课程所属专业

机械装置测绘是机械设计制造及其自动化专业的一项实践环节。

项目背景

机械装置测绘实践环节中学生需要在实验室对汽车变速器进行拆装。由于可供学生拆装的变速器较少，实际教学中常常只有一部分学生有机会动手拆装，还会有一些学生来不及动手拆装，影响了教学效果。受到虚拟装配启发，本项目利用拆装对象--汽车变速器的三维模型，建立VR环境，使学生能够在对实物进行拆装前在VR环境中进行拆装练习。

项目实用价值

本项目一方面可以让每个学生都在VR环境中进行操作，部分解决有学生没有机会动手操作的问题；另一方面学生在VR环境熟悉了拆装操作后再对实物进行拆装，感受更深刻，操作速度也更快，从而在同样时间里有更多学生有机会进行实物拆装。

项目应用情况

实际教学过程中，因为通常有180名左右的学生同时参加机械装置测绘实践环节，而VR设备的数量也不能让所有学生同时使用，所以把学生分成两部分，一部分学生在机械拆装实验室轮流进行实物拆装，另一部分在VR实验室进行虚拟拆装，实物拆装完成的学生就和虚拟拆装的学生轮换，尽量提高效率，因为大部分学生先在VR环境中进行了练习，实物拆装速度会有所提高，有可能能让所有学生都有机会既进行实物拆装又进行虚拟拆装。

技术成熟度

按照技术成熟度等级划分及定义本项目技术成熟度为第七级，以工程样机为载体完成典型使用环境验证。实现了技术的原型或者其应用实体的原型，并在典型应用环境和应用对象中进行了验证。后期需要在学校VR实验室建设完成后在真实的使用环境进行验证。

设计思路

让学生在VR环境中了解汽车变速器结构，熟悉变速器拆装过程。

设计方案

VR环境中工作台上放置一台M016型汽车变速器作为拆装对象，工作台后面桌子上放置一台电视机。工作台上有一个绿色按钮和一个红色按钮，当学生按下绿色按钮，电视机播放汽车变速器工作原理，同时变速器的顶盖、顶盖密封垫、拨叉、拨叉轴、端盖、前盖、壳体、后盖、滚子轴承、中间轴、齿轮、轴用弹性挡圈、滚针轴承、第一轴、第二轴等按照拆卸顺序依次隐藏；当学生按下红色按钮，绿色按钮弹起，以上零部件按照相反的装配顺序依次显示。这样学生可以观察M016型汽车变速器的拆装顺序及所有结构，然后按照观察到的顺序使用体感手柄或者VR操作笔对变速器的零部件进行拆装练习。

原理流程

绿色按钮按下-电视机循环播放汽车变速器工作原理-变速器的零部件按照拆卸顺序依次隐藏-红色按钮按下-绿色按钮弹起-变速器的零部件按照装配顺序依次显示-等待学生用体感手柄或者VR操作笔对变速器的零部件进行拆装练习。

项目开发过程

1、找到拆装对象的Solidworks三维模型。

2、将三维模型中的每个零部件转换为IGS格式。

3、利用3DMAX将IGS格式的模型转换为FBX格式的模型。

4、在EVRc的资源管理中将之前转换的所有FBX格式模型导入资源库。

5、找到汽车变速器工作原理视频并转换为mp4格式。

6、在EVRc的资源管理中将之前汽车变速器工作原理mp4格式视频导入资源库。

7、在EVRc中新建“机械装置测绘”场景。

8、在EVRc中利用软件自带的资源和之前导入的资源实现预定的功能。

9、对项目进行测试，确定项目达到了设计要求。

关键数据

    “机械装置测绘”场景中包含35个资源对象，对其中32个进行了操作。

难点   
1、本项目组成员均是初次接触VR技术，学习VR软件实现设计目标有较多困难；
2、学校目前还没有VR实验室，需要向学校申请建设VR实验室。
创新点
本项目利用虚拟仿真技术将传统的机械装置拆装过程放到虚拟环境中，让学生进行虚拟拆装，这是本项目的创新点。

目前软件已经完成，接下来将推进实验室硬件建设。