汽车设计与制造虚拟实验室软件

适用专业:车辆工程、汽车工程、汽车与交通工程、能源与动力工程等相关专业。

系统涵盖机械与汽车工程相关学院实验教学全体系的三维仿真实验教学资源。这些虚拟仿真实验教学资源,以培养汽车工程人才为目标,由浅入深,覆盖基础型、专业型、特色创新型等不同层次与深度,建设思路清晰,形成了一套立体化的教学体系,并具备良好的交互性、实验过程和数据仿真度高等特点。

这些虚拟仿真实验教学资源,采用国际领先的虚拟仿真技术开发而成,解决了实际实验中无法开展、实验危险性高等一系列问题,方便学生快速、高效地进行在线操作学习。

使用现有器材模型,系统可开展如下7个常用汽车设计与制造虚拟实验的训练:

1、H点装置及其应用虚拟实验;

2、汽车驾驶室人机界面设计评价虚拟实验;

3、汽车驾驶室人机界面设计校核虚拟实验;

4、制动系设计虚拟实验;

5、汽车发动机连杆锻造虚拟实验;

6、汽车典型零件机械加工工艺过程设计虚拟实验;

7、大型客车生产流程模拟虚拟实验。

1.1H点装置及其应用虚拟实验

三维H点装置是用于检查某一特定座椅位置的装置,用于测定座椅H点和躯干角。目的在于把这些测量值与制造厂的乘坐参考点和设计躯干角进行比较,是进行汽车设计和试验所必须的基础技术标准。国家标准化管理委员会专门针对H点确定程序和H点装置制定了相关技术标准。

图1H点装置实验场景

图2HPM模型

图3HPM模型拆解

图4测量H点轨迹

图5测量关键点坐标

1.2汽车驾驶室人机界面设计评价虚拟实验

系统模拟人体模型的建立过程,包含骨骼的长度设置和坐姿约束;支持用户对驾驶室的人机工程设计:

•    布置踏板;

•    布置座椅;

•    布置转向盘;

•    布置仪表台;

•    布置手操作杆等;

系统支持用户使用5百分位和95百分位人体模型对之前的设计进行评价

图6实验场景

图7模型建立、骨骼长度设置

图8坐姿约束

图9驾驶室人机工程设计

1.3汽车驾驶室人机工程设计校核虚拟实验

该虚拟实验属于学术研究型的虚拟实验,旨在对车辆人机工程学进行研究。研究车身设计(包括布置和设备等)如何适应人的需要,创造一个舒适的、操纵轻便的、可靠的驾驶环境和乘坐环境,即设计一个最佳的人-车-环境系统。从而,让学生掌握设计过程中的知识点和注意事项等。

首先,通过建立人体模型。

图10建立人体模型

图11建立坐姿约束

图12调整座椅

图13布置头部包络

图14校核轮缘盲区

进行轮毂轮辐盲区校核

图15校核轮毂轮辐盲区

图16校核上下车方便性

进行驾驶员前方视野校核

图17校核前方视野

图18校核后方视野

1.4制动系设计虚拟实验

系统包含制动系统设计的四个环节:车轮制动器设计、助力装置设计、制动驱动机构设计、制动力调节阀选配;包含制动器设计的整个流程:选择制动器-选择结构方案-设计与计算。

图19制动设计虚拟实验

1.5汽车典型零件机械加工工艺过程设计虚拟实验

系统模拟齿轮加工工艺过程设计的整个流程:工艺性分析-确定毛坯-拟定工艺过程-选择机床-选择夹具-选择刀具-计算工序尺寸-确定切削用量;系统在正确/错误的几张零件图纸中随机提供一张供用户进行工艺性分析;拟定工艺过程环节,用户根据正确的图纸编制工艺过程卡片,系统智能判断工艺过程的合理性,指出错误之处并给出正确的参考意见;系统以三维动画的形式展现零件从毛坯到加工成最终零件的整个过程,支持用户进行360°自由观察;

图20汽车典型零件机械加工工艺规程设计实验

图21毛坯选择

图22夹具选择

图23切削用量

图24过程演示

1.6汽车电动助力转向虚拟实验

实验支持用户进行整套电动助力转向装置的虚拟装配,同时支持用户进行多角度观察;实验以三维动画的形式阐释电动助力转向装置的工作原理,并支持绘制出助力装置的随速助力特性曲线、转矩传感器特性曲线。
首先,该虚拟实验首界面提供EPS虚拟装备、助力特性曲线和转矩传感器工作模式选择;

图25汽车电动助力转向实验显示选择

图26EPS虚拟装备图

选择EPS虚拟装备,完成零部件组装之后,可进行工作原理学习

图27EPS虚拟装备工作原理展示

工作原理展示后,点击返回,观察随速助力特性曲线

图28助力特性曲线展示

最后,选择转矩传感器工作模式,观察转矩传感器特性

图29转矩传感器特性展示

1.7ABS/ESC结构虚拟实验

系统模拟出ABS\ESC液压执行机构的液压管路连接结构,以三维动画的形式展现在增压、保压、减压三个过程的工作原理。

首先,实验首界面提供了ABS液压工作模式和ESC液压工作模式可供选择;

图30ABS/ESC工作模式选择

选择ABS工作模式之后,可以看到增压、保压和减压过程选择,选择任一功能可观察到对应实验现象;

图31ABS工作原理

图32ABS模式增压过程

图33ABS模式减压过程

选择ESC工作模式,同样提供增压、保压和减压过程,任意选择可观察对应实验现象;

图34ESC工作原理

图35ESC模式增压过程

图36ESC模式减压过程