机械系统集成及参数可视化实验台使用说明书

时间：2025-09-13 10:59:38

SG-JX81 机械系统集成及参数可视化实验台

使用说明书
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