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汽車實驗學(xué)三維虛擬仿真實驗室簡介

適用專業(yè)：車輛工程、汽車工程、汽車與交通工程、能源與動力工程等相關(guān)專業(yè)。

系統(tǒng)涵蓋機械與汽車工程相關(guān)學(xué)院實驗教學(xué)全體系的三維仿真實驗教學(xué)資源。這些虛擬仿真實驗教學(xué)資源，以培養(yǎng)汽車工程人才為目標，由淺入深，覆蓋基礎(chǔ)型、專業(yè)型、特色創(chuàng)新型等不同層次與深度，建設(shè)思路清晰，形成了一套立體化的教學(xué)體系同時，具備良好的交互性、實驗過程和數(shù)據(jù)仿真度高等特點。

這些虛擬仿真實驗教學(xué)資源，采用國際領(lǐng)先的虛擬仿真技術(shù)開發(fā)而成，解決了實際實驗中無法開展、實驗危險性高等一系列問題，方便學(xué)生快速、高效地進行在線操作學(xué)習(xí)。

使用現(xiàn)有器材模型，系統(tǒng)可開展如下9個常用汽車實驗學(xué)虛擬實驗的訓(xùn)練：

1）、汽車碰撞虛擬實驗；

2）、基于虛擬樣機的ABS整車控制虛擬實驗；

3）、汽車懸架系統(tǒng)的振動仿真及優(yōu)化虛擬實驗；

4）、基于虛擬樣機技術(shù)的汽車制動性能虛擬實驗；

5）、基于虛擬樣機技術(shù)的汽車蛇行行駛虛擬實驗；

6）、汽車瞬態(tài)轉(zhuǎn)向特性虛擬實驗；

7）、汽車底盤測功虛擬實驗；

8）、汽車安全環(huán)保檢測線虛擬實驗；

9）、汽車尾氣雙怠速實驗；

1、汽車碰撞虛擬實驗

實驗智能獲取碰撞測試結(jié)果，展現(xiàn)碰撞之后的車輛外觀損壞情況以及車輛后退距離、碎片面積、面積占比、凹陷深度值等數(shù)據(jù)；實驗提供智能數(shù)據(jù)分析并描繪出相應(yīng)關(guān)系曲線，如后退距離-車速關(guān)系曲線、碎片面積-車速關(guān)系曲線、面積占比-車速關(guān)系曲線、凹陷深度-車速關(guān)系曲線等。
首先，實驗首界面提供正面碰撞和側(cè)面碰撞兩種汽車碰撞方式選擇；

圖1汽車碰撞方式選擇

選擇某一碰撞方式后，界面出現(xiàn)實驗啟發(fā)指導(dǎo)，啟發(fā)用戶思考；

圖2實驗啟發(fā)指導(dǎo)

本實驗提供不同間隔車速30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、90-100的碰撞實驗，每個車速啟動碰撞可觀察對應(yīng)實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，并在最后正面碰撞可生成后退距離-車速關(guān)系曲線、碎片面積-車速關(guān)系曲線、面積占比-車速系曲線、凹陷深度-車速關(guān)系曲線，側(cè)面碰撞可生成側(cè)移距離-車速關(guān)系曲線、掉漆面積-車速關(guān)系曲線、面積占比-車速關(guān)系曲線和凹陷深度-車速關(guān)系曲線

圖3正面碰撞

圖4后退距離-車速關(guān)系曲線

圖5側(cè)面碰撞

圖6掉漆面積-車速關(guān)系曲線

2、基于虛擬樣機的ABS整車控制虛擬實驗

系統(tǒng)支持用戶對測試路面環(huán)境進行認知：對接路面、0.8/0.4分離路面、0.8/0.2分離路面、0.4/0.2分離路面；系統(tǒng)以三維動畫的形式模擬車輛在不同路面上的運動情況；系統(tǒng)支持繪制4種不同的仿真曲線：不同路面兩后輪的制動力矩曲線、不同路面橫擺角速度曲線、不同路面汽車行駛軌跡曲線、不同路面兩后輪輪速與車速曲線。

圖7實驗場景

圖8路面文件

圖9ABS控制過程

圖10仿真運動

圖11仿真曲線

3、汽車懸架系統(tǒng)的振動仿真及優(yōu)化虛擬實驗

系統(tǒng)支持用戶進行整套汽車懸架及測試系統(tǒng)的虛擬裝配，支持用戶自由輸入驅(qū)動源，支持用戶創(chuàng)建設(shè)計變量并對該設(shè)計變量進行優(yōu)化處理。

圖12懸架系統(tǒng)拼裝過程1

圖13懸架系統(tǒng)拼裝過程2

圖14懸架系統(tǒng)拼裝完成

圖15測試平臺

4、基于虛擬樣機技術(shù)的汽車制動性能虛擬實驗

系統(tǒng)逼真地還原出被測汽車、筆記本電腦、傳感器、陀螺儀、磁性天線、制動踏板力傳感器、輪速傳感器、扭矩傳感器等實驗設(shè)備，并支持用戶在測試之前首先對這些設(shè)備進行安裝；系統(tǒng)支持用戶在每次測試之后進行數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)記錄表格繪制出汽車的性能曲線。

圖16組裝測試系統(tǒng)

圖17儀器學(xué)習(xí)

圖18實驗場景

圖19實驗結(jié)果查看

5、基于虛擬樣機技術(shù)的汽車蛇形行駛虛擬實驗

汽車蛇行行駛是評價汽車隨動性、收斂性、方向操縱輕便性及事故可避免性的典型試驗，也是包括車輛—駕駛員—環(huán)境在內(nèi)的一種閉環(huán)實驗。該實驗在現(xiàn)實中難以開展，虛擬仿真實驗中三維虛擬了車輛、測試儀器及測試場等三維環(huán)境，旨在使學(xué)生掌握蛇形實驗方法和數(shù)據(jù)處理方法。

首先，學(xué)生在車輛上組裝測試儀器。