发现潜在的问题和缺陷，并及时进行改进，从而提高产品的质量和可靠性。
例如，在汽车发动机的设计中，通过虚拟仿真可以模拟燃烧过程、流体流动和热传递等现象，优化气缸的形状、气门的布局和喷油系统的设计，提高发动机的燃烧效率和动力性能。
然而，虚拟仿真也并非完美无缺。
它在一定程度上依赖于所建立的数学模型和假设条件，可能无法完全准确地反映实际情况。
而且，对于一些复杂的物理现象和非线性问题，虚拟仿真的精度和可靠性还有待提高。
为了弥补虚拟仿真的不足，实验研究仍然起着至关重要的作用。
实验研究能够提供真实、可靠的数据，验证虚拟仿真的结果，并发现一些在虚拟环境中难以预测的问题。
实验研究可以分为实验室实验和现场实验两种类型。
实验室实验通常在受控的环境中进行，可以精确地测量和控制各种参数，深入研究机械系统的基本原理和性能。
现场实验则是在实际工作条件下对机械产品进行测试，更能反映产品在实际应用中的表现。
在进行实验研究时，需要精心设计实验方案，选择合适的测量仪器和方法，确保数据的准确性和可靠性。
机械基础实验室建设初步设计方案
机械基础实验室建设初步设计方案机械基础实验室是为机械工程专业提供实践教学和科研实验的场所，是培养机械工程学生实践能力和创新思维的重要环境。
本文将对机械基础实验室的初步设计方案进行分析和说明。
机械基础实验室一般包括多个实验室和相关设施，为了提供学生综合实践的能力训练，通常包括以下几个方面的实验室：机械加工实验室、机械设计实验室、机械力学实验室、机械制图实验室、机械测量与控制实验室等。
实验室应配备相应的设备和器材，如机床、测量仪器、模型等。
机械加工实验室是机械基础实验室的核心实验室之一，主要用于机械加工过程的实践教学。
这个实验室需要包括数控机床、车削机、铣削机等基本设备，以及切削刀具、夹具和工件等配套辅助设备。
实验室还需要配备相应的检测仪器和工具，如千分尺、游标卡尺等，用于加工质量的检测和测量。
机械设计实验室是培养学生机械设计能力的重要环节，实验室应配备各种机械设计软件和计算机，用于学生进行机械零件和装配图的绘制和设计计算。
实验室还需要配备模型和样品，用于学生进行设计方案验证和实际操作。
机械制图实验室是进行机械制图理论和实践教学的地方，实验室应配备相应的CAD软件和计算机，用来进行机械图样的绘制和编辑。
实验室还需要配备各种制图工具和设备，如绘图仪、曲线板等，用于学生进行手绘图样和工程图的绘制。
对于机械基础实验室的初步设计，需要考虑以下几个方面的问题：（1）空间规划：根据不同实验室的需要，进行合理的空间规划，确保实验室设备和器材的布局合理，便于学生实验操作和教师指导。
实验室的安全出口和紧急通道需要合理规划，确保学生的人身安全。
（2）设备采购和更新：实验室设备和器材需要根据教学和科研需要进行采购和更新。
需要根据实验室的实际情况，制定设备采购计划和更新计划，确保实验室设备和器材的先进性和完好性。
（3）安全管理和使用规范：实验室需要制定相应的安全管理规范和实验室使用规范，确保学生和教师的人身安全和设备的正常使用。
面向教育转型 加强机械设计实验室建设
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实验 以学员的实际操作和分析为主， 加深了对机构组
成 原理 的认识， 一步 了解 了机构 的组成及 其运动特 性 。 进 １ 机械设计３ ＿ ３ 实验 室
构的构建和能力素质 的培养， 单纯依靠课堂理论教学是
不 能 够 完 全 实 现 的， 须 要 在 实 践 性 教 学 环 节 ， 别 是 必 特 在 实验 过程 中 培养 和 锻 炼 学 员 的创 新 能 力 动 手 操 作 能 力 。对 此， 械 设计 实 验 室 本 着 “ 机 以培 养 学 员动 手 能力
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２１第 １ ０第 １ 总年 期 １
１３ ２ 期
面向教育转型 加强机械设计实验室建设
林总君 李 强
山东烟台 ２４ ０ ６０１ 海军航 空工程学院基础实验部
摘
要：教育转型对实验室建设提 出的新要求 ，极大地促进 了高校 实验室的建设和发展 。从实验室 建设和实验室人才 队伍
建设方面介绍 了机 械设计实验室 的建设情况 ，并总结 了实验开出后的成效。
关键 词 ：实Biblioteka 验 室 建 设 ； 教育 转 型 ；创 新
Ｆ ｒｅ ｕｃ ｔｏ ｌ ｒ ｎ ｆ ｒ ａｉ ｎ， ｔｅ ｇ ｈ ｎ ｎ ａ ｏ ａ ｏ ｙ ｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｃ ｉ ｅ ｅ ｉ ｎ ｏ ｄ ａｉ ｎａ ａ ｓｏ ｍ ｔｏ ｓｒ ｎ ｔ ｅ ｉ ｇ ｌｂ ｒ ｔ ｒ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ｍａ ｈ ｎ ｒ ｄ ｓｇ ｔ ｙ
机械工程基础网络虚拟实验室的构建研究
目前 ， 虚拟实 验室 可用 多种方 法构 建 ， 如 三维建 例 模 技 术 、 态 模 拟 技 术 、 ｌ ｈ技 术 、 ｃｉｅ 动 Ｆａ ｓ Ａ ｔ Ｘ技 术 、 ｖ Ｖ ＭＬ 术 等 。本 项 目主要 是 采 用 三 维建 模 技 术 ， Ｒ 技 使
２２ 技 术 实现 ．
虚 拟 实 验 室 的关 键 技 术 主要 分 为 ： 拟 零 部 件 虚 建立 和虚 拟 实验平 台设 计两 个部分 。其 中零 部件 构建 包括 ： 三维造 型 、 配 、 装 动画 演示制 作 和渲染 等环 节 ； 实 验 平 台设 计 包括 实验 项 目整合 、 场景 设计 、 面设 计 、 界 网页 制 作 。 实 现 过程 中 ， 先 是 零 件 三 维 建模 ， 用 首 利 Ｓｌｗ ｒｓ 件 构 建元 件 ， ｏｉ ｏｋ 软 ｄ 然后 装 配 成相 应 的机 构 、 减 速器等模型 ； 利用 Ｓｌ ｗ ｒｓ ｏ ｄ ｏ 的插件 Ａ ｉａ ｒ ｉ ｋ ｎ ｔ 来完成渲 ｍ ｏ
以做 实验 ， 破 了传 统 教学 模 式受 时 间 、 突 地点 的限制 ， 拓 宽 了实验 室 空 问 ；） 动性 好 。学 生之 问在 网络 互 ２互 相交流方便 ， 教师也可以一对一地进行实验指导 、 答疑 等工作 ， 便于学生解决问题和教师 了解学生的实验效 果 。 ３ 节 约 成本 。 由于 实验 仪 器 设 备 都是 基 于软 件 ） 技 术 构 建 ， 必 使 用 真 实设 备 ， 不 不存 在 实 验 器 材 消 耗 ， 丰 富 了资 源 ， 既 又可 实 现资 源共 享 ， 因此 可 以节 省 实验 成本 。 ２ 机械 工 程基础 网络 虚拟 实验 室的技 术 实现 机械工 程基 础 网络虚 拟实 验室是 基 于校 园网络 的 实 验教 学平 台 ， 照 实际 中的实 验室 功能 ， 依 根据课 程 内 容体系， 虚拟实验 ， 设计‘ 构建虚拟实验室。
机械设计制造及其自动化实验室建设方案
机械设计制造及其自动化实验室建设方案哎呀，今天咱们来聊聊机械设计制造及其自动化实验室建设的事儿。
大家是不是一听这个名字就感觉有点儿遥不可及呢？别急，今天我们就把它聊得通俗易懂，让你不光能听得懂，甚至还能一笑而过。
你看，机械设计制造，光是这几个字就带点儿“高大上”的味道了，给人一种很“严肃”的感觉，仿佛一不小心就能弄坏啥“高科技”的东西。
不过呀，咱们换个角度想，机械实验室的建设，不就是为了让那些复杂的、让人头疼的东西变得简单吗？而且还是那种你用得着、摸得着、心里明明白白的简单。
说到实验室建设，大家是不是想象得挺枯燥？四面白墙、几个机器，桌上堆一堆工具，大家低头默默工作，好像全世界都在拼命却没人笑。
其实不然，设计制造及自动化的实验室，不仅仅是一个让人做实验的地方，它还应该是个能激发灵感、能够创新的空间。
想想看，如果一个实验室四面墙壁都是深灰色的，那进去的人会是什么心情？可能连打个喷嚏都觉得累。
但如果墙壁是温暖的黄色，灯光柔和，甚至有点儿绿色植物，那种让人放松的氛围是不是就能提升工作效率了？这个道理大家都懂：环境好，心情好，做事才有劲儿。
再说了，机械设计的实验室，光是“设计”两个字就让人觉得是高大上的事儿，但其实它的目标就是解决实际问题！你看咱们日常生活中那些跑得快的汽车、运行平稳的地铁，甚至你家那台冰箱，都是“机械设计制造”背后默默努力的成果。
咱们搞实验室建设，就是为了让这些东西更加完美，不断优化，最后做到不仅能“用得上”，还得“用得好”。
所以，实验室的设备和设施得齐全，得先进，得不落后。
不然，想象一下，如果你进了一个机械设计的实验室，结果它的工具都“过时”了，那是不是有点尴尬？我们可不希望看着那些老掉牙的设备做实验，毕竟“机械”可不是“古董”。
你们知道吗，现代的自动化实验室建设其实还很讲究“智能”两个字。
什么叫“智能”？举个简单例子，咱们今天做个小实验，之前可能需要好几个步骤才能完成，但通过自动化的设备，它可以“自动”完成大部分操作，人手只要适时干预，整体效率能提升不少。
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Henan Institute of Science & Technology
2009界本科生毕业设计
机械设计虚拟实验室建设
The Development of Mechaniacal Design Virtual Library
学生姓名： 晁 伟 所在院系： 机电学院 所学专业： 机电技术教育
导师姓名： 丛晓霞
逄明华
完成时间：2009年5月23日
1.Authorware程序编写
2.UG NX4.0制作动画
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.虚拟实验室运行效果
4.结论
（1）我们构建出来的机械基础虚拟实验室的可以很好的解决河南科技 学院机械实验室因资金短缺设备更新滞后而带来的一部分切实问题。 （2）构建出来的机械设计虚拟实验室由于所有机械类素材都是使用当 今功能强大的UG软件制作，专业性很强，非常逼真。机械设计虚拟实验室 既有机械设计实验, 又有机械原理实验, 这要求虚拟实验环境中既有二维图 像, 又有三维图像,这些都在UG软件中得到了很好的解决。 （3）由于机械设计虚拟实验室采用多媒体制作软件Authorware7.0 编程制作，因而可以很好的解决虚拟实验系统可交互性、生动形象、具备 动画和解说的要求。通过声音文字同步的导引，可以有效的减轻实验指导 教师的负担。学生通过人机交互进行虚拟实验，具有一定的主观能动性。 （4）虚拟实验室中留有很多扩展通道，可以向其中加入新的内容，可 升级性使其具有强大的生命力。 （5）本虚拟实验室，日常维护和升级工作，均可以由学生来完成，正 真做到了以学生为本位。 经过对虚拟实验室进行最终的运行试验，证明了基于Authorware和 UG构建机械设计虚拟实验室方法的可行性和正确性。