机械系统集成及参数可视化实验台使用指导书

SG-JX81 机械系统集成及参数可视化实验台

使用说明指导书
机械传动系统是机械的重要组成部分，其作用不仅是为了实现减速（或增速）、转换运动形式和使各执行构件协调配合工作等运动要求；同时还把原动机输出的功率和转矩传递到执行构件上去，以克服生产阻力。也就是说，实现预期运动和传递动力是机械传动系统的两个基本任务，也是机械传动系统设计时，所需解决的两个主要问题。
本实验台为上述设计问题提供了一个实践的平台，即集设计、拼装、控制、动力学及运动学、检测于一体。使用者可通过设计和组装实践加深对机械系统设计的综合认识，在更高层的次上启迪创新思维。
本试验台的主要性能特点：
1） 可设计和拼装10种以上的空间和平面安装的机械转动系统；
2） 转动部件模块化设计便于安装；
3） 转动部件库种类齐全，可使学生对传动形式较全面的认识；
4） 利用检测分析软件可实时检测分析机械系统参数，并从其变化规律中对系统的性能、安装状况、运行工况进行分析，并由此对系统设计和安装进行调整。
5） 教学软件为学生提供了实验背景说明和实验台介绍，具有多媒体教学功能。
6） 可利用软件分析的开放平台，使用者可自行数据处理。
7） 模块化设计，提供平面及空间组装平台，备有各种部件库及各种系统组合方案，启迪学生创新思维。
8） 配有测力、位置及速度传感器和专用检测系统，可测试机械系统有关参数。配有综合性软件（包括机械系统参数及效率实测和可视化设计要点提示，背景资料库，实验录像）。
9） 该实验台为一开放性平台，它为用户提供了开放式的机械平台，基本零部件库，开放式的软件平台等。用户可参考产品提供的方式进行实验，也可根据平台，自己确定实验方式。
二 实验目的
1）了解并认识机械系统的组成和功能
2）设计、拼装机械传动系统和平面结构执行系统
3）对机械系统进行检测和分析
4）了解检测及控制原理、计算机软件数 据分析原理
三 实验原理
1 机械系统的组成
机械系统主要由动力机、传动装置和工作机三部分组成。现代机器常把上述三部分合成一个整体而自成一个机械系统。这时工作机就是机器中的执行机构，动力机则是机器中的驱动部分。
现代机械系统除了包括上述三部分外，常带有控制-操纵单元和辅助单元。实验台提供了电机转速控制、负载控制部分及系统参数检测部分。
2 机械系统方案设计
方案设计由三个基本活动组成，即制造、分析和决策。设计过程的开始是提出一种需求，即为能耐定设计目标。本实验使用的实验台提供了驱动静态、动态负载两种目标，为实现对这两种负载的驱动，我们将设计不同传动路线与组成传动系统。
3 传动部件的结构及性能认识
对于组成机械系统的动力及传动部件的选择，决定了机械系统动力性能及结构。它包括以下主要部件：①电机 ②联轴器 ③减速器 ④负载装置 ⑤带、链传动 ⑥杆机构 ⑦离合器
4 系统方案的评价准则
评价准则的建立包括三方面的内容：技术评价、经济评价、社会评价。
1）技术评价 对设计方案实现规定功能技术先进性可能性的评价，包括设计原理、技术参数、关键问题、成功率和应用效益的估计等。技术评价应以提出的方案能否实现规定的功能为中心目标，其中主要有保证功能实现程度（产品的性能、质量、寿命等）、可靠性、安全保证程度、操纵方便程度，以及与全系统的协调性等等。
2）经济评价 经济评价是指设计方案的实施费用与可能取得的效益的比较，最后表现为产品寿命同期成本的降低程度。进行经济评价时，首先应该估算出各方案的成本，然后进行比较。进行经济评价前，应该明确下列因素：企业经营因素、技术因素、市场因素、经济因素、时间因素等等。
3）社会评价 社会评价是指对新产品可能产生的社会效益的评价，其中主要有推动技术进步、发展社会生产力、削减环境污染、改善生态平衡、增进社会福利、保证安全防火、有助于身心健康等等。
四 试验台组成
该实验台由机械平台（包括零部件库）、检测系统（包括相关传感器）及软件平台三部分组成
机械平台主要结构的组成及调整:该实验台主要由底座(安装平台)、驱动源、模拟负载、离合器部件、变载荷以及减速器、联轴器、带、链、三角带轮、链轮、基本机构(杆机构、槽轮机构)等组成。可根据需要按一定的形式组合成不同的机械传动系统。
4.1 底座(安装平台)的组成
 
上为铸铁安装平台,上有纵横间隔(200mm)的T型滑槽作为安装组件用。T型滑槽内有滑槽螺母，其作用是是固定安装驱动源、模拟负载、中间传动链中的有关零部件，滑槽螺母可在T形槽内移动，螺杆可根据组合的要求来确定。因所有传动模块底板定位槽均为200,此统一设计大大增强了模块化设计的功能。
4.2 驱动源的组成

图4.2 驱动源的结构
1.测力传感器  2.电机固定板  3.左支撑座  4.连接轴  5.轴承  6.固定法兰
7.直流电机  8.测力压头 9.右支撑座 10.接头 11.传感器座 12.光栅角位移传感器
 
驱动源主要由固定在电机固定板(2)的测力传感器(1)、左支撑座(3)、右支撑座(9)，直流电机(7)通过固定其上的固定法兰(6)经过轴承(5)分别与左支撑座(3)、右支撑座(9)连接，直流电机(7)壳体可绕其轴线摆动，连接轴(4)、接头(10)通过键分别与直流电机(7)的左右轴伸联接, 连接轴(4)可根据安装要求装配联轴器、链轮、带轮等，光栅角位移传感器(12)固定在传感器座(11)上并与接头(10)联接。
其功能为:当直流电机(7)得电后带动固定其左右轴伸上的连接轴(4)、接头(10)旋转，通过光栅角位移传感器(12)可检测出电机的实时转速。通过联接在电机外壳的测力压头(8)作用于测力传感器(1),通过测力传感器(1)可检测出电驱的反作用力,该值与力臂的乘积即为反力矩，根据平衡原理可得出电机的实时转矩。电机的转向应为测力压头(8)紧压测力传感器(1)为准。
4.3 模拟负载的组成
 

图4.3 模拟负载
1、固定底板  2、中心轴  3、轴承盖  4、固定销钉  5、负载主体6、带轮
7、传感器安装座 8、光栅角位移传感器
 
当负载中心主轴(2)旋转时（在一定范围内加载）通过测力压头作用在测力传感器上，测出模拟负载的转矩。通过光栅角位移传感器(8)得到相应的转速。
4.4 离合器部件的组成
 
 
图4.4 离合器部件
1、离合器固定板 2、轴承座 3、传动轴 4、轴承 5、电刷
6、牙嵌式电磁离合器 7、皮带轮 8、轴承A 9、螺钉
离合器部件由离合器固定板(1)、两个轴承座(2)、传动轴(3)、牙嵌式电磁离合器(6)、皮带轮(7)等零部件通过相应的方式联接而成。其功能为在传动中起离、合作用。当电刷(5)得电后牙嵌式电磁离合器(6)的定圈电磁力将动圈吸合使其端面的牙嵌相互啮合,当皮带轮(7)旋转时通过牙嵌啮合或者脱开,从而带动传动轴(3)的运动或者静止。传动轴(3)的两端可根据传动需要装配带轮、链轮、联轴器等零部件。更换皮带的方法:拧松固定两个轴承座(2)上的螺钉9放入所需的皮带再拧紧螺钉,此时用手转动传动轴(3)应灵活自如否则需重新调整。
※ 特别提示:
1、接合时最高转速:50rpm。
2、离合器运行时，不可关断和闭合。
3、电刷磨损要更换。
 

九、数据采集系统截图

 
数据采集系统截图1

数据采集系统截图2
 

数据采集系统截图3
 

数据采集系统截图4

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