中人ZRJX-DN機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新搭接及運動測試實驗臺

一、概述：

該實驗臺的功能主要是為學(xué)生提供了手動拼裝復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的實訓(xùn)平臺，讓學(xué)生設(shè)計并拼裝可實現(xiàn)不同運動要求的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。同時實驗臺在主要構(gòu)件上設(shè)計了安裝傳感器的位置，并配備了檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件，學(xué)生可通過運動參數(shù)變化曲線，了解不同復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中的運動構(gòu)件的運動規(guī)律和運動學(xué)特性。

二、實驗功能要求：

1、它將單一的機(jī)械零件，通過實體操作，達(dá)到機(jī)械傳動中各種傳動效果，使學(xué)生將所學(xué)的理論在實踐中得到運用。

2、掌握實際安裝中的零件加工精度對裝配的影響，了解平行度、直線度、同軸度、定向、定位、跳動等各種形位公差的概念和作用。

3、掌握工作中各種工卡量具的使用。

4、通過對機(jī)械傳動的安裝，充分了解安裝誤差對機(jī)械傳動工作過程所產(chǎn)生的各種損壞和振動噪聲等。

5、要求在主要構(gòu)件上設(shè)計安裝傳感器的位置，并配備了檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件，通過實驗了解直動機(jī)構(gòu)位移、速度、加速度；擺動機(jī)構(gòu)擺動角位移、角速度、角加速度及回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)不勻率等運動參數(shù)的測定方法。通過運動參數(shù)變化曲線，了解不同復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中的運動構(gòu)件的運動規(guī)律和運動學(xué)特性。

6、通過對所安裝的各種傳動機(jī)構(gòu)測試、分析，總結(jié)安裝誤差對測試精度的影響，能及時對照理論與實測的效果，分析找出其存在的問題。

三、實驗臺結(jié)構(gòu)組成要求：

（1）實驗臺分為左、右二個實驗操作工作區(qū)，分別由二臺電機(jī)傳動?？赏瑫r由二組學(xué)生在該實驗臺上進(jìn)行實驗操作。左邊實驗操作工作區(qū)主要可完成機(jī)械傳動創(chuàng)新搭接及傳動特性測試實驗；而右邊實驗操作工作區(qū)主要完成機(jī)構(gòu)運動創(chuàng)新搭接及機(jī)構(gòu)運動特性測試實驗。

（2）安裝平臺采用標(biāo)準(zhǔn)T型槽鋁合金型材拼接而成，活動支座間的距離可任意調(diào)節(jié)，搭接靈活機(jī)動，可拼裝帶(V帶、平帶、同步帶)傳動、鏈(小節(jié)距鏈、大節(jié)距鏈)傳動、多種齒輪(正齒、斜齒、螺旋齒、錐齒)傳動、單萬向聯(lián)軸節(jié)傳動、雙萬向聯(lián)軸節(jié)傳動、槽輪機(jī)構(gòu)傳動, 多種平面連桿及凸輪等運動機(jī)構(gòu)，組裝各種不同類型的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)，典型拼裝方案多達(dá)20種以上。學(xué)生可以自行設(shè)計元件，組裝創(chuàng)新作品，發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)新精神。

（3）參數(shù)如傳動比、齒數(shù)和中心距等，所有傳動輪系需采用光桿支承，緊定螺釘固定，調(diào)節(jié)方便快捷，搭接方便速度快。

（4）要求所有桿構(gòu)件長度及滑塊偏心距均可進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，分析該參數(shù)改變，對機(jī)構(gòu)運動特性的影響。

（5）要求驅(qū)動調(diào)速電機(jī)可進(jìn)行無級調(diào)速，以滿足實驗機(jī)構(gòu)的不同運動要求。

（6）需檢測系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集與電機(jī)調(diào)節(jié)控制于一體。配有多個光電旋轉(zhuǎn)編碼器，直線位移傳感器,并具有強(qiáng)大的計算機(jī)處理軟件。在實驗臺上可對單軸、多軸組合多級齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動、萬向節(jié)傳動等各種傳動機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿、曲柄滑塊，凸輪等組合機(jī)構(gòu)的傳動及運動規(guī)律，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及運動分析。測試的主要內(nèi)容為：直動機(jī)構(gòu)運動位移、速度、加速度；擺動機(jī)構(gòu)、擺動角位移、角速度、角加速度；傳動軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速波動運動規(guī)律，機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)運動回轉(zhuǎn)不勻率測試分析等；

（7）要求系統(tǒng)配套軟件內(nèi)容豐富，包括通訊方式選擇、機(jī)械傳動特性測試、機(jī)構(gòu)運動特性測試及分析、實驗結(jié)果分析及曲線擬合、20種典型拼裝機(jī)構(gòu)虛擬裝配及運動仿真、實驗臺介紹、實驗操作指導(dǎo)等內(nèi)容，具有綜合性、開放性的特點。

（8）系統(tǒng)配有各種常用機(jī)械安裝及測量工具，學(xué)生通過自己動手安裝，掌握測量工具在實踐工作中的作用，提高對工況量具的認(rèn)識。

（9）實驗臺一端設(shè)置“PCI通訊”接口來實現(xiàn)算機(jī)與實驗臺進(jìn)行通訊的實驗操作。

（10）32路單端或16路差分模擬量輸入，或組合輸入方式；12位A/D轉(zhuǎn)換分辨率；A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達(dá)100KS/s；卡上4096采樣FIFO緩沖器；2,500VDC隔離保護(hù)；每個輸入通道的增益可編程；支持軟件、內(nèi)部定時器觸發(fā)或外部觸發(fā)采樣模式

（11）機(jī)械實訓(xùn)安全教育虛擬仿真軟件（提供演示及版權(quán)證書）:本軟件基于unity3d開發(fā)，可布置到云服務(wù)器端，也可在本地環(huán)境使用，軟件采用三維漫游的形式，可通過鍵盤控制移動，鼠標(biāo)控制鏡頭方向，設(shè)有機(jī)械安全距離實驗，機(jī)械安全保護(hù)裝置實驗、機(jī)械安全防護(hù)設(shè)計基礎(chǔ)考核，實驗進(jìn)行時，三維漫游畫面采用箭頭與腳印圖案提示移動至實驗位置，機(jī)械對象周圍圓圈顯示了工作半徑，實驗過程伴有三維機(jī)器人的對話框提醒。

A、機(jī)械安全距離實驗內(nèi)容包括防止上下肢觸及危險區(qū)的安全距離實驗（內(nèi)分2種圍欄高度與開口大?。?，選擇進(jìn)入后，鏡頭前彈出GB23821-2009《機(jī)械安全防止上下肢觸及危險區(qū)的安全距離》要求，錯誤示范：實驗過程為人體進(jìn)入機(jī)械對象工作半徑受到傷害后，血色畫面與語音提醒收到機(jī)械傷害，并回至原位并進(jìn)行下一實驗，最終一步為正確做法。

B、機(jī)械安全保護(hù)裝置實驗分為安全聯(lián)鎖開關(guān)、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀等保護(hù)裝置實驗，可選類別（安全輸入、安全控制、安全輸出、其他）、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品列表（安全聯(lián)鎖開關(guān)、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、安全護(hù)欄）。安裝位置有藍(lán)色閃爍框架提醒，實驗流程：選擇安全護(hù)欄并安裝、選擇安全連鎖開關(guān)（或選擇安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀）并安裝、選擇安全控制器并安裝至電氣控制箱、選擇安全繼電器并安裝至電氣控制箱、點擊電氣控制箱上的啟動按鈕。若進(jìn)入危險區(qū)域時，系統(tǒng)將提示報警音，且機(jī)械對象停止工作，選擇電氣控制箱上的復(fù)位按鈕可停止。

C、機(jī)械安全防護(hù)設(shè)計基礎(chǔ)考核要求完成機(jī)械安全系統(tǒng)的安裝，正確安裝安全護(hù)欄、安全聯(lián)鎖開關(guān)、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、24V電源、信號燈及急停按鈕，考核分為十個考核點，部分考核點有3個選項，由學(xué)生自由選擇，最終10項考核點選好后，提交確認(rèn)，系統(tǒng)自動得出總分?jǐn)?shù)以及各考核點的得分情況。

D、軟件須為整體同一平臺，不得以單獨的資源展現(xiàn)。

（12）教師教學(xué)設(shè)計系統(tǒng)（提供演示及版權(quán)證書）：本軟件基于unity3d開發(fā)，可選6級畫質(zhì)，設(shè)有減速器、軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計與虛擬拆裝、常見機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計與仿真，機(jī)構(gòu)資源庫，典型機(jī)械機(jī)構(gòu)（汽油機(jī)發(fā)動機(jī)的虛擬拆裝），軟件為一個整體軟件，不能為一個個單獨的資源。

A.減速器設(shè)計與虛擬拆裝界面可選渦輪蝸桿圓錐齒輪減速器、二級展開式圓柱齒輪減速器、圓錐圓柱齒輪減速器、同軸式圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、一級圓柱齒輪減速器。

渦輪蝸桿圓錐齒輪減速器：進(jìn)入軟件后自動播放裝配內(nèi)容，視頻中各步驟均有文字說明

二級展開式圓柱齒輪減速器：進(jìn)入軟件后采用視頻的形式播放內(nèi)容，視頻內(nèi)容應(yīng)包含：零件名稱（掃描二維碼可看零部件名稱）、拆裝演示（包含拆卸、裝配）、虛擬拆裝（包含整體、低速軸、中速軸、高速軸、箱蓋、箱座）

圓錐圓柱齒輪減速器、同軸式圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、一級圓柱齒輪減速器：點擊進(jìn)入后自動跳轉(zhuǎn)到edrawings界面，模型均為三維模型，通過點擊零部件顯示零部件名稱，可360°全方位旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、平移，同時可通過移動零部件功能，將整個減速器進(jìn)行拆卸組裝，同時可以選擇主頁按鈕回到減速器最初始的狀態(tài)。圓錐齒輪減速器、一級圓柱齒輪減速器增加了插入橫斷面功能，可自由拖動橫斷面觀察減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

B.軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計及虛擬拆裝界面可選零件認(rèn)知、拆裝演示、實戰(zhàn)操作。

1、零件認(rèn)知：內(nèi)設(shè)斜齒輪、無孔端蓋、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器鍵、軸、齒輪鍵、帶孔端蓋、軸套、深溝球軸承的三維模型與零件名稱，任意零件均可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)

2、拆裝演示：內(nèi)置2個案例，將鼠標(biāo)移動到某一零件位置時（底座與軸承座除外），該零件自動放大，并顯示零件名稱，設(shè)有拆卸與裝配按鈕，功能由軟件自動完成軸系結(jié)構(gòu)拆卸與裝配。三維場景均可進(jìn)行360°全方位旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、平移。

3、實戰(zhàn)操作：三維零件整齊擺放于桌面，由學(xué)生手動選擇對應(yīng)的零件并移動至軸系結(jié)構(gòu)上，擺放順序正確且位置正確時零件才能安裝上去，設(shè)有重新開始按鈕，方便學(xué)生重新進(jìn)行虛擬實驗。將鼠標(biāo)移動到某一零件位置時（底座與軸承座除外），該零件自動放大，并顯示零件名稱。

C、常見機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計與仿真可選鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析、I\II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析、曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)軌跡綜合、偏心直動滾子推桿凸輪、對心直動平底推桿凸輪。

1、各個機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能輸入相對應(yīng)的參數(shù)，由軟件自動計算參數(shù)，并可進(jìn)行運動仿真和自動繪制曲線圖。

D、機(jī)構(gòu)資源庫可選平面連桿機(jī)構(gòu)11種、凸輪機(jī)構(gòu)5種、齒輪機(jī)構(gòu)6種、傳動機(jī)構(gòu)8種、加緊機(jī)構(gòu)11種、輪系機(jī)構(gòu)6種、其他機(jī)構(gòu)（機(jī)械設(shè)備模擬）8種

E、汽油機(jī)發(fā)動機(jī)的虛擬拆裝可選曲軸箱裝拆演示、曲軸箱虛擬裝配、配氣系裝拆演示、配氣系虛擬裝配

1、曲軸箱裝拆演示與配氣系裝拆演示均設(shè)有拆卸按鈕、裝配按鈕、重新開始、分解觀察按鈕，將鼠標(biāo)移動到某一零件位置時，該零件自動放大，并顯示零件名稱，功能由軟件自動完成軸系結(jié)構(gòu)拆卸與裝配。使用分解觀察按鈕時，曲軸箱或配氣系三維模型自動展示爆炸圖，可進(jìn)行360°全方位旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、平移

2、曲軸箱虛擬裝配與配氣系虛擬裝配的三維零件均整齊擺放于桌面，均由學(xué)生手動選擇對應(yīng)的零件并移動至機(jī)構(gòu)上，當(dāng)擺放順序正確且位置正確時零件才能安裝上去，設(shè)有重新開始按鈕，方便學(xué)生重新進(jìn)行虛擬實驗。將鼠標(biāo)移動到某些零件位置時，自動顯示零件名稱。

四、實驗內(nèi)容:

1、機(jī)械傳動系統(tǒng)認(rèn)識；

2、機(jī)械傳動測量技術(shù)

3、機(jī)械系統(tǒng)裝配練習(xí)；

4、機(jī)械傳動方案設(shè)計；

5、機(jī)械系統(tǒng)性能測試與分析；

6、典型裝配方案：

五、主要技術(shù)參數(shù)要求：

  （1）齒輪減速交流調(diào)速電機(jī)：額定功率 90W  轉(zhuǎn)速0－100r/min 2臺 

  （2）角位移傳感器： 輸出電壓  5V  脈沖數(shù)360     2個  

  （3）角位移傳感器： 輸出電壓：5V  脈沖數(shù)1000    1個

  （4）直線位移傳感器：輸出電壓5V  量程：150 mm   1支

  （5）電源：220V交流/50HZ

  （6）實驗臺外形尺寸：2000×850×900(mm)

  （7）重量：約350kg

  （8）實驗指導(dǎo)書：1份

  （9）軟件光盤：1張