汽车实验学三维虚拟仿真实验室简介

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同时,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9个常用汽车实验学虚拟实验的训练:

1)、汽车碰撞虚拟实验;

2)、基于虚拟样机的ABS整车控制虚拟实验;

3)、汽车悬架系统的振动仿真及优化虚拟实验;

4)、基于虚拟样机技术的汽车制动性能虚拟实验;

5)、基于虚拟样机技术的汽车蛇行行驶虚拟实验;

6)、汽车瞬态转向特性虚拟实验;

7)、汽车底盘测功虚拟实验;

8)、汽车安全环保检测线虚拟实验;

9)、汽车尾气双怠速实验;

1、汽车碰撞虚拟实验

实验智能获取碰撞测试结果,展现碰撞之后的车辆外观损坏情况以及车辆后退距离、碎片面积、面积占比、凹陷深度值等数据;实验提供智能数据分析并描绘出相应关系曲线,如后退距离-车速关系曲线、碎片面积-车速关系曲线、面积占比-车速关系曲线、凹陷深度-车速关系曲线等。
首先,实验首界面提供正面碰撞和侧面碰撞两种汽车碰撞方式选择;

图1汽车碰撞方式选择

选择某一碰撞方式后,界面出现实验启发指导,启发用户思考;

图2实验启发指导

本实验提供不同间隔车速30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、90-100的碰撞实验,每个车速启动碰撞可观察对应实验现象和实验结果,并在最后正面碰撞可生成后退距离-车速关系曲线、碎片面积-车速关系曲线、面积占比-车速系曲线、凹陷深度-车速关系曲线,侧面碰撞可生成侧移距离-车速关系曲线、掉漆面积-车速关系曲线、面积占比-车速关系曲线和凹陷深度-车速关系曲线

图3正面碰撞

图4后退距离-车速关系曲线

图5侧面碰撞

图6掉漆面积-车速关系曲线

2、基于虚拟样机的ABS整车控制虚拟实验

系统支持用户对测试路面环境进行认知:对接路面、0.8/0.4分离路面、0.8/0.2分离路面、0.4/0.2分离路面;系统以三维动画的形式模拟车辆在不同路面上的运动情况;系统支持绘制4种不同的仿真曲线:不同路面两后轮的制动力矩曲线、不同路面横摆角速度曲线、不同路面汽车行驶轨迹曲线、不同路面两后轮轮速与车速曲线。

图7实验场景

图8路面文件

图9ABS控制过程

图10仿真运动

图11仿真曲线

3、汽车悬架系统的振动仿真及优化虚拟实验

系统支持用户进行整套汽车悬架及测试系统的虚拟装配,支持用户自由输入驱动源,支持用户创建设计变量并对该设计变量进行优化处理。

图12悬架系统拼装过程1

图13悬架系统拼装过程2

图14悬架系统拼装完成

图15测试平台

4、基于虚拟样机技术的汽车制动性能虚拟实验

系统逼真地还原出被测汽车、笔记本电脑、传感器、陀螺仪、磁性天线、制动踏板力传感器、轮速传感器、扭矩传感器等实验设备,并支持用户在测试之前首先对这些设备进行安装;系统支持用户在每次测试之后进行数据记录,并根据记录表格绘制出汽车的性能曲线。

图16组装测试系统

图17仪器学习

图18实验场景

图19实验结果查看

5、基于虚拟样机技术的汽车蛇形行驶虚拟实验

汽车蛇行行驶是评价汽车随动性、收敛性、方向操纵轻便性及事故可避免性的典型试验,也是包括车辆—驾驶员—环境在内的一种闭环实验。该实验在现实中难以开展,虚拟仿真实验中三维虚拟了车辆、测试仪器及测试场等三维环境,旨在使学生掌握蛇形实验方法和数据处理方法。

首先,学生在车辆上组装测试仪器。

图20安装测试设备

组装完毕后,学生可以控制汽车以40km/h的任意速度通过蛇形桩。

图21汽车蛇形驾驶

系统绘制出测试速度条件下相关的实验曲线,采集到对应的实验数据。由于测试速度不同,包括做了特殊处理,所有学生的实验数据都是有有所不同的。

图22绘制参数曲线

以不同的速度多次实验,会得到多组实验数据和实验曲线。

图23数据记录表格

做完10组数据后,就会得到横摆角速度、侧身侧倾角等与车速的关系曲线。

图24绘制特性曲线

6、汽车瞬态转向特性虚拟实验

该虚拟实验先安装测试设备,然后设定转向角度,加速至80km/h,观察转向实验现象,可重复开展实验直至完全掌握。

图25组装测试设备

图26设定转向角度

图27查看测试结果

图28记录汇总实验数据

7、汽车底盘测功虚拟实验

该虚拟实验模拟了汽车底盘测功实验的完整实验流程,包括开启配电柜电源、将车开进实验台、固定车辆、打开风扇和加速3次至30km/h。

图29将车开进实验台

图30开启实验设备

图31等待速度将为0

图32测试结果

8、汽车安全环保检测线虚拟实验

系统模拟完整的一套汽车安全环保检测流程,支持进行以下8个项目的检测:

•    车速表检测;

•    尾气检测;

•    外观及底盘检测;

•    前照灯检测;

•    喇叭声级检测;

•    侧滑量检测;

•    轴重检测;

•    制动力检测;

图33尾气检测

图34汽车安全环保检测线-车速检测

图35检测项目选择

图36实验结果查看

9、汽车尾气双怠速测量实验

实验模拟了真实汽车检测实验室场景及汽车模型,并对尾气双怠速程序进行了文字介绍;

实验流程上模拟进行了以下环节:

①打开引擎盖

②安装高压点火线

③测量油温和水温

④通过排气分析仪进行高怠速和怠速测试。

图37设置车速

图38测量程序

图39实验结果查看