【正文】 基于Pro/E機(jī)械基礎(chǔ)三維虛擬實驗機(jī)構(gòu)認(rèn)知實驗Threedimensional Virtual Experimental of Mechanical Foundation based on Pro/EExperiment about Mechanism Cognition 摘要本文闡述了以Pro/e和VB作為主要開發(fā)工具，開發(fā)機(jī)構(gòu)認(rèn)知虛擬實驗的過程，通過對現(xiàn)有機(jī)械原理展柜中的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行測繪，利用測繪結(jié)果，在Pro/e平臺上建立基本構(gòu)件、基本運(yùn)動副，并裝配出機(jī)械原理陳列柜中的各種機(jī)構(gòu)，形成機(jī)構(gòu)認(rèn)知實驗所需要的基本機(jī)構(gòu)庫。在VB平臺上設(shè)計虛擬實驗室的交互界面，實現(xiàn)瀏覽虛擬實驗室中的各種機(jī)構(gòu)、查看仿真結(jié)果、播放機(jī)構(gòu)動畫以及用Pro/e軟件直接打開機(jī)構(gòu)庫`進(jìn)一步操作。構(gòu)件機(jī)構(gòu)認(rèn)知虛擬實驗的過程中所有用到的參數(shù)化建模方法、機(jī)構(gòu)仿真方法、機(jī)構(gòu)裝配的爆炸圖等不僅可以用于機(jī)構(gòu)認(rèn)知實驗，同樣也可用于進(jìn)一步構(gòu)建其他機(jī)構(gòu)并進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：機(jī)械原理，虛擬實驗室， Pro/e，動畫，仿真 AbstractTaking the Pro / e and the VB as major development tools, this paper describes the process of a cognitive and virtual experiment. When the surveying and mapping of the various institutions existing in the showcase are finished, the basic ponents, the basic kinematic pair, and the assembly of mechanical principles will be pleted, so the basic body needed for cognitive and virtual experiments is formed throughout the platform of Pro / e On the VB platform the interface of virtual laboratory can be designed, then the students can browse the various institutions, view simulation results, play the animation sector and open to further action using Pro / e `institutional repository software directly. In the cognitive and virtual experiments the parametric modeling methods, simulation methods agencies, and institutions such as the assembly of the exploded diagram for the agency not only can be used for a cognitive experiment, also be used for further building and analyzing on other agenciesKey words: Mechanical Principle, Virtual lab, Pro/E, Animation, Simulation目錄第1章 緒論 1 概述 1 本課題的研究內(nèi)容 1 本課題研究的歷史現(xiàn)狀 2 虛擬實驗系統(tǒng)概述 2 國內(nèi)外虛擬實驗領(lǐng)域的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢 2 本課題研究的現(xiàn)實意義 3 本課題的主要工作和難點(diǎn) 3 本課題的主要工作 3 本課題的主要難點(diǎn) 3第2章 機(jī)構(gòu)認(rèn)知實驗 4 實驗?zāi)康?4 實驗設(shè)備 4第3章 機(jī)構(gòu)庫的建立 12 機(jī)構(gòu)測繪 12 12 桿類零件 12 軸類構(gòu)件 12 13 13 14 14 機(jī)構(gòu)模型的建立 20 20 22 26 31第四章 界面設(shè)計 33 界面設(shè)計 33 流程設(shè)計 34第五章 結(jié)論與展望 38 結(jié)論 38 展望 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄A 外文翻譯 41附錄B 草繪數(shù)據(jù) 52附錄C 源程序 53第1章 緒論 概述機(jī)械原理課程是機(jī)械類專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，其理論性和實踐性都很強(qiáng)，它的實驗教學(xué)是機(jī)械原理課程教學(xué)中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。目前，機(jī)械原理實驗存在以下局限性：① 不能展示機(jī)構(gòu)尺寸與性能的動態(tài)關(guān)系；② 硬件依存性較強(qiáng)，需要數(shù)量較大的儀器設(shè)備；③部分實驗費(fèi)時、費(fèi)力、效率低。如機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪實驗需要大量的實物與機(jī)構(gòu)模型；齒輪的范成實驗不但需要足夠多套數(shù)的范成儀，而且實驗過程繁瑣、枯燥。隨著招生規(guī)模的逐年擴(kuò)大，教學(xué)改革的不斷深入，機(jī)械原理實驗的教學(xué)任務(wù)越來越重，儀器設(shè)備臺套數(shù)和實驗教師數(shù)量相對不足等問題愈加突出。為了以最少的經(jīng)費(fèi)投入解決以上問題，并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)實驗效果、提高實驗教學(xué)質(zhì)量，很多高校將開發(fā)機(jī)械原理虛擬實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)將原有實驗環(huán)境進(jìn)行計算機(jī)虛擬，學(xué)生可以在計算機(jī)上進(jìn)行實驗，其具有簡潔明快的操作、豐富的人機(jī)交互功能、悅目的動畫演示，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)、實驗興趣，同時克服了原有實驗的不足，很大程度上增強(qiáng)了實驗效果。隨著遠(yuǎn)程教育的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)上虛擬實驗室逐漸成為人們研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。雖然在虛擬儀器的設(shè)計和應(yīng)用方面，目前出現(xiàn)了許多成熟的、商業(yè)化的產(chǎn)品，如LabView和LabWindows等，但由于在不同的專業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域中，實驗仿真模型的復(fù)雜程度、實驗表現(xiàn)形式和工作運(yùn)行模式等存在很大差異。因此，尚未出現(xiàn)完全通用的虛擬實驗運(yùn)行平臺與設(shè)計工具。在虛擬實驗的設(shè)計和應(yīng)用方面也尚未出現(xiàn)國際化的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)代教育的一些理工高校中，機(jī)械設(shè)計實驗教學(xué)占有非常重要的地位，而由于儀器設(shè)備、配套設(shè)施、場地等實驗設(shè)備的限制、以及資金等硬件問題給教學(xué)造成了諸多不便。很多學(xué)校就希望借助于現(xiàn)代化的通信和信息處理技術(shù)，建立網(wǎng)上機(jī)械設(shè)計虛擬實驗室，將各種機(jī)械設(shè)計實驗融入到計算機(jī)中，學(xué)生可以通過計算機(jī)仿真交互地進(jìn)行實驗。這樣，便能克服由于硬件設(shè)施限制所帶來的問題，同時也能保證教學(xué)的質(zhì)量 本課題的研究內(nèi)容由于實驗受實驗經(jīng)費(fèi)、 場地、 器材、 設(shè)備、 時間和檢查監(jiān)督等客觀條件的限制，本課題是在Pro/Engineer平臺上，構(gòu)建一個三維虛擬的實驗室。通過對各種機(jī)構(gòu)的測繪，在Pro/Engineer平臺上模擬出機(jī)構(gòu)，供學(xué)生們在網(wǎng)上學(xué)習(xí)，完成機(jī)構(gòu)認(rèn)知試驗。另外也可以選擇各種典型的零件，在Pro/Engineer里面組裝成新的組件，并進(jìn)行運(yùn)動仿真，輸出指定構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)。特殊零件，例如齒輪，凸輪，可以通過參數(shù)化驅(qū)動生成。 本課題研究的歷史現(xiàn)狀 虛擬實驗系統(tǒng)概述隨著時代進(jìn)步，INTERNET 技術(shù)和繪圖軟件等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，人們在分析和實驗研究方面越來越方便和快捷了，提供這一切的就是新興的虛擬實驗系統(tǒng)和虛擬實驗技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。虛擬實驗系統(tǒng)就是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心，借助計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)建立虛擬儀器，然后將虛擬儀器通過和網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實語言聯(lián)系起來，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析，操作以及網(wǎng)絡(luò)共享的一個系統(tǒng)，而虛擬實驗就是按照實驗的教學(xué)要求，建立虛擬的工程實驗環(huán)境，應(yīng)用各種虛擬實驗儀器和設(shè)備，對建立起來的實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行實時仿真，構(gòu)成新型的教學(xué)實驗和創(chuàng)新。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)性實驗，如物理實驗、機(jī)械基礎(chǔ)實驗、電子技術(shù)實驗、自動控制原理與系統(tǒng)實驗、自動檢測與傳感器實驗等，都可以采用虛擬的方法進(jìn)行。 國內(nèi)外虛擬實驗領(lǐng)域的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢國外對虛擬實驗已有研究，并應(yīng)用于不同領(lǐng)域。工程上如LMS國際公司的LMS Virtual Lab提供集成平臺，用于機(jī)械系統(tǒng)仿真以及相關(guān)屬性分析。在教育界，虛擬實驗室(Virtual