便携式电动机械组合实验台,机械设计基础实验创意组合实验平台

一、实验箱使用的目的
机械传动装置是机器或机组的主要组成部分，起着传递动力或改变运动的重要作用。根据需要选择传动类型，组合出合理的机械传动方案，是《机械设计》课程教学中的重要内容。

使用目的在于：
1、加深对各种类型的机械传动的感性认识和理论认识；
2、通过拼装各种组合传动方案，可对比分析不同方案的传动特点,本实验箱是培养学生创新能力的理想平台；
3、本实验箱为便携式，可电动、也可手动，可配置在开放实验室，学生也可借用，利用课余时间进行拼装，提高学生动手能力和学习兴趣。
二、实验内容
1、拼装各种类型组合的机械传动，观察各种单级传动，分析其传动原理及特点；
2、对比分析不同组合传动的特点。
三、实验箱简介
1、实验箱配置及主要技术参数；本实验箱备有63种162个自制零部件、20种标准件及8种外购件，还有4种5件拼装工具。箱内大部分零件采用硬铝合金精制，加工精度高，使用轻巧方便，工作台面板为带T形槽工业铝型材制作，组装方便快速。各种零件的名称、数量及主要技术参数如附表所示。
2、拚装方案：利用本实验箱配备的零部件可组装数十种机械传动方案
主要有：
（1）单级传动：V带传动、链传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、槽轮机构、单十字万向联轴器传动等。
（2）变速器：参照CA6132精密车床变速器设计。
手动滑动套，使两三联齿轮分别沿二根花键轴滑移，通过三根传动轴（二根花键轴及一根平键轴）上不同的齿轮啮合，可得9级传动比。三根传动轴可三角形布置，也可展开布置。卸下平键轴，装上中介轮轴及介轮，可得含介轮的齿轮传动。
（3）多级组合传动：可在上述单级传动及变速器中任选两种或两种以上，用联轴器或离合器联接组成多级组合传动。
例如：
手轮—V带—槽轮机构组合传动
手轮—链—槽轮机构组合传动
手轮—V带—离合器—链—槽轮机构组合传动
手轮—锥齿轮—槽轮机构—V带组合传动
手轮—锥齿轮—槽轮机构—链轮组合传动
手轮—锥齿轮—变速器—柱销或滚子链联轴器—链—槽轮机构组合传动
手轮—各种联轴器—链—槽轮机构组合传动
手轮—变速器（中介轮）—离合器—V带组合传动
手轮手轮—V带—蜗轮蜗杆—链—槽轮机构组合传动
手轮手轮—V带—蜗轮蜗杆—十字万向节—槽轮机构组合传动
手轮—V带—蜗轮蜗杆—链—联轴器—槽轮机构组合传动
电机—V带—槽轮机构组合传动
电机—V带—链—槽轮机构组合传动
电机—V带—单十字万向联轴器传动
电机—V带—离合器—链—槽轮机构组合传动
电机—V带—槽轮机构—V带（或链轮）组合传动
电机—V带—滑块联轴器—V带（或链）组合传动
电机—V带—锥齿轮—变速器—柱销或滚子链联轴器—链—槽轮机构组合传动
电机—V带—各种联轴器—链—槽轮机构组合传动
电机—V带—变速器（中介轮）—离合器—V带组合传动
电机—V带—蜗轮蜗杆—链—槽轮机构组合传动
手轮电机—V带—蜗轮蜗杆—十字万向节—槽轮机构组合传动
电机—V带—蜗轮蜗杆—链—联轴器—槽轮机构组合传动
实验目的和意义
1)通过实验将枯燥的机械概念通过实体的运行得到直观体现。使学习者获得学习的兴趣和理论概念的巩固。
2)通过实验使学习者建立起清晰的机械装配、安装调整及同轴度、平行度等形位公差的概念。
3)通过实验获得对分析、评判处理机械加工误差、装配误差等系统综合误差对机械传动性能影响的实际能力。
4)通过实验使学习者学会和掌握机械工卡量具的使用和获得长度测量、角度测量等尺寸与形位公差测量的相关知识。
5)该设备可供6-8个学生双面操作，零件存放有序，便于实验和管理。
实验内容
实验（教程）一、机械传动系统的组成
实验1：机械系统辩识；
实验2：执行安全开关的锁定（关闭）/解锁（开启）操作；
实验３：用水平仪测定表面的方位；
实验４：装配和对准电机
实验（教程）二、链联接的安装与测量
实验1：测量键和键槽的实际尺寸；
实验2：根据所给键槽制作平键；
实验3：用键装配轴和轮毂；
实验4：使用带式制动器测量轴的力矩。
实验（教程）三、动力传输系统的安装
实验1：轴的几何尺寸测量；
实验2：滚动轴承的安装及校准；
实验3：安装爪形弹性联轴器（梅花形弹性联轴器）；
实验4：使用直角尺和塞尺对相连的两轴进行校准。
实验（教程）四、V型带传动的安装与调节
实验1：计算带轮比率；
实验2：安装和校准小功率V带传动系统；
实验3：确定带的张紧力；
实验4：利用电机可调支撑座调整带的张紧力；
实验5：使用张力测试仪测量带的张力；
实验6：分析V带传动。
实验（教程）五、链传动的安装与调节
实验1：计算链轮比率；
实验2：安装并校准滚子链传动系统；
实验3：确定链条垂度的允许值；
实验4：测量链条垂度；
实验5：调整链条垂度；
实验6：使用联接链节安装、拆卸链条；
实验7：使用链条拆卸器安装、拆卸带联接链节的链条。
实验（教程）六、直齿轮传动的安装与调节
实验1：计算齿轮传动比；
实验2：安装和校准直齿圆柱齿轮传动系统；
实验3：确定齿轮传动中的齿侧间隙；
实验4：齿侧间隙的调整；
实验5：正交螺旋齿轮传动；
实验6：齿轮传动分析。
实验（教程）七、多轴传动的安装与调节
实验1：计算多轴传动齿轮驱动系统轴的转速和转速比；实验2：确定齿轮旋转的方向；实验3：安装并校准多轴传动系统；实验4：套筒联轴器的安装及基准。
实验（教程）八、符合标准与加工超差传动件的性能对比分析
实验1：齿轮加工精度等级对啮合性能的影响对比分析实验。
实验（教程）九、有轴向力传动零件的搭接与运转分析
实验（教程）十、曲柄摇杆工作系统的搭接、运转与分析
实验（教程）十一、曲柄滑块工作系统的搭接、运转与分析
实验（教程）十二、带传动与齿轮传动组合
实验（教程）十三、齿轮传动与链传动组合
实验（教程）十四、带与链传动组合
实验1：带与链传动组合；
实验2：双轴圆柱齿轮传动方案实验。
实验（教程）十五、V带传动与曲柄滑块机构组合
实验（教程）十六、链传动与曲柄连杆机构组合分析
实验（教程）十七、机构运动参数的测试分析实验
实验1：V带传动-曲柄摇杆机构测试；
实验2：链传动测试；
实验3：直齿齿轮传动测试；
实验4：复合齿轮传动测试；
实验5：皮带-齿轮传动测试；
实验6：链-齿轮传动测试；
实验7：多轴齿轮传动测试；
实验8：曲柄摇杆机构测试；
实验9：曲柄滑块机构测试；
实验10：皮带-曲柄摇杆机构测试；
实验12：齿轮—曲柄摇杆机构测试；
实验13：凸轮机构测试；
实验14：槽轮机构测试；
实验15：皮带传动-制动测试；
实验16：链传动－曲柄滑块机构测试；
实验17：皮带—曲柄滑块机构测试。
系统主要技术参数
1、电机（2台）： 61K250RA-CF 电压：220V250W；转速：0－1440rpm
51K60RGN-CF电压：220V60W；转速：0－300rpm
2、直线位移传感器（1个）：量程150mm；
3、水平仪（可测水平、垂直、45°）
4、光栅角位移传感器（1个）：脉冲数1000p；
5、外形尺寸:2100×780×2050mm
6、重量:约400kg
7、虚拟仿真教学系统
机械实训安全教育虚拟仿真软件：本软件基于unity3d开发，软件采用三维漫游的形式，可通过键盘控制移动，鼠标控制镜头方向，设有机械安全距离实验，机械安全保护装置实验、机械安全防护设计基础考核，实验进行时，三维漫游画面采用箭头与脚印图案提示移动至实验位置，机械对象周围圆圈显示了工作半径，实验过程伴有三维机器人的对话框提醒。
A、机械安全距离实验内容包括防止上下肢触及危险区的安全距离实验（内分2种围栏高度与开口大小），选择进入后，镜头前弹出GB23821-2009《机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离》要求，错误示范：实验过程为人体进入机械对象工作半径受到伤害后，血色画面与语音提醒收到机械伤害，并回至原位并进行下一实验，最终一步为正确做法。
B、机械安全保护装置实验分为安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪等保护装置实验，可选类别（安全输入、安全控制、安全输出、其他）、生产厂家、产品列表（安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、安全护栏）。安装位置有蓝色闪烁框架提醒，实验流程：选择安全护栏并安装、选择安全连锁开关（或选择安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪）并安装、选择安全控制器并安装至电气控制箱、选择安全继电器并安装至电气控制箱、点击电气控制箱上的启动按钮。若进入危险区域时，系统将提示报警音，且机械对象停止工作，选择电气控制箱上的复位按钮可停止。
C、机械安全防护设计基础考核要求完成机械安全系统的安装，正确安装安全护栏、安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、24V电源、信号灯及急停按钮，考核分为十个考核点，部分考核点有3个选项，由学生自由选择，最终10项考核点选好后，提交确认，系统自动得出总分数以及各考核点的得分情况。
D、软件须为整体同一平台，不得以单独的资源展现。
E、同时为客户提供本软件的VR安装包方便用户拓展为VR实验，VR设备及软件安装调试不需提供。
机械装配与钳工装配虚拟仿真软件：本软件基于unity3d开发，可选6级画质，设有减速器、轴系结构的设计与虚拟拆装、常见机械机构设计与仿真，机构资源库，典型机械机构（汽油机发动机的虚拟拆装），软件为一个整体软件，不能为一个个单独的资源。
A.减速器设计与虚拟拆装界面可选涡轮蜗杆圆锥齿轮减速器、二级展开式圆柱齿轮减速器、圆锥圆柱齿轮减速器、同轴式圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、一级圆柱齿轮减速器。
涡轮蜗杆圆锥齿轮减速器：进入软件后自动播放装配内容，视频中各步骤均有文字说明
二级展开式圆柱齿轮减速器：进入软件后采用视频的形式播放内容，视频内容应包含：零件名称（扫描二维码可看零部件名称）、拆装演示（包含拆卸、装配）、虚拟拆装（包含整体、低速轴、中速轴、高速轴、箱盖、箱座）
圆锥圆柱齿轮减速器、同轴式圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、一级圆柱齿轮减速器：点击进入后自动跳转到edrawings界面，模型均为三维模型，通过点击零部件显示零部件名称，可360°全方位旋转、放大、缩小、平移，同时可通过移动零部件功能，将整个减速器进行拆卸组装，同时可以选择主页按钮回到减速器最初始的状态。圆锥齿轮减速器、一级圆柱齿轮减速器增加了插入横断面功能，可自由拖动横断面观察减速器内部结构。
B.轴系结构的设计及虚拟拆装界面可选零件认知、拆装演示、实战操作。
1、零件认知：内设斜齿轮、无孔端盖、联轴器、联轴器键、轴、齿轮键、带孔端盖、轴套、深沟球轴承的三维模型与零件名称，任意零件均可进行360°旋转
2、拆装演示：内置2个案例，将鼠标移动到某一零件位置时（底座与轴承座除外），该零件自动放大，并显示零件名称，设有拆卸与装配按钮，功能由软件自动完成轴系结构拆卸与装配。三维场景均可进行360°全方位旋转、放大、缩小、平移。
3、实战操作：三维零件整齐摆放于桌面，由学生手动选择对应的零件并移动至轴系结构上，摆放顺序正确且位置正确时零件才能安装上去，设有重新开始按钮，方便学生重新进行虚拟实验。将鼠标移动到某一零件位置时（底座与轴承座除外），该零件自动放大，并显示零件名称。
C、常见机械机构设计与仿真可选铰链四杆机构设计与分析、I\II型曲柄摇杆机构设计与分析、偏置曲柄滑块机构设计与分析、曲柄摆动导杆机构设计与分析、铰链四杆机构轨迹综合、偏心直动滚子推杆凸轮、对心直动平底推杆凸轮。
1、各个机构应当能输入相对应的参数，由软件自动计算参数，并可进行运动仿真和自动绘制曲线图。
D、机构资源库可选平面连杆机构11种、凸轮机构5种、齿轮机构6种、传动机构8种、加紧机构11种、轮系机构6种、其他机构（机械设备模拟）8种
E、汽油机发动机的虚拟拆装可选曲轴箱装拆演示、曲轴箱虚拟装配、配气系装拆演示、配气系虚拟装配
1、曲轴箱装拆演示与配气系装拆演示均设有拆卸按钮、装配按钮、重新开始、分解观察按钮，将鼠标移动到某一零件位置时，该零件自动放大，并显示零件名称，功能由软件自动完成轴系结构拆卸与装配。使用分解观察按钮时，曲轴箱或配气系三维模型自动展示爆炸图，可进行360°全方位旋转、放大、缩小、平移
2、曲轴箱虚拟装配与配气系虚拟装配的三维零件均整齐摆放于桌面，均由学生手动选择对应的零件并移动至机构上，当摆放顺序正确且位置正确时零件才能安装上去，设有重新开始按钮，方便学生重新进行虚拟实验。将鼠标移动到某些零件位置时，自动显示零件名称。
五、工具清单

序号	名称	规格	数量	备注
1	塞尺	150mm0.02-1	1
2	多用水平仪		1	可测水平、垂直、45°
3	组合角尺	0-102mm	1
4	百分表	0.01mm/格	1
5	磁性表座	203X63X6(长X宽X高)	1
6	数字转速表	测量范围 0-999.9RPM/1000-9999.9RPM	1
7	机油壶	200ml	1
8	钢板尺	0-1000mm	1
9	游标卡尺	0-150mm	1
10	外径千分尺	0-25mm	1
11	钢板尺	0-300mm	1
12	内六角扳手	1.5#-10#	1套（9件）
13	呆扳手	10-12	2
		12-14	2
		14-17	2
14	噪声仪	SJ-1	1
15	十字螺丝刀	6寸	2
16	一字螺丝刀	3寸4寸	各1把
17	尖嘴钳		1
18	活动扳手	8寸	1
19	半圆锉	半径R8.5左右	1	可锉17mm大内孔
20	圆锉	7寸	1
21	老虎钳	6寸	1
22	带张力测量仪		1
23	橡胶榔头		2
24	平锉	10寸	2
25	钢锯		1
26	平口钳	5寸	1台

六、配置清单

序号	名称及规格	数量
1	齿轮1m2Z36	3
2	齿轮2m2Z24	2
3	齿轮3m2Z48	2
4	齿轮4m1.5Z26	2
5	齿轮5m1.5Z60	2
6	齿轮6m1.5Z64	1
7	齿轮7m1.5Z80	1
8	齿轮8m2Z80	2
9	齿轮9m2Z90	2
10	小链轮 P=12.7Z=15	1
11	中链轮 P=12.7Z=20	1
12	大链轮 P=12.7Z=30	1
13	小带轮34°	1
14	中带轮34°	1
15	大带轮34°	1
16	小齿轮m2Z36 此为错误设计	1
17	大齿轮m2Z48 此为错误设计	1
18	小带轮37° 此为错误设计	1
19	大带轮31° 此为错误设计	1
20	小链轮此为错误设计 P=12.7Z=15	1
21	大链轮此为错误设计 P=12.7Z=30	1
22	小斜齿轮Ⅰ15° Mn=1.5z=26	1
23	大斜齿轮Ⅰ15° Mn=1.5Z=69	1
24	小锥齿轮 m=2Z=25	1
25	大锥齿轮 m=2Z=50	1
26	小斜齿轮Ⅱ22° Mn=1.5Z=26	1
27	大斜齿轮Ⅱ22° Mn=1.5Z=69	1
28	滚动轴承座UP203	8
29	滚动轴承座UP205	4
30	滑动轴承座HZ020	4
31	传动轴1	9
32	传动轴2	2
33	传动轴3	2
34	套筒联轴器	1
35	爪式弹性联轴器	2套
36	弹性中间盘	2
37	套垫 82.8高（24件）76.5高（4件）33高（4件）82.5高（4件）	36
38	垫圈	4
39	调整垫片（3种） 0.1mm-12件； 0.2、0.3、mm-各12件；	48
40	轴面板1	1
41	轴面板2	1
42	带传动板	1
43	链轮面板	1
44	齿轮面板	1
45	扩展板1	1
48	扩展板2	1
49	扩展板3	1
50	轴端挡圈1	10
51	轴端挡圈2	12
52	轴端挡圈3	10
53	连杆Ⅰ	1
54	连杆2	1
55	曲柄	1
56	滑块销轴	1
57	摇杆	1
56	曲柄销轴	1
57	铰接轴	1
58	传感器连接轴	1
59	机构滑块	2套
60	机构支架	2套
61	机构滑轨	1
62	线位移支架	1
63	光电编码器支架	1
64	线位移联接轴	1
65	马蹄卡	1
66	光电编码器	1
67	直线位移传感器	1
68	制动轮毂	1套
69	电机活动调整螺母	4
70	制动器	1套
71	电机调整座	1
72	电机联轴器内孔￠12	2
73	交流电机6IK250RA-CF	1台
74	交流减速速电机5IK60RGN-CF	1台
75	光轴电机座	1
76	电机等高座	1
77	链条拉力器	1
78	等高点调整块	2
79	带张力测量仪	1
80	链条	1
81	皮带A型900	1
82	轮槽规1 Y型	1
83	轮槽规2 Z、A、B、C型	1
84	轮槽规3 D、I型	1
85	带型规1 Y、Z、A、B、C型	1
86	齿条规： m=1.5、2；m=2.5、3； m=4、5；	各1共3
87	垫板180×70×10	1
88	卡子	67
77	园头平键5×5×20	15
78	外六角螺杆M4×10	8
79	外六角螺钉M8×110	50套（件）
80	外六角螺钉M8×25	20套（件）
81	外六角螺钉M8×60	6套（件）
82	机械系统创新设计搭接装配实训实验台	1
83	电器控制箱	1套
84	数据采集箱	1
85	机构测试软件	1套