基于Unity3D的液壓傳動虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、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)生之間的接觸機會很少，極易導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)的動力與目標(biāo)，無法有效將課堂理論知識轉(zhuǎn)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(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)實的實際應(yīng)用問題上;將

2、虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用在課堂教學(xué)中，可以鼓勵學(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)在價值;虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)有利于學(xué)生實現(xiàn)從知識學(xué)習(xí)到動手仿真學(xué)習(xí)的跨越，真正建立了“理論授課-虛擬仿真-實驗室教學(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，搭建了一個逼真且操作方便、具有交互功能的液壓傳動虛擬仿真教學(xué)

3、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(jié)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(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，并通過點擊相應(yīng)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(shè)置的專門的考核模塊，使學(xué)生能夠完

4、全自主的實現(xiàn)自學(xué)、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(xué)習(xí)，更加有利于學(xué)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(jié)構(gòu)組成。論文的組織結(jié)構(gòu)如下所示:
　　1.簡要介紹了虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)的背景及特點，并簡要介紹當(dāng)前虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的主要成果。
　　2.借助Unity3D開

5、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(shè)計出開發(fā)虛擬仿真教學(xué)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(xué)系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計及功能設(shè)計。
　　4.確定并深入研

6、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、界面設(shè)計及優(yōu)化、腳本優(yōu)化等，并嚴(yán)格按照開發(fā)流程最終得以實現(xiàn)。
　　5.設(shè)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(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性，系統(tǒng)的交互能力良好，并及時準(zhǔn)確反饋出與