机械故障诊断虚拟仿真教学实验系统
机械装备网络虚拟实验教学系统设计
关 键 词 ： 机 械 装 备 网 络 虚 拟 实 验 仿 真 中 图 分 类 号 ： Ｇ ４ ６２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 方 便 、 识性 强 。 知
３ ．装 备 交 互 性 实 验
一
、
引 言
目前 机 械 制 造 装 备 实 验 易 受 实 验 室 客 观 条 件 限
将 计 算 机 虚 拟 为 Ｗｅ ｂ服 务 器 。 （ 图 像 处 理 工 具 选 用 Ｐ ｏ ｓｏ ． １和 Ｉ ４） ｈｔ ｈ ｐ６ ０ ｏ ｍ一
收 稿 日期 ：Ｏ ２０ —９ ２ Ｏ —５０ 和 加 工 过 程 的 演 示 实 验
学 生 对机 械装 备有 更 深入 、 面 的 了解 ， 全 机械 装 备 虚 拟 实 验系 统充 分利 用 计 算 机 技 术 、 网络 资 源 和 多媒 体技术， 实现 设 备 的认 知性实 验 、 械装 备 的 虚拟 装 机
装 备 的几 何 建 模 ， 结 合 ３ ｓ ａ 并 ｄＭ ｘ技 术 ， 典 型 装 备 对
的 装 配 过 程 和 工 作 过 程 进 行 模 拟 仿 真 。让 浏 览 者 从
不 同的角 度观 看 到直 观 的 、 真 的 装 拆 过 程 和 工 作 逼 原 理 ， 这些 装备 有更 加 深 刻的 了解 。 对
增 强制 作功 能 ， 留言版 部 分用 ａｐ动 态 网页 格式 ， ｓ 开
发 工 具 为 Ａ Ｐ 在 网 页 中 将 会 用 到 ｈｍ 语 言 、ｓ 样 Ｓ， ｔｌ ｃｓ
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配 实 验 以 及 典 型 装 备 的 工 作 原 理 和 过 程 的 三 维 演 示 性 实 验 ， 结 合 网 络 管 理 ， 以 实现 远 程 教 学 实 验 ， 并 可 是传 统实 验 的有效 补 充和 发 展。
工程机械3D虚拟仿真维修教学系统简介
虚拟仿真维修教学系统一、项目背景多媒体三维互动培训技术已经被广泛的应用于各种领域。
在工程机械领域很多厂商、中职院校也注意到多媒体三维互动培训技术对产品表现、培训教学等方面的优势，并利用其表现技术优势对各种工程机械产品进行宣传、教学和制作视频课件，广泛的应用于工程机械应用与维修专业课件教学、培训考核、展会演示、产品推广等领域。
二、多媒体三维互动教学系统主要目的及特点抛开传统培训模式中的枯燥的填鸭和复杂解说，以三维互动技术为核心，结合三维及二维动画、视频、图片、文字等多媒体表现形式带来一种全新的培训方式。
应用范围包括为中职院校、工程机械维修人员培训；支持触摸屏，可通过投影、显示器、立体头盔显示器、触摸屏等设备上进行教学、演示。
多媒体三维互动教学系统将为我们带来：1）更直观的产品信息表现形式。
通过三维精确建模，重现产品真实外观，可通过触摸屏自由进行缩放、旋转、产品爆炸、查看平面流程图等操作，改变了只能通过现场设备讲解的传统方式。
2）具有构想性。
产品数字化技术应具有广阔的可想象空间，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
3）更便捷的学习通道。
通过三维互动的教学方式，可以极大的提高学习效率，讲师进行产品讲解时更加方便快捷，学员也更容易理解接受。
4）降低培训成本。
抛弃以住的实体产品讲解方式，节省了产品样品制作及运输成本。
该系统三维部分支持互联网上的应用，不受空间及场地限制，更有利于知识的传播。
三、系统架构图四、主要功能模块1、启动界面：学校名称及LOGO2、建立多产品、多机型选择平台，为以后扩展做准备3、产品选择界面：通过二级菜单选择几大系统下各个产品4、产品演示界面：1）360度旋转：从工具栏中选择旋转工具，利用鼠标拖拽实现产品任意角度旋转 2）放大缩小：从工具栏中选择缩放工具，利用鼠标拖拽实现产品的放大缩小3）爆炸/组合：点击相关按钮查看产品爆炸/组合状态,点击单独部件，查看零件名 称及参数表（ 带滚动条，以显示更多数据）4）二维原理动画：点击按钮查看产品运行原理二维动画五、内容实现针对工程机械行业培训实际情况，教学课件仅用某种形式难以满足实际培训需要。
基于虚拟仪器技术的旋转机械故障监测及诊断系统
第３４卷 ２００６年第２期１０３Mining & Processing Equipment１０３通用旋转机械是各类机械设备中数量最多、应用最广的一类机械，如电动机、水泵以及各种加工机床等。
对这些设备进行状态监测及故障诊断，不仅能保证旋转机械安全运行，防止恶性事故发生，而且为生产和维修提供决策依据。
虚拟仪器是具有虚拟化仪器面板的个人计算机仪器。
其实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用计算机强大 的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理。
利用 Ｉ／ Ｏ 接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
ＬａｂＶＩＥＷ 是目前较常用的虚拟仪器软件开发工具，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，为用户设计虚拟仪器应用软件提供了最大限度的方便条件与良好的开发环境。
１系统设计的总体思路在旋转机械设备状态检测与故障诊断中，由于振动测试分析简单、可靠，因而被广泛的应用，也成了应用频率最高的基本方法［１］。
本系统主要根据旋转机械的振动特征，进行故障诊断，由于本系统有良好的开放性，只要在该基础上稍作修改，并增加温度传感器等设备，即可同时监测支撑轴承的温度和转轴的轴心轨迹，可更全面地对被测系统进行检测与故障诊断。
由于旋转机械常见故障有以下 ４ 种：（１） 转子质量不平衡；（２） 联轴器不对中；（３） 基础松动；（４） 自激振动［２］。
为此，我们以 ＬａｂＶ－ ＩＥＷ 为软件平台，计算机、ＮＩ 公司的 Ｍ 系列数据采集卡和高精度传感器为基本硬件，搭建旋转机械测试平台，以电机为被测对象，通过在偏心盘上添加不同试重等方法，将被测对象处于已知的某种状态，在各种运行状况下，对其分别进行检测，提取特征值，采用信号分析技术，用幅值谱诊断法和相位诊断法进行分析。
并将实际情况与理论判断进行比对，验证该系统软件设计的正确性和系统的实用性。
机械工程虚拟仿真实验教学体系的研究与实践
机械工程虚拟仿真实验教学体系的研究与实践摘要：虚拟仿真技术主要是通过硬件在计算机下虚拟现实技术和仿真技术的平台，能够对机械制动效果进行可视化分析。
通过仿真平台能够对机械工程实验机械制动器、操作舱等建立动力学模型，便于为机械工程在时间生产中提供有效技术基础。
本文对機械工程教学现状予以简要分析，并对虚拟仿真技术用于机械工程实验教学的重要意义及应用进行探讨。
关键词：虚拟仿真技术;机械工程;实验教学1前言随着教育深化改革的不断推进，在工科类专业教学中越来越注重操作实践，现阶段我国大多数院校都纷纷设立相关专业的操作实验室，以此培养学生的实践能力与创新精神。
一直以来，在机械工程实验教学过程中，往往存在非常高的设备密集度，这也造成实验复杂性不断提高，再加上实验教学所采用的设备及仪器有着昂贵的造价，同时其体积较大，结构也非常精密，这给机械工程实验教学带来了很大不便，在实验教学过程中，学生只能以教材为基础来按部就班的进行操作，在此情况下，势必无法充分发挥学生的主观能动性与创新精神。
而虚拟仿真技术的出现，则为机械工程实验教学提供了一种行之有效的教学手段。
2机械工程实验教学目前现状机械工程教学主要是以实验为基础，因此，机械工程教学中尤其中重要的教学手段之一是实验教学。
但针对于目前多数学校教学水平而言，实验教学在机械工程中并未取得良好效果。
学校因实验设备及实验基地不足，无法满足学生对于实验的需求，导致学生不能动手进行实验，对于可以理论知识无法有效理解，导致影响学习效率。
同时，因大量机械工程实验均具有不同程度危险性，多数学校仅采取听讲座及观看的形式给予实验教学，从而导致学生仅能观看实验过程，无法实际动手操作，使其实验经验缺乏，对实验的理解及认识不充分，既影响教学质量，又影响学习效率。
3虚拟仿真技术对于机械工程实验教学的重要意义机械工程实验因传统教学导致学习效率较差，为了有效提高学习效率，需对传统教学予以改进，以有效提高教学质量及教学水平。
机械故障诊断虚拟仿真教学实验系统
机械故障诊断虚拟仿真教学实验系统一、实验教学系统简介机械故障诊断技术具有保障生产正常进行，防止突发事故，节约维修费用等特点，在现代化大生产中发挥着重要作用，而且随着科学技术的发展，机械设备的故障诊断技术越来越受到重视。
因此，许多高校都开设了相应的研究方向和课程。
然而，目前的“机械故障诊断”教学主要是采用理论教学的方式将机械系统的故障机理、故障类型和相应的故障诊断方法灌输给学生，因为没有相应的实验课程，学生很难将理论知识和实际工程相结合起来，很多学生学习了这门课程后并没有真正地掌握相关的故障诊断方法，因而更谈不上将所学的理论方法应用于实际工程。
实际上可以开设实验课程，使学生在使用机械故障诊断系统的同时理解消化相关的理论方法。
虽然目前很多高校和科研院所都开发了各种各样的机械故障诊断系统，但是，这些故障诊断系统除传感器和信号调理器之外，还需多种、多台测试仪器，以及个人计算机及其外设等，这使得整个诊断系统不但体积、重量庞大，价格昂贵，操作复杂，最主要的是这些机械故障诊断系统都是针对企业开发的，不适合用于教学，因此迫切需要一套能适用于教学的机械故障诊断系统。
本项目开发一套用于教学的机械故障诊断虚拟仿真教学实验系统。
所有的测量仪器主要功能可由数据采集、数据测试和分析、结果输出显示等三大部分组成，其中数据分析、结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成。
本系统充分利用虚拟仪器的“软件集成测试”功能，将多种测试仪器功能、多种故障诊断方法集成于一个“诊断功能软件库”中，使得学生能从理论到实践全面地掌握相关的机械系统的故障机理和故障诊断方法。
同时该系统还具有开放性，学生可以自己修改、补充程序，使得故障诊断系统的功能更加完善。
二、实验教学系统功能该实验教学系统主要分为五大模块：故障信号仿真模块、信号采集模块、信号处理模块、故障状态识别模块，系统主界面如图1、图2所示。
下面分别对其进行介绍：图1 系统登录界面图2 系统登录界面（1）故障信号仿真模块主要根据机械系统的故障机理，在各种不同的故障状态下，仿真产生相应的故障振动仿真信号以便于采用相应的信号处理方法提取故障特征，再与理论的故障特征进行对比，使学生掌握各种故障机理和相应的故障诊断方法。
《基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台开发》范文
《基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台开发》篇一一、引言随着科技的不断进步，机械测控技术在教学领域的应用越来越广泛。
为了更好地培养学生的实践能力和创新精神，本文提出了一种基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台开发方案。
该平台通过引入虚拟仪器技术，实现了机械测控实验的数字化、智能化和网络化，为教学提供了更加丰富、灵活和高效的教学手段。
二、虚拟仪器技术概述虚拟仪器技术是一种基于计算机软硬件的测试、测量和控制系统，通过虚拟仪器面板实现人机交互。
虚拟仪器具有高度的灵活性和可扩展性，可以根据需要定制和升级，同时具有强大的数据处理和分析能力。
在机械测控教学中，引入虚拟仪器技术，可以有效地提高学生的实践能力和创新精神。
三、机械测控教学实验平台开发1. 平台架构设计本平台采用模块化设计，包括硬件模块、软件模块和教学管理模块。
硬件模块主要包括传感器、执行器、数据采集卡等；软件模块包括虚拟仪器面板、数据处理和分析软件等；教学管理模块则负责课程管理、学生管理和实验教学资源管理。
2. 硬件模块开发硬件模块是平台的基础，包括传感器、执行器、数据采集卡等。
在开发过程中，需要选择合适的硬件设备，并进行集成和调试，确保硬件模块的稳定性和可靠性。
同时，需要根据实验需求，设计合理的传感器布局和数据采集方案。
3. 软件模块开发软件模块是平台的核心，包括虚拟仪器面板、数据处理和分析软件等。
在开发过程中，需要设计合理的虚拟仪器面板，实现人机交互；同时，需要开发数据处理和分析软件，实现对实验数据的实时处理和分析。
此外，还需要开发教学管理软件，实现课程管理、学生管理和实验教学资源管理。
4. 教学应用与实践本平台可广泛应用于机械测控相关课程的教学实践，如机械原理、机械设计、控制理论等。
通过本平台，学生可以更加直观地了解机械测控系统的原理和结构，掌握机械测控系统的设计和调试方法。
同时，本平台还可以为学生提供丰富的实验项目和案例，帮助学生提高实践能力和创新精神。
机械工程虚拟仿真实验教学体系的研究与实践分析
学生学习。由于教师上课人数多不能及时 帮助学生的解决问题。因此在实验过程中 不管是遇到困难还是出现操作错误，系统 指导老师都能有效帮助解决，在实验完毕 后，提交实验结果。系统会根据学生的实 验数据情况进行处理分析，最后将学生的 成绩和有关信息汇入成绩管理模块。
３．２机电系统分析与测控远程实验 该实验使用美国应用软件ＭＡＴＬＡＢ和 ＬＡＢ ＶＩＥＷ作为开发工具，把实验教学的需 求接连在一起．创造了网络化远程监控实 验内容，它是综合了传感技术、控制技术 以及数据管理等技术，通过虚拟仿真实验 系统，实现了基于环球网（ｗｗｗ）的实验 设备共享。完善和促进虚拟仿真实验室的 历程，实现了二十四小时全开放式教学。 三、结语 综上所述，机械工程虚拟仿真实验教 学体系在实验教学中的优势巨大，能够减 少成本的费用和材料的消耗，学生可以通 过虚拟仿真实验进行反复学习和思考。开 拓其创新能力以及动手能力，让学生更加 清楚掌握机械工程，为日后工作积累更多 工作经验。 参考文献： 【１】１蒙艳玫，蒙艳玫，唐治宏，ｅｔ ａ１．机械 工程虚拟仿真实验教学体系的研究与实践 Ｕ】．实验技术与管理，２０１６，３３（５）：１０９－１ １２． 【２】岳明凯，郝永平，焦志刚，ｅｔ ａ１．武 器系统虚拟仿真实验教学中心建设的 探讨与实践Ｕ】．当代教育实践与教学研 究，２０１ ７（３）：２０７－２０８． 【３】３王竞，吴响，黄怡鹤，ｅｔ ａ１．医学院校 物联网工程专业虚拟仿真实验教学体系建 设与实践Ｕ】．高教学－Ｔ４，２０１７（２１）：３５—３７． ［４】宋正河，陈度，董向前，ｅｔ ａ１．机 械与农业工程虚拟仿真实验教学中 心建设规划与实践Ｕ】．实验技术与管 理，２０１７，３４（１）：５—９． 【５】董希斌，徐华东，李耀翔，ｅｔ ａ１．依托 国家级虚拟仿真实验教学中心开展森林工 程创新人才培养模式的探索——以东北林 业大学为例Ｕ】．中国林业教育，２０１７，３５（５）：６一
虚拟仿真实验教学及实验中心建设
虚拟仿真实验教学及实验中心建设
包含：
概述
虚拟仿真实验教学及实验中心建设是指在实验室设备配备有限的情况下，利用现代数字技术，实现实验教学和实验中心建设的一种新形式。
其主要目的是为了将虚拟仿真实验教学及实验中心的技术应用于实验教学和实验中心的建设，以满足学校多种教学需求。
一、虚拟仿真实验教学设备介绍
1、基于计算机的仿真实验系统
基于计算机的仿真实验系统是一种新型仿真实验系统，运用计算机技术，利用多种信息技术，模拟实验装置的工作，从而达到虚拟仿真实验教学的目的，是实现仿真实验教学的重要手段。
它包括虚拟现实技术、图形技术、多媒体技术以及人机交互技术等多种技术。
它可以利用计算机模拟实验仪器、实验装置的工作，从而达到虚拟实验教学的目的，可以有效满足实验教学中的多种需求。
2、现代仪器系统
现代仪器系统是一种现代仪器技术，它可以实现实验室仪器的精准测量，它使用了先进的计算机技术，可以实现实验室仪器的多种功能，满足实验教学的要求。
可以帮助实验室实现快速、精确、可靠的实验测量。
它具有高速、可靠、精度高等优点，对实验教学和实验中心建设起到重要作用。
机械工程虚拟实验系统-武汉理工大学
机械工程虚拟实验系统-武汉理工大学机械工程虚拟实验系统招标参数一、系统整体要求：★1、系统采用基于网络Web3D虚拟现实智能动画技术，能实现智能互动拆装及虚拟实验操作、能够智能判断用户在3D场景中的任何操作，并做出实时智能反应。
如在虚拟拆装中，用户可选择工具对任何部件进行拆装，并能够自动检测用户拆装的部件并做出相应的智能动画反应；又如在虚拟故障排除实验中，教师可根据教学需要设置故障点，学生可选择测量仪表(如虚拟万用表等) 去检测电路各元器件的状态数据以判断故障点分析故障的原因进而排除故障，而虚拟测量仪表能够根据学生的操作情况及测量位置智能地做出逼真测量反应动画并显示相应的测量值；★2、系统具有二次开发功能，老师可以在系统基本上进行二次开发；★3、系统即可在作为单机版使用，单机版不少于40套；也可以在互联网上进行发行发布，网络版不少于300节点；4、系统必须包含教学模块、实训模块和考核模块及教学资源模块。
每个模块所有的资源与模块角色相匹配；5、教学模块对三维互动教学内容3D互动教学；6、系统必须具有理论模块与三维互动模块。
理论模块与互动模块教学编排章节互相对应，理论模块主要可以上传教材理论知识、图片、视频、等教学资源，三维互动模块主要制作各个教学知识点3D模型展示、3D仿真互动操作、动画展示。
7、所有软件系统背景均要求出现“武汉理工大学”字样或校徽。
技术规格与标准液压仿真虚拟实验系统1、功能特点液压虚拟仿真实验模块主要针对液压元器件原理及性能开展实验，通过根据实验原理图搭建实验液压回路，完成相关实验内容。
系统主要功能包括：1）液压测试实验的验证。
2）液压测试虚拟实验拆装搭接。
3）液压测试实验工作原理虚拟仿真展示。
4）实验结果展示和实验报告生成。
2、技术要求1）根据液压实验台开发，可以配合液压实验台一起使用。
2）三维交互展示液压元件结构和工作原理、应用案例；将液压回路的宏观现象、关键元件的内部构造、动作三维可视化展现。
QPZZ-II旋转机械振动分析及故障模拟实验系统配置说明
∶
2、 成 : 组 由变速驱动电机 、轴承 、齿轮箱 、轴、偏重转盘 、调速器等组成 。通过调节 配重,调 节部分的安装位置以及组件的有机组合快速模拟各种故障 。 系统的机械 圈缺陷、内圈缺陷、滚珠缺陷);有 缺陷的轴承 (外 部分还包括被测部件有 :有 齿的齿轮 (磨 损的齿轮 );旋 转圆盘的配重块 (在 圆盘圆周边缘 缺陷的齿轮 (断 每隔 10度一螺孔 ,用于固定和调平衡用的配重块) 开 转圆盘的配重块+专 有缺陷的齿轮+旋 用配套工具 平台+有 缺陷的轴承十 3、 要 参数 : 主
(8)静 平衡与动平衡计算功能 1) 2) l面 平衡法 2面 平衡法 、
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赛 斟 茁 料 阐 诽 诗 沿 画
a ) 滚 轴承 故 障模 拟 : 动 可模拟 的故 障有 : 轴 内 可方便 的将 被 测 部分 的轴承更换成有缺 陷的轴承 。 承 圈损伤 、外 圈损 伤 、滚珠 损伤 , 轴承 安装 不 良, 轴承 与轴承座 之 间 的松动 。 b、 齿轮 故 障模 拟 : 通 过更换有 缺 陷 的齿 轮 , 可模拟 的故 障有 : 齿形误 差 、齿轮 磨损 。 c、 轴系 故 障模 拟 : 通 过调整轴 上 旋 转 圆盘 上 的平衡 重量 , 可以模 拟轴 不平衡 ( 或 叶轮不平 衡 ) 缺 陷 , 调整 轴座 底 盘 的安装位 置可 以模拟轴 安装 不对 中缺 陷 。 Rp d、 可变 速 模拟 在 不 同速度 条件 下 的故障特 征 , 变速 范 围为 7 5 - 1 4 ⒃ m 。
什么是虚拟仿真实训系统
什么是虚拟仿真实训系统
虚拟仿真实训系统较之传统教育方式有哪些优势接受职业教育者又将如何受益今天华锐视点就来为大家做一下解读。
什么是虚拟仿真实训系统
虚拟仿真实训系统就是针对特定学科的真实课件内容进行3D数字内容的模拟开发，并借助3D虚拟环境或3D立体显示设备模拟该学科的训练环境、条件和流程，使教师和学生能够获得和真实世界中一样或者相近的实训体验，达到替代或者部分替代实训效果的作用。
虚拟仿真实训系统在职业教育领域的优势是什么
1.创造实训环境依托虚拟仿真、人机交互技术建立起来的虚拟仿真实训系统，可以逼真的模拟操作的流程，如搭设脚手架、护理过程、机械维修、起重机操作；逼真的模拟对工具设备使用，如对工具摆放环境的模拟、工具外形的模拟、对工具操作方式的模拟、以及对工具操作效果的模拟。
高度逼真的训练环境，使得学生能够获得生动直观的感性认识，增进对抽象的原理的理解。
2.节省时间和成本比起传统的实物实景教学以及单纯的实物培训，虚拟仿真实训系统能够大大缩短建立实物和获取实训环境的时间，而且一套虚拟实训系统可以多人同时、单人多次使用，实现在更短的时间和成本内培养更高素质人才的目标。
3.增加安全可靠性虚拟实训系统使得培训过程中的失误，不再带来人身伤害和环境危害，也不会浪费任何财力、物力，使用者可以通过虚拟培训熟练掌握知识原理和操作流程，日后上岗将应对自如。
4 .考评结合提升教学效果虚拟实训系统能够进行知识点、操作要点及工作流程的仿真实训考核，比如：设备及零部件的拆解、检查、调整与安装，以及测试设备的运转情况等。
机械制图课程虚拟仿真实验教学系统的设计与实现
机械制图课程虚拟仿真实验教学系统的设计与实现摘要：为提高机械制图课程的教学质量，基于课程涉及的典型零件及装配体，设计开发了一套面向机械制图课程的虚拟仿真实验教学系统。
本系统基于SolidWorks和Unity3D三维引擎等开发工具，采用C#语言编程，实现了零件展示、装配体拆装等实验功能以及零件图和装配图题库练习功能。
该实验教学系统功能强大且操作简单，解决了传统教学方式中存在的模型不够直观，学生难以理解的局限之处，同时以丰富题库进行辅助，进一步提高学生的读图和绘图能力。
本系统可以推广应用于各高校机械制图课程的教学过程中，以期达到更理想的教学成果。
关键词：机械制图；Unity3D；虚拟仿真实验0 引言机械制图课程是工科专业的基础课程，需要理论和实践紧密结合，力求培养学生的空间想象能力及工程图样的读图和绘图能力。
目前的机械制图课程教学中存在两大不足，一是实验教学实体模型少，无法满足学生进行实体拆装的操作需求；二是课时短，课上绘图练习机会少，使学生对于工程图样的读绘图能力得不到很好的锻炼。
近年来，硬件条件与软件开发技术的发展使得虚拟仿真技术逐渐成熟，并在教学中得到较为广泛的应用[1]。
虚拟仿真技术不仅可以缓解实体教学资源紧张的困难，还具有开发成本低，利用率高，维护性好等优点[2]。
为解决目前线下教学模式难以适应教学需求的难题，将虚拟仿真技术与机械制图专业课程结合，开发虚拟仿真实验教学系统，并应用于教学过程中，将有效缓解在经费、场地、模型等方面的困难和压力，降低实验教学成本，改善实验教学效果不佳的现状[3-5]。
本文将以Unity3D三维引擎作为虚拟仿真开发平台，结合三维建模、人机交互和模拟动画等技术，开发机械制图课程虚拟仿真实验教学系统，较全面地还原机械装配体拆装过程，详细展示零件的复杂结构，并以配套题库巩固学习成果。
1 功能方案设计机械制图虚拟仿真实验教学系统是对传统教学模式的一种补充，旨在开发一套完善的课程配套虚拟仿真实验教学系统，解决学生装配体实体拆装难的问题，实现虚拟拆装和工作原理演示等功能，使学生对机械的理解更深入更感观。
虚拟仿真实践教学系统(3篇)
第1篇随着信息技术的飞速发展，虚拟仿真技术在教育领域的应用日益广泛。
虚拟仿真实践教学系统作为一种新型的教学手段，不仅丰富了教学资源，提高了教学效果，还为培养学生的创新能力和实践能力提供了有力支持。
本文将围绕虚拟仿真实践教学系统的概念、特点、应用以及发展前景进行探讨。
一、虚拟仿真实践教学系统的概念虚拟仿真实践教学系统是指利用计算机技术、网络技术、虚拟现实技术等手段，构建一个具有高度仿真性和交互性的虚拟环境，为学生提供一种新型的实践教学方式。
在这个虚拟环境中，学生可以模拟真实的生产、生活、科研等场景，进行各种实践活动，从而提高实践能力和创新能力。
二、虚拟仿真实践教学系统的特点1. 高度仿真性：虚拟仿真实践教学系统能够模拟真实环境，让学生在虚拟世界中体验到与实际操作相似的感觉，从而提高实践效果。
2. 交互性：虚拟仿真实践教学系统具有高度交互性，学生可以通过键盘、鼠标、手套等设备与虚拟环境进行互动，实现自主学习和探索。
3. 安全性：虚拟仿真实践教学系统可以避免实际操作中的危险，降低学生在实践过程中的风险。
4. 可重复性：虚拟仿真实践教学系统可以重复使用，学生可以根据自己的需求反复练习，提高实践技能。
5. 经济性：虚拟仿真实践教学系统建设成本相对较低，且可节省大量教学资源。
三、虚拟仿真实践教学系统的应用1. 课程教学：虚拟仿真实践教学系统可以应用于各类课程的教学，如机械设计、电子工程、医学、建筑等，提高学生的实践能力。
2. 实验室建设：虚拟仿真实践教学系统可以替代传统实验室，降低实验成本，提高实验效果。
3. 人才培养：虚拟仿真实践教学系统可以为学生提供更多实践机会，培养具有创新能力和实践能力的高素质人才。
4. 企业培训：虚拟仿真实践教学系统可以应用于企业培训，提高员工的操作技能和创新能力。
四、虚拟仿真实践教学系统的发展前景1. 技术创新：随着虚拟现实、人工智能等技术的不断发展，虚拟仿真实践教学系统将更加智能化、个性化。
PT500迷你机械故障仿真系统
名称：故障教学平台品牌：瓦伦尼安/VALENIAN 型号：PT500mini
产品简介：
PT500Mini平台，可用于985、211高校研究人员进行专业化故障信号研究分析，维修和设备状态监测人员的技能培训，也可用作机械故障和振动的教学演示，还可用于专业故障诊断人员的早期培训。
大多数实际机器故障可以用该实验台来模拟，其中一些故障无需停机就可以实现。
功能描述：
VALENIAN实验系统可以进行如下的实验：
1.不对中:电机与齿轮箱不对中：可相对齿轮箱轴做角度不对中模拟；
2.电机安装松动故障：（调整电机底角的固定螺栓，使电机会产生松动的振动现象）；
3.轴摩擦故障模拟：摩擦类型会设置成接触式滑动摩擦；
4.齿轮故障（大齿轮为双排齿，可直接拨档至故障齿轮）可以做裂纹，断齿，点蚀，磨损（齿间隙增大）等故障模拟，会标配拨档齿轮一件，故障任选一种，若要多种故障还需打开齿轮箱更换齿轮；
5.滚动轴承故障模拟，可模拟滚动体，保持架，内圈，外圈，故障，可以通过快速更换带有轴承座安装单元的轴承，进行切换至健康轴承恢复正常运行；
6.叶轮转子故障：可以模拟不平衡，叶片变形，叶片裂纹等故障，通过快速更换叶片实现（不用拆卸叶轮）。
转子上任意角度可以安装平衡块，用于实现动平衡试验。
所有上述故障只用很短的准备时间即可进行切换模拟，工具仅需要内六角扳手及活动扳手既可完成试验台故障设置。
振动传感器（加速度计）很容易地通过磁座或 M6 螺孔安装在铝制制轴承座上。
瓦伦尼安PT500Mini平台试验台技术参数：
-10~50C, 35~85RH。
机械原理课程虚拟实验平台说明
数学模型
（8-7）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
L1 a2' A2 xc 2 (100 yc )2 zc 2 L2 a1' A2 (xc 86.6)2 ( yc 50)2 zc 2
L3 a1' A3 (xc 86.6)2 ( yc 50)2 zc 2 L4 a3' A3 xc 2 (100 yc )2 zc 2 L5 a2' A1 (xc 86.6)2 ( yc 50)2 zc 2 L6 a3' A1 (86.6 xc )2 ( yc 50)2 zc 2
《机械原理》课程虚拟实验平台说明
机械科学与工程学院 许冯平 吕凤霞 王素玲 2007年12月3日
研究内容
1、曲柄摇杆机构虚拟实验平台 2、曲柄滑块机构虚拟实验平台 3、牛头刨床虚拟实验平台 4、双万向节虚拟实验平台 5、凸轮机构虚拟实验平台 6、平面三自由度并联机构虚拟实验平台 7、六自由度并联机构虚拟实验平台 8、其它
3、导杆机构虚拟实验平台
1、急回特性实验 2、运动分析实验 3、力分析实验
牛头刨床急回特性曲线 牛头刨床力分析曲线
4、凸轮机构虚拟实验平台
1、运动分析实验 2、力分析实验
运动规律： 等加速等减速
凸轮机构运动线图 凸轮机构力分析曲线
5、平面三自由度并联机构虚拟实验平台
1、运动分析实验 实现轨迹规划
3
arcsin
1 488
((46.19sin 30t
219.39)
(46.19 cos 30t
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众茂医疗临床仿真虚拟系列-3D检体诊断仿真虚拟教学系统
临床仿真虚拟系列-3D检体诊断仿真虚拟教学系统
3D检体诊断仿真虚拟教学系统是一种创新的教学工具，通过结合先进的3D技术和医学知识，提供了一种全新的体格检查与诊断学的学习方式。
该系统利用虚拟现实技术，为医学生、医生和其他医疗从业人员提供一个逼真的仿真环境，以便他们能够更全面、准确地学习和实践体格检查、诊断学和健康评估的技能。
逼真的虚拟环境：3D检体诊断仿真虚拟教学系统利用先进的虚拟现实技术，创造了一个逼真的体格检查仿真环境。
学习者可以通过佩戴虚拟现实设备，进入一个完全虚拟的医疗场景，与虚拟病人进行互动，进行各种体格检查以及诊断操作。
多种体格检查技能训练：该系统提供了丰富的体格检查模块，涵盖了各种常见的体格检查技能，如心肺听诊、腹部触诊、神经系统检查等。
学习者可以逐步学习和实践不同的技能，通过与虚拟病人进行实时互动，掌握正确的检查方法和技巧。
实时反馈和指导：系统具备实时反馈和指导功能，能够准确评估学习者的操作效果，并提供即时的指导和建议。
通过智能化算法，系统能够检测学习者的动作和技巧是否正确，并及时纠正错误，帮助学习者提高技术水平。
交互式诊断学学习：除了体格检查技能的训练外，该系
统还提供了交互式诊断学学习模块。
学习者可以通过与虚拟病人进行交流，获取病史信息、症状描述等，进而进行疾病诊断和健康评估。
系统会根据学习者的提问和回答，提供相应的反馈和指导，帮助学习者培养准确诊断和分析的能力。
（众茂医疗护理医学仿真虚拟系列-3D检体诊断仿真虚拟教学系统-体格检查）。
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机械故障诊断虚拟仿真教学实验系统
一、实验教学系统简介
机械故障诊断技术具有保障生产正常进行，防止突发事故，节约维修费用等特点，在现代化大生产中发挥着重要作用，而且随着科学技术的发展，机械设备的故障诊断技术越来越受到重视。
因此，许多高校都开设了相应的研究方向和课程。
然而，目前的“机械故障诊断”教学主要是采用理论教学的方式将机械系统的故障机理、故障类型和相应的故障诊断方法灌输给学生，因为没有相应的实验课程，学生很难将理论知识和实际工程相结合起来，很多学生学习了这门课程后并没有真正地掌握相关的故障诊断方法，因而更谈不上将所学的理论方法应用于实际工程。
实际上可以开设实验课程，使学生在使用机械故障诊断系统的同时理解消化相关的理论方法。
虽然目前很多高校和科研院所都开发了各种各样的机械故障诊断系统，但是，这些故障诊断系统除传感器和信号调理器之外，还需多种、多台测试仪器，以及个人计算机及其外设等，这使得整个诊断系统不但体积、重量庞大，价格昂贵，操作复杂，最主要的是这些机械故障诊断系统都是针对企业开发的，不适合用于教学，因此迫切需要一套能适用于教学的机械故障诊断系统。
本项目开发一套用于教学的机械故障诊断虚拟仿真教学实验系统。
所有的测量仪器主要功能可由数据采集、数据测试和分析、结果输出显示等三大部分组成，其中数据分析、结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成。
本系统充分利用虚拟仪器的“软件集成测试”功能，将多种测试仪器功能、多种故障诊断方法集成于一个“诊断功能软件库”中，使得学生能从理论到实践全面地掌握相关的机械系统的故障机理和故障诊断方法。
同时该系统还具有开放性，学生可以自己修改、补充程序，使得故障诊断系统的功能更加完善。
二、实验教学系统功能
该实验教学系统主要分为五大模块：故障信号仿真模块、信号采集模块、信号处理模块、故障状态识别模块，系统主界面如图1、图2所示。
下面分别对其进行介绍：
图1 系统登录界面
图2 系统登录界面
（1）故障信号仿真模块
主要根据机械系统的故障机理，在各种不同的故障状态下，仿真产生相应的故障振动仿真信号以便于采用相应的信号处理方法提取故障特征，再与理论的故障特征进行对比，使学生掌握各种故障机理和相应的故障诊断方法。
故障状态包
括：齿轮磨损、裂纹、断齿等，滚动轴承外圈、内圈、滚动体等故障，转子系统不平衡、不对中、碰摩、油膜振荡等。
（2）信号采集模块
主要是采用合适的传感器来采集最能代表旋转机械运行状态的信号（如振动、噪声、温度、压力等）作为状态信号初始模式，并实现对被测信号放大与模数转换，供计算机进一步分析处理，如图3所示。
图3 信号采集模块界面
（3）信号处理模块
包含了各种故障特征提取方法，采用相应的信号处理方法将采集得到的原始数
据进行加工、处理，从而去掉冗余信息，提取出故障特征信息。
该模块包括时域分
析子模板、频域分析子模块、时频分析子模块、加窗子模板、滤波子模板等。
除此
之外，还拟针对不同的故障类型开发相应的故障诊断方法，如包络分析法、倒谱分
析法，如图4所示。
同时可实现小波分析、经验模态分解及分形几何等现代数学方法。
图4 信号处理模块界面
（4）状态识别模块
将经过信号处理和特征提取后获得的待检模式与数据库中原有样板模式（故障档案）按一定准则和诊断策略，进行对比分析，以确定诊断对象当前所处的状态。
设计两类基于知识的状态识别方法：①模糊诊断方法，其中，在样本的征兆与故障的关系未知时，采用模糊聚类的方法进行诊断，若样本的征兆与故障的关系已知时，则采用模糊模式识别方法进行诊断；②神经网络诊断方法，即基于浅知识的专家诊断推理方法，拟采用BP网从输入（故障征兆）直接推出输出（故障原因）。
本系统还将模糊诊断与神经网络诊断、小波分析等方法相结合进行故障诊断。
三、考核模块
实验考核模块包括知识问答、故障诊断过程分析、故障诊断算法的编制及验证。
知识问答对学生在故障机理、故障特征提取与诊断、信号处理、状态识别等方面的理论知识进行考核。
故障诊断过程分析对学生是否掌握故障诊断的流程和知识体系进行考核。
故障诊断算法的编制及验证主要考核学生是否能针对一具体的研究对象（齿轮、轴承、转子系统），都能编制相应的故障诊断算法，并通过实验验证。
四、实验步骤与要求
（1）旋转机械或风力发电机组虚拟展示，了解研究对象的结构组成和工作原理。
（2）针对某一故障，采用信号仿真模块进行故障信号和正常信号仿真，进行故障机理及其振动信号特征的学习。
（3）针对该故障，选择合适的信号处理方法，进行故障特征提取虚拟实验，掌握相应的故障特征提取方法。
（4）针对该故障，运用相应的故障机理及其振动信号特征进行故障识别，进行故障识别方法的学习。
（5）利用状态识别模块对历史数据进行训练，然后对工作状态进行识别，进行基于人工智能的状态识别方法的学习。
（6）考核。
实验针对某旋转机械进行实验，图5、图6、图7分别为滚动轴承、转子、此轮的时域信号。
图5(a) 正常状态下滚动轴承振动信号时域波形
图5(b) 内圈故障状态下滚动轴承振动信号时域波形
图5(c) 外圈故障状态下滚动轴承振动信号时域波形
图5(d) 滚动体故障状态下滚动轴承振动信号时域波
图6（a）正常状态下的转子径向位移振动信号时域波形
图6（b）不对中故障的转子径向位移振动信号时域波形
图6（c）碰摩故障的转子径向位移振动信号
图6（d）油膜涡动故障的转子径向位移振动信号时域波形
图7（a）正常齿轮振动信号的时域波形
图7（b）断齿齿轮振动信号的时域波形
五、实验设备与配置
计算机40台，最低配置：CPU四核I3、内存4G、硬盘500G、独显512M、19寸液晶显示器。
六、实验项目设置与学时分配
本实验系统总学时12个，实验项目如下表。
（该虚拟实验教学系统为单机版，网络版正在开发中）。