汽车工程虚拟仿真实验平台该平台作为汽车工程各专业特殊要求的专业平台，涵盖了汽车设计、汽车制造、汽车试验、汽车运用等方面的专业知识，相应的实验教学内容也设置了汽车构造虚拟仿真实验、车身设计与制造虚拟仿真实验、汽车电控系统虚拟仿真实验、汽车动力学与安全性虚拟仿真实验和缩微交通仿真等五个模块。

（1）汽车构造虚拟仿真实验模块

为了让学生对汽车发动机和汽车底盘有更全面的了解，中心按照虚拟结合的原则设置了汽车构造虚拟仿真实验模块。教师可在《发动机原理》、《汽车构造》课程中布置虚拟仿真实验作业，并进行汽车整车虚拟拆装，多次反复确认无误后再进行实车整车拆装工作。通过虚拟仿真实验的预操作降低了原材料的损耗成本，减小了实车拆装过程中引发安全事故的风险，提高了学生实验的成功率与学习兴趣。

目前，该模块已完成了汽车发动机构造虚拟仿真实验、汽车底盘虚拟实验仿真实验和汽车自动变速器虚拟仿真实验的建设。

l 汽车发动机构造虚拟仿真实验

本实验充分利用长沙理工大学建有的国内先进“汽车安全工程仿真实验室”和“汽车构造实验室”，并结合学生所学的《发动机原理》课程，借助于现代教育技术，使课堂与现场、课内与课外、理论与实践有机融合，有些现场无法再现的场景，如发动机工作过程中涉及到的燃油供给、燃料的燃烧过程、燃烧室机构、涡轮增压机的工作过程等，结合实物演示与虚拟动画相结合的方法，以鲜明的画面、逼真的色彩以及生动形象的动画或影像来再现其工作过程，充分调动了学生的视、听等感官，使教学过程更为形象、生动，激发学习兴趣，提高了教学效果。

图1  汽车发动机虚拟仿真实验

（2）车身设计与制造虚拟仿真实验模块

本模块主要是针对汽车车身设计与制造进行相关的虚拟制造仿真实验。由于汽车车身冲压所用的模具机械结构复杂、费用昂贵、安装过程繁琐，试模时需反复调整模具和更换板料，操作过程比较危险。为了能让每个学生直观形象地学习模具的结构和零件冲压成形过程、成形质量、应力应变等值线图及随机械载荷变化的动态显示图等相关知识，采用汽车车身冲压虚拟仿真实验教学系统。该虚拟仿真教学系统利用板料成形数值模拟的专用软件Dynaform，逼真再现冲压过程中看到的情况，并通过高清显示系统达到与操作者实时互动，让操作人员产生身临其境的感觉。

图2  汽车车身冲压虚拟仿真实验教学系统典型界面

本实验充分利用长沙理工大学建有的国内先进“冲压仿真实验室”，并结合学生所学的《汽车制造工艺学》、《汽车设计》课程，在实验室拥有DYNAFORM、AutoForm、LS-DYNA等大型有限元仿真软件的基础上，开展汽车薄板冲压成形、及回弹仿真实验教学。通过冲压仿真实验让学生深入理解冲压工艺的重要性，从而提高学生对汽车工艺的创新能力。

（3）汽车电控系统虚拟仿真实验模块

考虑到汽车电子仪器台套数有限，难以保证每人都有机会实际操作， 教师可利用虚拟软件及动画演示，通过汽车电子系统工作过程的仿真实验教学，并结合学生所学的《汽车电子技术》课程，开设汽车发动机电控系统、汽车空调系统、汽车ABS、ASR、ESP等虚拟仿真实验，通过形象的动画、视频、人机交互，让学生深入了解这些系统的结构及工作原理，提高学生的创新能力。

图3  汽车电子系统工作工程仿真实验

图4  汽车悬架虚拟仿真模型             图5  ABS性能仿真控制

（4）汽车动力学与安全性虚拟仿真实验模块

由于汽车实车碰撞实验运行经费过高以及汽车操纵稳定性和平顺性实验的开展有较高的危险性，中心按照虚拟结合的原则设置了汽车动力学与安全性虚拟仿真实验模块。教师可在《汽车安全技术》、《汽车理论》等课程中布置虚拟仿真实验作业，多次反复确认无误后再进行实车实验工作。通过虚拟仿真实验的预操作降低了原材料的损耗成本，减小了实车实验过程中引发安全事故的风险，提高了学生实验的成功率与学习兴趣。

目前，该模块主要包括汽车动力学仿真实验和汽车碰撞安全仿真实验。

l     汽车动力学仿真实验

本实验基于ADAMS、MATLAB/SIMULINK等仿真分析软件，并结合学生所学的《汽车理论》课程，实现汽车动力学仿真实验，具体包括汽车平顺性和汽车操纵稳定性的仿真实验，通过形象的动画、视频、人机交互，让学生深入了解汽车动力学分析的重要性。

图6  汽车平顺性仿真实验

l     汽车碰撞安全仿真实验

本实验充分利用长沙理工大学建有的国内先进“汽车安全工程仿真实验室”和“大型结构碰撞实验室”，并结合学生所学的《汽车安全技术》、《汽车理论》课程，在实验室拥有ANSYS、LS-DYNA、ABAQUS等大型有限元仿真软件的基础上，开展汽车碰撞安全仿真实验教学。通过有限元仿真和实车碰撞录像让学生深入理解汽车被动安全的重要性，从而提高学生的创新能力。

（5）缩微交通仿真模块

传统的道路交通实验需通过道路试验场来完成，但实体场的建设耗资巨大，为此本中心引入了缩微交通仿真模块。该模块主要包括各种缩微交通仿真环境下的汽车调度仿真实验、模拟驾驶与多车协作驾驶仿真实验。

图7  整车碰撞虚拟仿真            图8  乘员约束系统虚拟仿真模型

l 缩微交通仿真与汽车调度仿真实验

本实验利用制作的长沙理工大学实景缩微沙盘，结合学生所学的《智能交通技术》课程，进行各类交通仿真和车辆调度实验。通过实际操作和逼真的仿真场景，让学生深入理解智能微交通技术、汽车电子、汽车自动驾驶技术的原理，从而提高学生汽车与交通先进技术的了解，促进及相关汽车与智能交通基础技术的学习。                                   

图9  长沙理工大学实景缩微沙盘

l     模拟驾驶与多车协作驾驶实验

本实验基于制作的无线遥控Freescale智能缩微车，结合学生《现代汽车控制技术》课程，在长沙理工大学实景缩微沙盘上实现基于罗技模拟驾驶仪，Carsim和智能缩微车的无线遥控驾驶仿真，多车自动跟随仿真，和驾驶行为分析。通过逼真的仿真场景、实物仿真和人机交互，让学生进一步了解汽车控制系统和汽车电子的原理和发展趋势。

图10  无效遥控智能缩微车与Carsim模拟多车跟随场景

 

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