设计性实验指导书

实验名称：机械设计模型拼装实验

实验简介：“慧鱼教具及创意组合模型”，又称为“工程积木”，“ 智慧魔方”。它集教具和仿真模型于一身， 是科技知识启蒙、创造性思维训练及创造力开发的最佳载体。“ 慧鱼教具及创意组合模型”是由德国发明家、企业家、当今世界拥有专利最多（5000 项）的Artur Fischer 博士于1964 年发明问世的。菲舍尔博士因此还荣获了德国诺贝尔工程奖。“ 慧鱼”的技术含量极高。目前，国际最前沿的工程技术，如仿生技术、气动技术、传感技术、计算机技术以及机器人技术等，在“慧鱼”中都实现了微型仿真替代。“ 慧鱼”有各种型号和规格的零件近千种，一般工程机械制造所需要的零部件如连杆、齿轮、马达、蜗轮，以及汽缸、压缩机、发动机、离合器，甚至热（光、触、磁）敏传感器、信号转换开关、计算机接口等等，在“慧鱼”中都可以找到。因此，“ 慧鱼教具及创意组合模型”零部件的仿真度，几乎能够实现任何复杂技术过程和大型设计的模型，使之真实地“再现”。该实验设备能够组装各种机械及设备，将其用于辅助理论教学，将使学生获得很强的感性认识，并且能发挥其无限的创造力。

适用课程：机械设计专业综合实验

实验目的：A 通过对动手组建模型，连线，控制模型等各阶段学习后，对慧鱼创意组合模型的运作方法有一个初步的熟悉；B 了解基本的机械结构和特点掌握电气动控制工业技术的基本概念、分类及特点；C 了解电气动元件的工作原理、种类和实际应用方式，电气动控制系统的组成和结构掌握基本的电气动控制技术的应用，了解现代自动化控制系统的结构和特点。

面向专业：机类

实验项目性质：设计性实验

地点：图书馆——506 室（机械系统创新实验室）
开放办法：先登陆网站进行网上预约或到S403填写预约表进行预约，根据预约时间提前预习写出预习报告、进行实验。

实验分组： 5-6 人/组

《机械设计专业综合实验》课程实验

机械设计慧鱼模型拼装实验

“慧鱼教具及创意组合模型”， 又称为“工程积木”，“智慧魔方”。它集教具和仿真模型于一身，是科技知识启蒙、创造性思维训练及创造力开发的最佳载体。“慧鱼教具及创意组合模型” 是由德国发明家、企业家、当今世界拥有专利最多（5000 项）的Artur Fischer 博士于1964 年发明问世的。菲舍尔博士因此还荣获了德国诺贝尔工程奖。“慧鱼” 的技术含量极高。目前，国际最前沿的工程技术，如仿生技术、气动技术、传感技术、计算机技术以及机器人技术等，在“慧鱼”中都实现了微型仿真替代。“慧鱼”有各种型号和规格的零件近千种，一般工程机械制造所需要的零部件如连杆、齿轮、马达、蜗轮，以及汽缸、压缩机、发动机、离合器，甚至热（光、触、磁）敏传感器、信号转换开关、计算机接口等等，在“慧鱼”中都可以找到。因此，“慧鱼教具及创意组合模型”零部件的仿真度， 几乎能够实现任何复杂技术过程和大型设计的模型，使之真实地“再现”。该实验设备能够组装各种机械及设备，将其用于辅助理论教学，将使学生获得很强的感性认识，并且能发挥其无限的创造力。

一、实验目的

1. 通过对动手组建模型，连线，编程，控制模型等各阶段学习后，对慧鱼创意组合模型的运作方法有一个初步的熟悉；

2. 了解基本的机械结构和特点掌握电气动控制工业技术的基本概念、分类及特点；

3. 了解电气动元件的工作原理、种类和实际应用方式，电气动控制系统的组成和结构掌握基本的电气动控制技术的应用，了解现代自动化控制系统的结构和特点。

二、实验设备和工具

1. 机械构件

机械构件主要包括：齿轮、联杆、链条、履带、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮）、齿轴、齿条、蜗轮、蜗杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、轮齿箱、铰链等。

2. 电气构件

电气构件主要包括：直流电机（9V 双向），红外线发射接收装置、传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏），发光器件，电磁气阀，接口电路板，可调直流变压器（9V，1A，带短路保护功能）。接口电路板含电脑接口板、PLC 接口板。新型的运用可控制所有马达电动模型的红外线遥控装置由一个强大的红外线发射器和一个微处理器控制的接收器组成。有效控制范围为10 米，分别可控制3 个马达。

3. 气动构件

气动构件主要包括：储气罐、气缸、活塞、气弯头、手动气阀、电磁气阀、气管等。

三、实验原理与方法

1. 基本构件装配方法（见图1-1）

2. 模型接线方法

（1）确定导线的长度

导线长度的确定请参考每个组合包中的操作手册里推荐的导线长度，也可以根据自己模型的实际位置以及走线的合理布置选择合适的长度。

图1-1 基本构件装配方法

（2）接线头的连接方法，如图1-2：

图1-2 模型导线接线制作

① 先确定导线的长度，数量；

② 导线两头分叉3cm 左右；

③ 两头分别剥去塑料护套，露出约4mm 左右的铜线，把铜线向后弯折，插入线    头旋紧螺丝；

④ 重复以上步骤，完成接线头。

图1-3 规范走线的方法

四、注意事项

1．根据每个组合包操作手册中所列零件清单，分别存放零件；

2. 做实验时按需领取零件，做完实验把所有零件分门别类归放原处，尤其是要避免小零件的丢失和损坏；

3. 装配机械模型过程中，注意零件的尖角，避免划伤；

4．模型编程调试前必须进行接口测试，经过手动调试后方可进行。

第二篇：《机械设计》创意及综合设计型实验指导书

《机械设计》创意及综合设计型实验

实验指导书

广 西 大 学

机 械 设 计 实 验 室

一、             目的与要求

1、    根据给定的实验内容、设备及条件，通过实验，达到开发、培养提高学生的动手能力及综合设计实验的能力，了解、掌握机械运动的一般规律以及现代测试原理和方法，增强创新意识与工程实践能力。实现预期实验目的。

2、  根据实验项目要求，进行有关“带传动”“链传动”“齿轮传动”“蜗杆传动”及“综合机械传动”等实验测试方法的选择、实验操作规程的制订、实验数据测试、实验结果分析及绘制实验装置的结构的简图。

二、             试验台结构、工作原理及控制柜

1、  试验台结构及工作原理

综合设计机械设计试验台由动力模块、传动模块、支承联结及调节模块、加载模块、测试模块及数据处理模块搭接而成，其工作原理系统图如下：

本试验台利用传动模块中不同库件的选择及组合搭配，通过支承联结及调节模块的选择搭接，可构成17种实验模型，其中5种单级典型机械传动实验即传动实验台、链传动实验台、齿轮传动实验台、蜗杆传动实验台、及蜗杆传动实验台，和12种由带、链、齿轮相互组合的多级组合机械传动系统试验台带——齿轮传动实验台、齿轮——链传动实验台、带链传动实验台，带——齿轮——链——传动实验台等。

照片1  带动试验台

照片2  齿动传动试验台

图一

2、  控制柜

本试验台的 控制与测量系统（除传感器以外）集中配置于一个控制柜中。控制柜的正面布置如图一。

图中：

①       计算机显示器

②       计算机键盘和鼠标

③       JX-1机械效率仪

④       稳流电源

⑤       主电机控制按钮及指示灯

⑥       传感器电机控制按钮及指示灯，从左至右分别停（电机正、反转的停止）、正转（电机正转）、反转（电机反转）。

三、             提供设备如下

1、 动力库

（1）       普通电机

额定功率      1.5KW          满载转速         1500r/min

（2）       交频交流电机

额定功率      1.5KW          转速0——6000 r/min

2、 测试库

（1）       转速转矩测量仪

额定转矩   50N.m转速范围0——6000r/min

（2）       机械效率仪

（3）       温度测量仪

（4）       振动与噪声测量仪

（5）       磨损状态监测仪       

（6）       直读式铁谱仪

（7）       分析式铁谱仪

3、 传动库

（1）       常用减速器

圆柱齿轮减速器若干

蜗杆减速器若干

摆线针轮减速器若干

（2）       常用基础传动件

① V型带传动

小带轮（A型、B型）若干

大带轮（A型、B型）若干

普通V带（A型、B型）若干

            ②链传动

 小链轮（A型、B型）若干

大链轮（A型、B型）若干

滚子链（A型、B型）链条若干

4、 加载库

（1）磁粉制动器            额定转矩      50N.m

       （2）系列化扭杆

5、 联结、调节库

（1）轴系联接件

①       各种规格弹性联轴器若干

②       各种规格联接键若干

③       各种规格轴端锁紧螺母及垫片若干

（2）联结轴系

①       ①联结轴若干

②       ②滚动轴承若干

③       轴承座若干

（3）联接螺、垫片、螺母

①       ①各种规格T型联接螺、垫片、螺母若干

②       ②各种规格普通联接螺、垫片、螺母若干

（4）基础平台若干

（5）支撑平台若干

（6）调节导轨若干

（7）中心高调节装置

①       中心高调节平台若干

②       调节螺、垫片、螺母若干

③       组合调节套筒若干

6、 文件、工具库

①       相关设备、仪器文件、资料

②       组合装拆、测量工具

四、             实验内容

1、 实验方案设计

2、 传动方案选择设计

3、 测试方案及测试仪器选择设计

4、 实验装置搭建及调试

5、 实验操作规程的制订

6、 实验结果测试

7、 绘制实验装置的结构简图

8、 实验结果分析报告

五、             注意事项

1、 增强创新意识与工程实践能力，树立严肃认真、一 丝不苟的工作精神，养成实验时的正确方法和良好习惯，维护国家财产不受损失；

2、 注意保持实验室内整洁，严格遵守实验室的规章制度；

3、 实验装置搭建完成后，须经指导老师检查、审定后方可开机操作；

4、 实验时应严格遵守设备及仪器操作规程，注意人身安全，安全用电；

5、 实验结束后应整理全部仪器、装置及附件，并恢复原位；

6、 认真完成实验报告。

《机械设计》创意及综合设计型实验

实   验   报   告

班级             姓名                 学号            

实验一  机械设计综合设计型实验（1）

一、             实验内容

挠性传动（I）——V带传动

二、             自行设计及组装的实验台结构示意图

1、        综合实验台的系统图

2、        实验台的结构示意图

3、        实验台各构成模块的功能

4、        被试的挠性型号

（1）       V带型号

5、        带轮直径         D1=               D2=

6、        机电转速：额定

三、实验测试数据（要求每组打印一份，每位学生复印后附于报告）

P1、P2——输入端、输出端功率（KW）

N1、N2——输入端、输出端的实际转速（r/min）

N1/n2——转速比

η——V带传动及链传动效率

ε——带传动滑动率：ε=（V1-V2）/V1=1 - D2n2 / D1n1(%)

四、             四．绘制V带传动效率曲线（η-F）及滑动曲线（ε-F）

五、             思考题

1、  实验台组装时各模块间是如何联结的？它们的相对几何位置如何调整的？

2、  带传动的弹性滑动现象与打滑有何区别？它们产生的原因是什么？

3、  带传动效率与哪些因素有关？为什么？

4、  影响带传动的弹性滑动与传动能力的因素有哪些？为什么？当D1=D2时打滑发生在哪个轮子上？

六、             教师评语

实验日期：  年    月   日           指导老师（签字）：

实验二   机械设计综合设计型实验（II）

一、             实验内容

啮合传类型（I）——齿轮传动（硬齿面）

二、             自行设计及组装的实验台结构示意图

1、  综合实验台的系统图

2、  实验台的结构示意图

3、  实验台各构成模块的功能

三、             实验测试数据（要求每组打印一 份，每个学生复印后附于报告）

四、             实测结果及绘制传动效率的曲线

1、  绘制单一传动的效率曲线（η-M1），M1为加载力矩

2、  绘制各传动的效率曲线比较（选做内容）

五．思考题

1、  本实验台采用的是什么类型的传动？加载方式有什么特点？

2、  影响传动效率的因素有哪些？M1与η间是什么关系？可以采用什么措施提高效率？

3、  油温对传动效率有何影响？

4、  啮合传动中各种传动类型各有什么特点？

5、  通过实验讨论啮合传动与挠性传动主要特性如何？

六．教师评语

实验日期：  年    月   日         指导老师（签字）：