实验项目名称：

齿轮精度检测虚拟仿真实验

项目介绍：

课程性质及背景：

   本课程为使机械制造及其自动化专业和车辆工程专业学生能深刻理解齿轮传动在现代机器和仪器中应用广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。本项目，我们先了解齿轮传动的基本要求及相应的检验项目，并进行两个简单的实验：用齿厚游标卡尺测量齿厚偏差和用公法线千分尺测量公法线长度，掌握虚拟现实装配的核心功能。  

课程特点及必要性：  

1、可重复性强，零件拆装顺序等操作可模拟真实实验场景； 

2、整合虚拟现实技术与网络教学平台，打破时间、地域限制。

项目目的：

掌握内径百分表的使用和保养方法；

掌握齿厚游标卡尺、公法线千分尺的工作原理、作用和使用方法；

掌握分度圆弦齿厚、公法线长度的检测方法；

面向理论课程：

CAD/CAM技术、互换性与测量技术

面向专业：

机械设计制造及其自动化、车辆工程

仪器硬件设备及软件环境：

数据手套，位置跟踪装置，虚拟现实软件平台

实验项目功能及效果：

实验内容与任务：

将已建立的三维实体模型转换成OSG文件；

创建虚拟现实场景，调用OSG文件；

通用程序中修改拆装规则（比如某螺栓不拆，箱盖拿不下来；轴系不拆，齿轮拆不出来等规则），实现虚拟装拆。

项目功能：

齿轮精度检测虚拟仿真实验主要功能及实验流程。

图1 齿轮精度检测虚拟仿真实验主要功能

图2 实验过程与实验成绩评定

（1）实验预习

   实验预习模块主要包含7个子模块，分别为实验目的、实验内容、仪器设备、实验原理、实验步骤、实验视频和预习考试。该模块主要是通过文字、三维立体图形、声音和动画为学生提供实验前的预习准备。

   该项目的实验目的主要是使学生了解齿轮测量中心的基本结构、测量原理及操作方法，加深对齿轮齿廓、螺旋线等概念的理解，掌握数据处理方法及尺寸合格性判断原则；实验内容主要是检测圆柱齿轮精度：齿廓、螺旋线、齿距和径向跳动；实验仪器和实验原理详细介绍了仪器设备的主要结构和检测原理；实验步骤和实验视频分别运用文字和动画讲解了实验的操作过程与注意事项。

（2）虚拟实验操作

建立与真实实验室同样的虚拟操作实验室，实验室内摆放着和真实实验同样的三维立体虚拟仪器设备，可以360度行走观看。

图3 齿轮精度检测虚拟仿真实验室

（3）真实实验

虚拟操作完成后，学生可以继续预约真实实验操作实验，进行真实实验操作。学生真实实验操作完成后，教师在系统中给予学生实验成绩。

（4）实验报告

学生在系统中提交实验报告。最后教师通过网络评审实验报告，给定实验成绩。

（5）实验总成绩

最后给定四步成绩的比例，系统自动计算出学生的实验总成绩。

（6）实验互动

学生可以根据互动系统进行实验讨论，实验咨询。教师可以通过互动系统进行实验解答。

项目效果：

   齿轮测量中心是国内先进的、企业正在应用的高精密齿轮检测仪器设备，中心目前拥有1台该设备，针对本科生10个专业1100名学生开设《机械精度设计基础》和《机械工程综合实验Ⅱ》课程。在高校大面积对本科生开设精密齿轮检测仪器设备的实验，是国内领先的。

   利用检测领域里的前沿技术，基于虚拟仿真实验交互平台，全面的系统的建立基于高精密检测仪器设备的齿轮精度虚拟检测实验平台。学生可以通过网络进行典型零部件的装夹、检测参数设置、虚拟检测、检测曲线动态变化分析、检测数据判断等。通过虚拟仿真实验基本掌握实验的操作过程和齿轮精度理论知识，然后到实验室进行真实实验。通过虚实结合广泛应用于本科生教学，彻底解决了大型精密检测仪器设备对环境要求高、无法多人共同实验、价格昂贵、操作复杂、学时不足等普遍问题。符合国家级虚拟仿真实验教学建设的要求，达到了建立我中心具有先进性、需求性、特色性和共享性虚拟仿真实验教学中心的目标。

图4 虚拟操作实验步骤