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DB-LG21 三維機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動分析實驗臺

實驗臺外觀圖（僅供參考具體以實物為準）

一、 實驗臺特點
1、思維超前
三維機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動分析實驗臺根據(jù)創(chuàng)造性思維原理和機構(gòu)組成原理設(shè)計，是新一代綜合性智能化實驗測試設(shè)備。學(xué)生通過機械原理、機械設(shè)計和機械創(chuàng)新設(shè)計學(xué)習(xí)所萌發(fā)的創(chuàng)造性思維可以從本實驗臺上得以實現(xiàn)。并通過與電子和控制設(shè)備的緊密結(jié)合，本實驗臺還可作為機電專業(yè)、自動化等專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)檢測技術(shù)、工程控制技術(shù)、程序設(shè)計的實驗設(shè)備，可謂是一機多用。
2、虛擬設(shè)計
為了方便教學(xué)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)現(xiàn)代三維CAD/CAE技術(shù)在機械專業(yè)教學(xué)中的重要地位，全面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和動手能力，實驗臺在軟件上提供了一個三維虛擬設(shè)計的平臺。學(xué)生可以通過簡明易用的界面將自己的創(chuàng)新思維，創(chuàng)新設(shè)計立即在這個虛擬平臺上裝配出來，生成三維裝配效果圖。虛擬平臺融入了先進的CAE技術(shù)，使得學(xué)生能夠?qū)⒆约貉b配的虛擬機以動畫的形式進行機構(gòu)運動分析和驗證。虛擬機還提供了對機構(gòu)傳動中各個參數(shù)的虛擬儀器測試，直接以曲線圖的方式顯示出來，可讓學(xué)生通過真實裝配后測出的數(shù)據(jù)和虛擬儀器的數(shù)據(jù)進行比較，得到一個實際工程和理論計算之間差異的感性認識，為進一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
3、重基礎(chǔ)遵原理
通過三維機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動分析實驗臺拼裝實驗，學(xué)生可進一步掌握機構(gòu)組成原理，熟悉桿組概念學(xué)會計算機構(gòu)自由度并判斷機構(gòu)是否有確定的運動，通過對軟件上顯示的運動規(guī)律曲線進行定量的分析得到運動件各主要參數(shù)對機構(gòu)運動規(guī)律的影響，為學(xué)習(xí)機械創(chuàng)新設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
4、方案齊全、多學(xué)科融合
本三維機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動分析實驗臺既有組成機構(gòu)的低副桿組、高副桿組及組成這些桿組的各構(gòu)件、機架和其他輔助連接件等。也有機械傳動等內(nèi)容，可拼裝連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、帶傳動、鏈傳動、蝸輪蝸桿傳動以及由它們組合成的性能各異、平面的、空間的機械傳動系統(tǒng)，培養(yǎng)了學(xué)生機械傳動方案的設(shè)計能力。實驗臺使用高精度的傳感器，使得在機械平臺的基礎(chǔ)上，組成各種工程控制的實驗，比如通過組合機構(gòu)不同輸入輸出的測定，計算系統(tǒng)傳遞函數(shù)，作為了解自動控制系統(tǒng)組成的平臺，可實現(xiàn)多種閉環(huán)系統(tǒng)的實驗。多學(xué)科的交叉融合在本實驗臺上能夠得到良好的體現(xiàn)。
5、運動學(xué)分析
本三維機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動分析實驗臺可以測試原動件和執(zhí)行構(gòu)件以及中間任意構(gòu)件的位移、速度、加速度。無論構(gòu)件是轉(zhuǎn)動還是移動，計算機都能準確地反應(yīng)這些機構(gòu)的參數(shù)，對已知機構(gòu)的運動參數(shù)進行驗證分析；也可測試創(chuàng)新機構(gòu)的運動參數(shù)，為動力學(xué)分析提供依據(jù)；它實際上可以取代所有市場上凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、萬向聯(lián)軸節(jié)等各種平面機構(gòu)運動參數(shù)測定實驗臺，為實驗室節(jié)約大批資金和寶貴的實驗場地。
6、三維空間
三維機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動分析實驗臺滑桿采用縱向可拆卸立柱，可轉(zhuǎn)動偏心套夾緊滑塊使運動副位置改變和方向改變,以及增減非常方便，靈活、巧妙的設(shè)計，使拼裝在三維空間內(nèi)進行，即可拼裝平面機構(gòu)，也可拼裝如圓錐齒輪、蝸輪蝸桿、螺旋齒輪、空間連桿機構(gòu)等。空間機構(gòu)傳動系統(tǒng)層次分明。增減立柱適用不同復(fù)雜程度機構(gòu)的需要，機構(gòu)簡單時，不會有多余的立柱妨礙裝配動作和遮擋學(xué)生視線。
7、巧妙利用力學(xué)原理
實驗臺支承采用偏心夾緊原理固定方法極為巧妙，既方便又可靠，為實驗節(jié)省了大量時間；零部件之間的互換性良好，裝拆方便、快速，連接簡單可靠，效率高。
8、追求細節(jié)，綜合設(shè)計
為了使實驗臺的裝配高度滿足人體所需的最佳位置，本實驗臺進行了精心的設(shè)計。從實驗臺的整體設(shè)計上納入人機工學(xué)中的省工原理、美學(xué)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、智能化設(shè)計，造型美觀。
9、服務(wù)周到
隨實驗臺配備使用說明書、實驗指導(dǎo)書和實驗指導(dǎo)光盤,隨機所有實驗用工具。對于虛擬實驗機的用戶本公司網(wǎng)站上提供及時更新的動畫，虛擬樣機的下載，支持對軟件的升級。
二、 所開實驗
1、機械原理課程設(shè)計
2、空間、平面機構(gòu)組合創(chuàng)新實驗
3、機構(gòu)組成原理拼裝實驗
4、組合機構(gòu)的運動分析實驗
5、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性實驗.
6、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化實驗.
7、實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中、傳動系統(tǒng)方案的拼裝實驗
8、機構(gòu)運動的參數(shù)測定實驗
本實驗臺除了可以拼裝典型的四桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)、導(dǎo)桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、定軸輪系、棘輪機構(gòu)、鏈輪機構(gòu)外,還可結(jié)合萬向連軸節(jié)可以拼裝50種以上的組合方案,為學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計和二次開發(fā)提供了一個完美平臺。另一方面，系統(tǒng)提供的軟件平臺有著良好的交互性，除了提供虛擬設(shè)計平臺外，軟件有一套數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，能夠得到直觀、系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)和曲線，正是這一特點使得本實驗臺在機電、自動控制這一交叉學(xué)科領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。具體實驗方案請參考隨機的實驗指導(dǎo)書.
三、 基本配置
3.1 組合機架
如下圖3.1:

圖3.1組合機架的三維效果圖
1、底座  2、角鐵  3、方立柱  4、M20螺母(墊)  5、橫梁
6、橫梁偏心套(大偏心套)  7、橫梁滑塊   8、圓立柱  9、立柱偏心套(小偏心套)
10、立柱滑塊  11、立柱固定滑塊  12、減速電機
組合機架是實驗的主體，由底座、框架、立柱和滑塊組成。底座采用鑄件，造型美觀，剛性好；框架鍍鉻，結(jié)構(gòu)符合美學(xué)原理；立柱和滑塊裝拆方便，移動靈活；它們在不同的位置組合，使得運動副位置可在框架的三維空間內(nèi)隨意改變。

3.7 帶傳動
帶傳動放在高速級采用V帶傳動
3.8 鏈傳動
直徑不同兩鏈輪及相關(guān)鏈條08A
3.9 輸入、輸出的轉(zhuǎn)角和位移數(shù)采裝置
測試主動件回轉(zhuǎn)副和所有從動件的回轉(zhuǎn)副、移動副的位移，輸入計算機得出速度、加速度的實時曲線和實時采集數(shù)據(jù)。
*注：為了裝配方便，可在各個參與實驗的零部件上打印號，打印號編碼軸類零件Z**，齒輪C**,其他盤類P**,桿類G**，部件B**。各部件詳細的打印號見零部件清單。
四、 裝配實例
4.1 虛擬裝配實例

五、 實驗系統(tǒng)
5.1 實驗系統(tǒng)組成
本實驗的實驗系統(tǒng)框圖如下圖5.1所示,它由以下設(shè)備組成:

圖5.1 實驗系統(tǒng)框圖

(1)三維機構(gòu)---可參照所提供的實驗光盤、相關(guān)典型機構(gòu)裝配圖,也可根據(jù)學(xué)生自行設(shè)計方案;
(2)同步脈沖發(fā)生器(光柵角位移傳感器);
(3)3DMC-Ⅱ型數(shù)據(jù)采集箱(單片機檢測系統(tǒng));
5.2 實驗機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)
(1)精密光柵角位移傳感器2個：
PSB-1000P/360P  測從動件
PIB-360P   測主動件
(2)3DMC-Ⅱ?qū)嶒瀮x（單片機測試系統(tǒng)）
(3)直流電機額定功率:    60W
(4)電機調(diào)速范圍:   電機調(diào)速為數(shù)控方式,可以通過控制面板按鈕調(diào)節(jié)或通過計算機軟件控制,調(diào)速范圍為0-80r/min;
(5)電源        220V/50HZ
(6)實驗臺尺寸:       長×寬×高=1100×500×100
(7)實驗桌尺寸:       長×寬×高=1120×600×700
零部件清單：