孙梦

基于Quest3D的齿轮加工虚拟仿真教学系统研究

孙梦

（长安大学 工程机械学院，陕西 西安 710064）

为解决机械类学生对齿轮加工实验的需求，基于Quest3D图形化编程开发平台，将齿轮加工工艺流程与虚拟现实技术有效结合，建立了齿轮加工虚拟仿真教学系统。系统分为三维场景模型、机械加工工艺系统模型、机床运动控制模块、人机交互模块四个部分，展示了齿轮制造与加工的完整工艺流程，能够从多视角多层级对机床的运动和加工过程进行模拟展示。该系统的应用弥补了理论教学的不足，真正实现虚拟人机交互，可为目前高校的虚拟仿真教学研究提供工程实例参考。

虚拟仿真教学系统；齿轮加工；Quest3D；人机交互

齿轮作为工业生产中的重要核心零件[1]，其相关知识在机械专业的课程与实验中占有很大比重。而齿轮制造加工工艺复杂、涉及多种机床与装备，实际实验与实习需要工厂式的生产车间来匹配完成[2]，并且对学生的操作水平要求较高。大多学校在实际教学中无法满足学生亲手进行加工的实验条件[3]，因此借助虚拟仿真技术对齿轮零件进行模拟加工能够很好解决上述问题[4]。

随着教育部启动“新工科”发展研究工作[5]，提出了国家级虚拟仿真实验中心的建设工作，国内各高校纷纷引进与开发虚拟加工系统应用于实际教学[6]。桌面式虚拟加工系统[7]对硬件要求低、可基于普通PC平台显示，得到了广泛应用。如沈阳理工大学的李兴山[8]结合VRML与JavaScript交互技术、开发出可实现机床运动仿真、模拟装配等功能的虚拟机床加工仿真系统。……