发动机仿真教学系统设计

    1 引言

    在职业技能教育中，学员实际动手能力的培养是教学中的重点，这种能力的培养的主要方法是加强教学实习，通过大量的实习操作强化技能。然而在职业培训中，如汽车维修技工培训中，实习设备价格高，培训成本大，多数培训机构实习设备少，实习时间短，从而制约了学员实际动手能力的培养。随着计算机技术的发展，三维仿真动画技术应运而生，利用三维动画软件开发的仿真教学系统可以对实体设备进行真实、准确地模拟。为此，我们针对勇士越野车CYQD32TI型发动机进行了三维仿真教学系统的开发。

    2 系统的主要内容及开发步骤

    2.1 系统的主要内容

    发动机总成包括两大机构、五大系统：曲柄连杆机构、配气机构，启动系统、润滑系统、冷却系统、燃油供给系统、点火系统。针对这七大组成部分，本仿真系统主要包含以下主要教学内容：

    （1）发动机总成及各部件的主要参数、工作原理讲解，零部件构造、及装配关系展示。

    （2）零部件拆装练习。以交互式三维动画的方式摸拟发动机维修中零部件的折装。通过鼠标点击操作拆装零件，掌握正确的拆装顺序，当发生拆装顺序错误时，无法完成下一步的拆装操作。

    （3）考核。就学习知识点建立考核数据库，考核中采用随机抽题折方式组题。主要题型包括填空、选择、判断、简答、三维动画拆装实作考核。其中客观题可自动判分。

    2.2 表现方式

    总成及零部件主要参数及工作原理的讲解主要以文字、图片展示，并伴随同步音频讲解。而零部件的构造、装配关系及传动关系主要通过交互式三维动画进行展示。

    3 开发软件的选择及开发步骤

    仿真软件的开发核心工作是交互式三维动画的制作，包括发动机零件的3D建模、零件的装配、动画设计、编辑及发布。其中3D建模是基础，零件的装配及动画设计是重点。

    3.1 建模

    在开发中选用作为3D建模软件。是基于特征的参数化实体建模软件，是一款Windows平台下的三维CAD软件，其绘图功能强大，简单易用。利用它可以方便创建任何复杂实体，快捷地组成装配体。具有零件图、装配体、工程图三个模块，三个模块相互关联，在任一模块中的修改，都会自动反映到其它模块中。利用零件图或实测零件尺寸参数，采用拉伸、旋转、扫描、放样多种方式进行快速建模。在建模中可以对模型进行干涉检查，以便及时发现绘制中的错误。集成了大量的插件，极大地拓展了其功能。其中Toolbox插件是一个智能化的标准件库，常用的螺栓、轴承、键、销等标准件可以直接调用，该插件的应用可大大提高建模效率。在零件模型创建完成后可进行零件的颜色、材质、纹理、透明度等属性设置，同时对环境光源进行必要的设置、调整，以便使零件更加生动、逼真。