上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验

上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验

实验要求

(1)专业与年级要求

①农业机械化及其自动化专业

②草业科学专业

③动物科学专业

④马业科学专业

⑤机械设计制造及其自动化专业等

(2)基本知识和能力要求

①机械相关专业:具备一定的机械原理、机械设计、畜牧机械学相关知识,具备使用计算机操纵网页、office软件使用能力;

②其余专业:具有饲草生产机械化或畜牧机械学等基本知识,具备使用计算机操纵网页、office软件使用能力。


教学成果

计算机软件著作权:上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验系统V1.0(流水号 2023R11L2438486)

实验背景

上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验所属课程是畜牧机械学,该课程是面向农机装备行业培养复合型卓越人才的专业核心课程,也作为草业科学、动物科学、马业科学等专业的选修课程。

虚拟仿真实验坚持以培养学生实践能力和创新能力为核心,紧密结合内蒙古自治区“五大任务”,服务“三农三牧”及自治区经济目标,优化共享教学资源,以“虚实结合”、“相互补充”为原则,将上传动式圆盘割草机作为研究对象,应用并融合机械设计及理论相关知识,依托内蒙古农业大学 农业机械化及其自动化国家一流建设专业建设,将虚拟仿真实验与课程教学和实践教学深度融合,实现创新意识培养、探究知识能力培养和创新能力训练的目的。

本实验选用内蒙古农业大学的科研成果—上传动式圆盘割草机为实验对象,按照要求开展设备结构认知、拆装实验、运动分析等,基于“缩短实验时间,节省实验成本,提高安全系数,实现资源的高效利用”的理念,开发了上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验教学项目,对核心部件进行简化、梳理,实现核心部件的工作过程仿真度>90%。将虚拟实验教学与课堂教学相融合,引导学生在虚拟实验中发现问题、思考问题,而后带着问题进入课堂,结合教师讲授进行学习,深化学生对理论知识的理解,培养学生自主探究知识的能力。

针对农业机械化及自动化学科专业群在实验教学中存在的农业生产季节性强、农机装备机型及机具种类繁多、实验成本高、机械化农田作业实习难于开展、高速作业机具存在安全隐患等问题,应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,构建上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验教学平台,实现农业工程(农业机械化及自动化方向)实验教学的“虚实结合“及“相互补充”,实现实验教学全过程信息化管理,使其具备信息发布、数据收集分析、互动交流和成绩评定等功能。


设计原则


      (1)安全性原则

        上传动式圆盘割草机传动结构复杂,尤其是动刀片和切割刀盘在工作时转速比较高,学生比较密集存在安全隐患;同时上传动式圆盘割草机的各工作部件笨重,学生拆装时也容易受伤,通过上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验平台则可有效避免此类危险险,并消除隐患。

     (2)交互性原则

       集实物仿真、智能指导、虚拟实验结果自动批改和教学管理于一体,在解决了实验完整性的基础上,丰富教学手段,提高教学质量,达到培养学生三维空间想象能力和提升思维创新能力的教学效果。

     (3)经济性与环保性原则

       农业机械化学科专业群实验教学中存在的农业生产季节性强、结构复杂、实验成本高,在实验中很难提供足够多的上传动式圆盘割草机供学生进行动手操作,本实验平台能够让学生全面了解机具的构造原理和机器特性,并清晰地掌握其特点,同时在满足实验教学功能及体验度的前提下,尽量降低了升级和维护成本。另外在演示过程中会产生各种尾气废气等,存在污染环境等问题,本项目可有效解决了实际拆装或田间实验带来的环境污染问题。

     (4)针对性原则

       虚拟仿真教学项目是为了课程目标的有效达成,针对畜牧机械学线下课程实物限制的问题,开展的虚拟仿真学习体验,丰富了实验教学形式。

    (5)操作简便原则

     上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验平台操作简便,易维护。






实验目标

本实验选用内蒙古农业大学的科研成果—上传动式圆盘割草机为实验对象,按照要求开展设备结构认知、拆装实验、运动分析等,基于“缩短实验时间,节省实验成本,提高安全系数,实现资源的高效利用”的理念,开发了上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验教学项目,对核心部件进行简化、梳理,实现核心部件的工作过程仿真度>90%。将虚拟实验教学与课堂教学相融合,引导学生在虚拟实验中发现问题、思考问题,而后带着问题进入课堂,结合教师讲授进行学习,深化学生对理论知识的理解,培养学生自主探究知识的能力。

针对农业机械化及自动化学科专业群在实验教学中存在的农业生产季节性强、农机装备机型及机具种类繁多、实验成本高、机械化农田作业实习难于开展、高速作业机具存在安全隐患等问题,应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,构建上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验教学平台,实现农业工程(农业机械化及自动化方向)实验教学的“虚实结合“及“相互补充”,实现实验教学全过程信息化管理,使其具备信息发布、数据收集分析、互动交流和成绩评定等功能。

通过虚拟仿真实验,使学生能够全面认知上传动式圆盘割草机的主要结构、工作原理、动力传递路线以及主要工作部件,并基于虚拟仿真实验能够进行创新性的思考,培养学生动手实践能力和创新意识。


成绩评定

        上传动式圆盘割草机虚拟仿真实验满分为100分,实验成绩占比100%。实验包含了三个模块,即学习模式、考核模式及实验报告,需要依次按顺序完成实验内容。

        重点考察内容如下:

      (1)完成虚拟仿真实验所要求的实验步骤;

      (2)分析上传动式圆盘割草机的工作原理;

      (3)绘制上传动式圆盘割草机的动力传递路线示意图;

      (4)分析最小切割速度,分析切割速度、机器前进速度与刀盘数量之间的关系;

      (5)完成实验报告。