汽車工程虛擬仿真實驗平臺該平臺作為汽車工程各專業(yè)特殊要求的專業(yè)平臺，涵蓋了汽車設計、汽車制造、汽車試驗、汽車運用等方面的專業(yè)知識，相應的實驗教學內容也設置了汽車構造虛擬仿真實驗、車身設計與制造虛擬仿真實驗、汽車電控系統(tǒng)虛擬仿真實驗、汽車動力學與安全性虛擬仿真實驗和縮微交通仿真等五個模塊。
（1）汽車構造虛擬仿真實驗模塊
為了讓學生對汽車發(fā)動機和汽車底盤有更全面的了解，中心按照虛擬結合的原則設置了汽車構造虛擬仿真實驗模塊。教師可在《發(fā)動機原理》、《汽車構造》課程中布置虛擬仿真實驗作業(yè)，并進行汽車整車虛擬拆裝，多次反復確認無誤后再進行實車整車拆裝工作。通過虛擬仿真實驗的預操作降低了原材料的損耗成本，減小了實車拆裝過程中引發(fā)安全事故的風險，提高了學生實驗的成功率與學習興趣。
目前，該模塊已完成了汽車發(fā)動機構造虛擬仿真實驗、汽車底盤虛擬實驗仿真實驗和汽車自動變速器虛擬仿真實驗的建設。
l 汽車發(fā)動機構造虛擬仿真實驗
本實驗充分利用長沙理工大學建有的國內先進“汽車安全工程仿真實驗室”和“汽車構造實驗室”，并結合學生所學的《發(fā)動機原理》課程，借助于現(xiàn)代教育技術，使課堂與現(xiàn)場、課內與課外、理論與實踐有機融合，有些現(xiàn)場無法再現(xiàn)的場景，如發(fā)動機工作過程中涉及到的燃油供給、燃料的燃燒過程、燃燒室機構、渦輪增壓機的工作過程等，結合實物演示與虛擬動畫相結合的方法，以鮮明的畫面、逼真的色彩以及生動形象的動畫或影像來再現(xiàn)其工作過程，充分調動了學生的視、聽等感官，使教學過程更為形象、生動，激發(fā)學習興趣，提高了教學效果。
圖1 汽車發(fā)動機虛擬仿真實驗
（2）車身設計與制造虛擬仿真實驗模塊
本模塊主要是針對汽車車身設計與制造進行相關的虛擬制造仿真實驗。由于汽車車身沖壓所用的模具機械結構復雜、費用昂貴、安裝過程繁瑣，試模時需反復調整模具和更換板料，操作過程比較危險。為了能讓每個學生直觀形象地學習模具的結構和零件沖壓成形過程、成形質量、應力應變等值線圖及隨機械載荷變化的動態(tài)顯示圖等相關知識，采用汽車車身沖壓虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)。該虛擬仿真教學系統(tǒng)利用板料成形數值模擬的專用軟件Dynaform，逼真再現(xiàn)沖壓過程中看到的情況，并通過高清顯示系統(tǒng)達到與操作者實時互動，讓操作人員產生身臨其境的感覺。
圖2 汽車車身沖壓虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)典型界面
本實驗充分利用長沙理工大學建有的國內先進“沖壓仿真實驗室”，并結合學生所學的《汽車制造工藝學》、《汽車設計》課程，在實驗室擁有DYNAFORM、AutoForm、LS-DYNA等大型有限元仿真軟件的基礎上，開展汽車薄板沖壓成形、及回彈仿真實驗教學。通過沖壓仿真實驗讓學生深入理解沖壓工藝的重要性，從而提高學生對汽車工藝的創(chuàng)新能力。
（3）汽車電控系統(tǒng)虛擬仿真實驗模塊
考慮到汽車電子儀器臺套數有限，難以保證每人都有機會實際操作， 教師可利用虛擬軟件及動畫演示，通過汽車電子系統(tǒng)工作過程的仿真實驗教學，并結合學生所學的《汽車電子技術》課程，開設汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)、汽車空調系統(tǒng)、汽車ABS、ASR、ESP等虛擬仿真實驗，通過形象的動畫、視頻、人機交互，讓學生深入了解這些系統(tǒng)的結構及工作原理，提高學生的創(chuàng)新能力。
圖3 汽車電子系統(tǒng)工作工程仿真實驗
圖4 汽車懸架虛擬仿真模型 圖5 ABS性能仿真控制
（4）汽車動力學與安全性虛擬仿真實驗模塊
由于汽車實車碰撞實驗運行經費過高以及汽車操縱穩(wěn)定性和平順性實驗的開展有較高的危險性，中心按照虛擬結合的原則設置了汽車動力學與安全性虛擬仿真實驗模塊。教師可在《汽車安全技術》、《汽車理論》等課程中布置虛擬仿真實驗作業(yè)，多次反復確認無誤后再進行實車實驗工作。通過虛擬仿真實驗的預操作降低了原材料的損耗成本，減小了實車實驗過程中引發(fā)安全事故的風險，提高了學生實驗的成功率與學習興趣。
目前，該模塊主要包括汽車動力學仿真實驗和汽車碰撞安全仿真實驗。
l 汽車動力學仿真實驗
本實驗基于ADAMS、MATLAB/SIMULINK等仿真分析軟件，并結合學生所學的《汽車理論》課程，實現(xiàn)汽車動力學仿真實驗，具體包括汽車平順性和汽車操縱穩(wěn)定性的仿真實驗，通過形象的動畫、視頻、人機交互，讓學生深入了解汽車動力學分析的重要性。
圖6 汽車平順性仿真實驗
l 汽車碰撞安全仿真實驗
本實驗充分利用長沙理工大學建有的國內先進“汽車安全工程仿真實驗室”和“大型結構碰撞實驗室”，并結合學生所學的《汽車安全技術》、《汽車理論》課程，在實驗室擁有ANSYS、LS-DYNA、ABAQUS等大型有限元仿真軟件的基礎上，開展汽車碰撞安全仿真實驗教學。通過有限元仿真和實車碰撞錄像讓學生深入理解汽車被動安全的重要性，從而提高學生的創(chuàng)新能力。
（5）縮微交通仿真模塊
傳統(tǒng)的道路交通實驗需通過道路試驗場來完成，但實體場的建設耗資巨大，為此本中心引入了縮微交通仿真模塊。該模塊主要包括各種縮微交通仿真環(huán)境下的汽車調度仿真實驗、模擬駕駛與多車協(xié)作駕駛仿真實驗。
圖7 整車碰撞虛擬仿真 圖8 乘員約束系統(tǒng)虛擬仿真模型
l 縮微交通仿真與汽車調度仿真實驗
本實驗利用制作的長沙理工大學實景縮微沙盤，結合學生所學的《智能交通技術》課程，進行各類交通仿真和車輛調度實驗。通過實際操作和逼真的仿真場景，讓學生深入理解智能微交通技術、汽車電子、汽車自動駕駛技術的原理，從而提高學生汽車與交通先進技術的了解，促進及相關汽車與智能交通基礎技術的學習。
圖9 長沙理工大學實景縮微沙盤
l 模擬駕駛與多車協(xié)作駕駛實驗
本實驗基于制作的無線遙控Freescale智能縮微車，結合學生《現(xiàn)代汽車控制技術》課程，在長沙理工大學實景縮微沙盤上實現(xiàn)基于羅技模擬駕駛儀，Carsim和智能縮微車的無線遙控駕駛仿真，多車自動跟隨仿真，和駕駛行為分析。通過逼真的仿真場景、實物仿真和人機交互，讓學生進一步了解汽車控制系統(tǒng)和汽車電子的原理和發(fā)展趨勢。
圖10 無效遙控智能縮微車與Carsim模擬多車跟隨場景
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