本文關(guān)鍵詞：基于Unity3D的液壓傳動(dòng)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)

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【摘要】：在教育過程中,尤其是在大學(xué)階段,致力于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的能力顯得越發(fā)重要。然而在當(dāng)前的大學(xué)環(huán)境下,部分大學(xué)教師只滿足于講授必修的課程教材和完成本職工作,老師與學(xué)生之問的接觸機(jī)會(huì)很少,極易導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)的動(dòng)力與目標(biāo),無法有效將課堂理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為深刻見解和實(shí)際能力。然而通過依托于虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體及人機(jī)交互等技術(shù)建立的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng),學(xué)生可以通過自學(xué),隨處都可以找到不是“老師”的“老師”,并將注意力集中在現(xiàn)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用問題上；將虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用在課堂教學(xué)中,可以鼓勵(lì)學(xué)生自主探索的能力,確保學(xué)生能在課堂學(xué)習(xí)中獲得樂趣,展示學(xué)習(xí)過程的內(nèi)在價(jià)值；虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)有利于學(xué)生實(shí)現(xiàn)從知識(shí)學(xué)習(xí)到動(dòng)手仿真學(xué)習(xí)的跨越,真正建立了“理論授課-虛擬仿真-實(shí)驗(yàn)室教學(xué)”的教學(xué)體系。本文在充分調(diào)研了虛擬仿真教學(xué)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,以Unity3D開發(fā)引擎和SolidWorks及3DS Max專業(yè)三維建模軟件為依托,搭建了一個(gè)逼真且操作方便、具有交互功能的液壓傳動(dòng)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng),該虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)以建構(gòu)主義為理論指導(dǎo),不僅對(duì)各液壓元件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真,還由點(diǎn)到面的對(duì)液壓基本回路及典型液壓系統(tǒng)進(jìn)行虛擬搭建,完成了實(shí)驗(yàn)過程的仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反饋與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的模擬。本系統(tǒng)的主要功能是讓用戶采用虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的最小單元----虛擬儀器完成液壓基本回路及典型液壓系統(tǒng)的組裝,并通過點(diǎn)擊相應(yīng)的交互按鈕或鍵盤操作,實(shí)時(shí)且自由的實(shí)現(xiàn)觀察包括液壓系統(tǒng)、液壓回路及主要液壓元件的功能,本系統(tǒng)還設(shè)置的專門的考核模塊,使學(xué)生能夠完全自主的實(shí)現(xiàn)自學(xué)、自考、自查、自省的目的,從而完成由點(diǎn)到面、循序漸進(jìn)的進(jìn)階學(xué)習(xí),更加有利于學(xué)生由淺入深的對(duì)理論知識(shí)理解與掌握。在最小的元件單元上,可以細(xì)化地控制液壓元件的拆分與裝配,還可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓元件的任意零件部分進(jìn)行縮放觀察,從而有利于進(jìn)一步了解液壓元件的工作原理及結(jié)構(gòu)組成。論文的組織結(jié)構(gòu)如下所示：1.簡(jiǎn)要介紹了虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)的背景及特點(diǎn),并簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的主要成果。2.借助Unity3D開發(fā)引擎,在其組成結(jié)構(gòu)及工作原理的充分了解的前提下,總結(jié)出開發(fā)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的諸多優(yōu)化方案,為進(jìn)一步將Unity3D技術(shù)應(yīng)用到虛擬教學(xué)中提供了必要的參考,最后闡述了Unity3D及虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展前景。3.通過對(duì)Unity3D軟件功能進(jìn)行充分研究和挖掘,針對(duì)具體課題功能需求分析,設(shè)計(jì)出開發(fā)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的一般開發(fā)流程,并對(duì)基于Unity3D的液壓傳動(dòng)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能設(shè)計(jì)。4.確定并深入研究開發(fā)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟,包括模型的建立及優(yōu)化、碰撞檢測(cè)、界面設(shè)計(jì)及優(yōu)化、腳本優(yōu)化等,并嚴(yán)格按照開發(fā)流程最終得以實(shí)現(xiàn)。5.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了液壓傳動(dòng)課程中分液壓元件、基本回路及典型液壓系統(tǒng)三個(gè)層級(jí)中的諸多虛擬仿真實(shí)驗(yàn),并詳細(xì)講解了各層級(jí)所能實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)現(xiàn)。進(jìn)而對(duì)各層級(jí)中的典型案例進(jìn)行分析及案例實(shí)現(xiàn)的論證。該虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的不同之處在于：極大的提高了參與者的交互性與體驗(yàn)性,系統(tǒng)的交互能力良好,并及時(shí)準(zhǔn)確反饋出與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相同的表現(xiàn)。除此之外該系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單明了,易于操作,可擴(kuò)展性強(qiáng),在后續(xù)的開發(fā)過程中還可增加協(xié)作仿真模式等。
【關(guān)鍵詞】：液壓傳動(dòng) 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實(shí) Unity3D
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH137
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的背景及目的11-12
• 1.2 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的主要內(nèi)容14-15
• 1.4 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的意義15-16
• 1.5 論文的主要內(nèi)容16-17
• 第2章 系統(tǒng)相關(guān)理論及技術(shù)17-27
• 2.1 建構(gòu)主義理論17-18
• 2.2 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)18-21
• 2.2.1 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)18-19
• 2.2.2 基于Unity的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)19-21
• 2.3 建模軟件簡(jiǎn)介21-22
• 2.3.1 SolidWorks簡(jiǎn)介21
• 2.3.2 3DS Max簡(jiǎn)介21-22
• 2.4 Unity3D技術(shù)簡(jiǎn)介22-25
• 2.4.1 Unity3D主要特征22
• 2.4.2 Unity3D體系結(jié)構(gòu)和編譯22-25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第3章 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架27-32
• 3.1 系統(tǒng)的開發(fā)流程27-28
• 3.1.1 3D建模27-28
• 3.1.2 交互操作28
• 3.1.3 物體渲染28
• 3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-29
• 3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)29-30
• 3.4 系統(tǒng)發(fā)布30
• 3.5 本章小結(jié)30-32
• 第4章 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)32-45
• 4.1 模型的建立與優(yōu)化32-39
• 4.1.1 模型的建立32-35
• 4.1.2 模型的優(yōu)化35-39
• 4.2 碰撞檢測(cè)39-41
• 4.3 界面設(shè)計(jì)及優(yōu)化41-43
• 4.4 腳本優(yōu)化43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與案例分析45-63
• 5.1 液壓元件的分析與實(shí)現(xiàn)45-50
• 5.1.1 直動(dòng)式溢流閥案例分析46-47
• 5.1.2 直動(dòng)式溢流閥案例實(shí)現(xiàn)47-50
• 5.2 基本回路的分析與實(shí)現(xiàn)50-56
• 5.2.1 節(jié)流調(diào)速回路--進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路案例分析52
• 5.2.2 節(jié)流調(diào)速回路--進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路案例實(shí)現(xiàn)52-56
• 5.3 典型液壓系統(tǒng)的分析與實(shí)現(xiàn)56-59
• 5.3.1 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)案例分析56-57
• 5.3.2 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)案例實(shí)現(xiàn)57-59
• 5.4 系統(tǒng)打包與發(fā)布59-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 論文總結(jié)63
• 6.2 論文存在的問題及前景展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1018438