本文關鍵詞：基于Unity3D的液壓傳動虛擬仿真教學系統(tǒng)開發(fā)

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【摘要】：在教育過程中,尤其是在大學階段,致力于培養(yǎng)學生獨立學習、自主學習的能力顯得越發(fā)重要。然而在當前的大學環(huán)境下,部分大學教師只滿足于講授必修的課程教材和完成本職工作,老師與學生之問的接觸機會很少,極易導致學生失去學習的動力與目標,無法有效將課堂理論知識轉化為深刻見解和實際能力。然而通過依托于虛擬現(xiàn)實、多媒體及人機交互等技術建立的虛擬仿真教學系統(tǒng),學生可以通過自學,隨處都可以找到不是“老師”的“老師”,并將注意力集中在現(xiàn)實的實際應用問題上；將虛擬仿真教學系統(tǒng)應用在課堂教學中,可以鼓勵學生自主探索的能力,確保學生能在課堂學習中獲得樂趣,展示學習過程的內(nèi)在價值；虛擬仿真教學系統(tǒng)有利于學生實現(xiàn)從知識學習到動手仿真學習的跨越,真正建立了“理論授課-虛擬仿真-實驗室教學”的教學體系。本文在充分調(diào)研了虛擬仿真教學研究現(xiàn)狀的基礎上,以Unity3D開發(fā)引擎和SolidWorks及3DS Max專業(yè)三維建模軟件為依托,搭建了一個逼真且操作方便、具有交互功能的液壓傳動虛擬仿真教學系統(tǒng),該虛擬仿真教學系統(tǒng)以建構主義為理論指導,不僅對各液壓元件進行虛擬實驗的仿真,還由點到面的對液壓基本回路及典型液壓系統(tǒng)進行虛擬搭建,完成了實驗過程的仿真、實驗結果的反饋與實驗現(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,并通過點擊相應的交互按鈕或鍵盤操作,實時且自由的實現(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)還設置的專門的考核模塊,使學生能夠完全自主的實現(xiàn)自學、自考、自查、自省的目的,從而完成由點到面、循序漸進的進階學習,更加有利于學生由淺入深的對理論知識理解與掌握。在最小的元件單元上,可以細化地控制液壓元件的拆分與裝配,還可實現(xiàn)對液壓元件的任意零件部分進行縮放觀察,從而有利于進一步了解液壓元件的工作原理及結構組成。論文的組織結構如下所示：1.簡要介紹了虛擬仿真教學系統(tǒng)出現(xiàn)的背景及特點,并簡要介紹當前虛擬仿真教學系統(tǒng)的主要成果。2.借助Unity3D開發(fā)引擎,在其組成結構及工作原理的充分了解的前提下,總結出開發(fā)虛擬仿真教學系統(tǒng)的諸多優(yōu)化方案,為進一步將Unity3D技術應用到虛擬教學中提供了必要的參考,最后闡述了Unity3D及虛擬仿真教學系統(tǒng)的發(fā)展前景。3.通過對Unity3D軟件功能進行充分研究和挖掘,針對具體課題功能需求分析,設計出開發(fā)虛擬仿真教學系統(tǒng)的一般開發(fā)流程,并對基于Unity3D的液壓傳動虛擬仿真教學系統(tǒng)進行結構設計及功能設計。4.確定并深入研究開發(fā)虛擬仿真教學系統(tǒng)的關鍵步驟,包括模型的建立及優(yōu)化、碰撞檢測、界面設計及優(yōu)化、腳本優(yōu)化等,并嚴格按照開發(fā)流程最終得以實現(xiàn)。5.設計并實現(xiàn)了液壓傳動課程中分液壓元件、基本回路及典型液壓系統(tǒng)三個層級中的諸多虛擬仿真實驗,并詳細講解了各層級所能實現(xiàn)的功能實現(xiàn)。進而對各層級中的典型案例進行分析及案例實現(xiàn)的論證。該虛擬仿真教學系統(tǒng)的不同之處在于：極大的提高了參與者的交互性與體驗性,系統(tǒng)的交互能力良好,并及時準確反饋出與真實實驗相同的表現(xiàn)。除此之外該系統(tǒng)界面簡單明了,易于操作,可擴展性強,在后續(xù)的開發(fā)過程中還可增加協(xié)作仿真模式等。
【關鍵詞】：液壓傳動 虛擬仿真教學系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實 Unity3D
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH137
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 虛擬仿真教學系統(tǒng)的背景及目的11-12
• 1.2 虛擬仿真教學系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 虛擬仿真教學系統(tǒng)的主要內(nèi)容14-15
• 1.4 虛擬仿真教學系統(tǒng)的意義15-16
• 1.5 論文的主要內(nèi)容16-17
• 第2章 系統(tǒng)相關理論及技術17-27
• 2.1 建構主義理論17-18
• 2.2 虛擬仿真教學系統(tǒng)18-21
• 2.2.1 虛擬仿真教學系統(tǒng)的主要特點18-19
• 2.2.2 基于Unity的虛擬仿真教學系統(tǒng)的優(yōu)點19-21
• 2.3 建模軟件簡介21-22
• 2.3.1 SolidWorks簡介21
• 2.3.2 3DS Max簡介21-22
• 2.4 Unity3D技術簡介22-25
• 2.4.1 Unity3D主要特征22
• 2.4.2 Unity3D體系結構和編譯22-25
• 2.5 本章小結25-27
• 第3章 虛擬仿真教學系統(tǒng)的設計框架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)結構設計28-29
• 3.3 系統(tǒng)功能設計29-30
• 3.4 系統(tǒng)發(fā)布30
• 3.5 本章小結30-32
• 第4章 虛擬仿真教學系統(tǒng)的關鍵技術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39-41
• 4.3 界面設計及優(yōu)化41-43
• 4.4 腳本優(yōu)化43-44
• 4.5 本章小結44-45
• 第5章 系統(tǒng)實現(xiàn)與案例分析45-63
• 5.1 液壓元件的分析與實現(xiàn)45-50
• 5.1.1 直動式溢流閥案例分析46-47
• 5.1.2 直動式溢流閥案例實現(xiàn)47-50
• 5.2 基本回路的分析與實現(xiàn)50-56
• 5.2.1 節(jié)流調(diào)速回路--進油路節(jié)流調(diào)速回路案例分析52
• 5.2.2 節(jié)流調(diào)速回路--進油路節(jié)流調(diào)速回路案例實現(xiàn)52-56
• 5.3 典型液壓系統(tǒng)的分析與實現(xiàn)56-59
• 5.3.1 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)案例分析56-57
• 5.3.2 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)案例實現(xiàn)57-59
• 5.4 系統(tǒng)打包與發(fā)布59-62
• 5.5 本章小結62-63
• 第6章 總結與展望63-65
• 6.1 論文總結63
• 6.2 論文存在的問題及前景展望63-65
• 參考文獻65-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況69

【參考文獻】

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本文編號：1018438