機械基礎(chǔ)實驗室建設(shè)初步設(shè)計方案

李楠

摘 要：為使機械基礎(chǔ)教學(xué)過程更形象、更直觀，建設(shè)機械基礎(chǔ)實驗室，構(gòu)建機械基礎(chǔ)教具——教學(xué)模型、示教板教學(xué)資源庫、制作機械傳動實驗臺，使機械基礎(chǔ)教學(xué)更直觀、形象，幫助學(xué)生理解和運用所學(xué)機械知識。

關(guān)鍵詞：實驗室；設(shè)計方案；實驗臺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.081

1 實驗室建設(shè)意義和目的

建設(shè)機械基礎(chǔ)實驗室，主要是構(gòu)建機械基礎(chǔ)教具——教學(xué)模型、示教板教學(xué)資源庫、設(shè)計機械傳動實驗臺，其目的是解決機械專業(yè)教學(xué)抽象、高深、難懂的現(xiàn)狀。機械實驗室的建設(shè)，營造了一個充斥著各種機械的學(xué)習(xí)環(huán)境，教具的制作，則使學(xué)生能夠進一步觀察、了解機械原理，這也是進行教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量的一項重要改革。

實驗室建設(shè)目標(biāo)：圍繞教學(xué)這一中心，加強科學(xué)研究，且科研為教學(xué)服務(wù)，通過科研開發(fā)出更多具有“設(shè)計性、創(chuàng)新性、綜合性”的機械實驗臺，并在教學(xué)、科研的過程中將“課、崗、證、賽”更加緊密地聯(lián)系在一起。

機械基礎(chǔ)實驗室將承擔(dān)機械與自動化系、冶金與工業(yè)設(shè)計系、華中智能制造學(xué)院等三個教學(xué)系，《機械基礎(chǔ)》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》、《機械制圖》、《零件的測繪與識讀》、《機械拆裝》等等機械類相關(guān)課程的實驗，是學(xué)生鞏固理論知識、加強實踐認(rèn)識、提高動手能力的重要載體。

2 配置方案

實驗室按照40-50個學(xué)生一班進行實驗的標(biāo)準(zhǔn)配備，分12組。

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施

（1）書寫板：尺寸4m×1.5m，1張，墨綠色書寫彩鋼板。（2）展示臺：尺寸5.4m×2m×0.7m，1張，鋼木混合結(jié)構(gòu)。桌面為三聚氰胺板，美觀牢固；桌架和桌腿為鋼制部件焊接成型。（3）工作臺：尺寸2.44m×1.22m×0.7m，12張，鋼木混合結(jié)構(gòu)同展示臺。（4）水槽：實驗室專用PP水槽，尺寸550mm×450mm×310mm，厚度5-8mm；配套高壓三聯(lián)銅芯包塑水嘴和瓷芯水閥，1套。（5）學(xué)生凳：由學(xué)校統(tǒng)一購置，50把。（6）模型展示柜：尺寸2m×0.45m×1.6m，2個。鋼框架結(jié)構(gòu)，隔板采用三聚氰胺板，共四層、每層層高約0.4m，用來放置演示儀器、學(xué)生作品等。

2.2 示教板和模型

（1）連桿機構(gòu)——自制（示教板、模型）。（2）凸輪機構(gòu)——自制（示教板、模型）。（3）棘輪機構(gòu)——自制（模型）。（4）槽輪機構(gòu)——自制（模型）。（5）螺旋機構(gòu)——自制（立模）。（6）帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動——購買（模型）。（7）聯(lián)軸器、離合器——自制（模型）。

2.3 機械傳動實驗臺

本實驗臺是參照工程實踐中大型設(shè)備進行等比例小型化加工而成，加工出來的設(shè)備雖然體積小，但是功能齊全。在設(shè)計的過程中，減掉了一些零件（如某些安全護罩），使設(shè)備的工作過程能更直觀形象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前。通過觀察、研究、組裝這些實驗設(shè)備，使學(xué)生把課堂知識形象化、感官化，加深了對機構(gòu)——連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等機構(gòu)和帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等傳動形式以及軸機軸系部件和各種連接形式等理論知識的理解。開拓思路評價設(shè)備運動方案的合理性及方案改進探討，更貼近于實際，培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計能力及機械結(jié)構(gòu)分析能力，提高利用理論知識解決實際工程問題的能力。

按工作過程分為如下部分：

（1）實訓(xùn)臺——采用鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，采用鑄件操作臺面，學(xué)生可在上面安裝和調(diào)整各種機械機構(gòu)。（2）機械傳動機構(gòu)——由同步帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、渦輪蝸桿等傳動機構(gòu)組成；學(xué)生可通過各部分之間傳動機構(gòu)的安裝、調(diào)整與檢測，掌握傳動機構(gòu)的裝配與調(diào)整技能。（3）多級變速箱——雙軸三級變速輸出，一軸輸出帶正反轉(zhuǎn)功能，頂部用有機玻璃防護。主要由箱體、齒輪、花鍵軸、間隔套、鍵、角接觸軸承、深溝球軸承、卡簧、端蓋、手動換檔機構(gòu)等組成，可完成多級變速箱的裝配工藝實訓(xùn)。（4）二維工作臺——主要由滾珠絲桿、直線導(dǎo)軌、臺面、墊塊、軸承、支座、端蓋等組成。分上下兩層，上層手動控制，下層由多級變速箱經(jīng)齒輪傳動控制，實現(xiàn)工作臺往返運行，工作臺面裝有行程開關(guān)，實現(xiàn)限位保護功能。 （5）減速器——展開式兩級圓柱齒輪極速器，設(shè)計和制作的過程與畢業(yè)設(shè)計課程相結(jié)合，調(diào)高學(xué)生的機械設(shè)計能力。（6）間歇回轉(zhuǎn)工作臺——主要由四槽槽輪機構(gòu)、蝸輪蝸桿、臺面、支架等組成。由多級變速箱經(jīng)鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動及四槽槽輪機構(gòu)分度后，實現(xiàn)間歇回轉(zhuǎn)功能。（7）沖床機構(gòu)——主要由曲軸、連桿、滑塊、支架、軸承等組成，與間歇回轉(zhuǎn)工作臺配合，實現(xiàn)壓料功能模擬。（8）動力源——原動機采用交流減速電機，與之配套有調(diào)速器、電源控制箱等。電源控制箱帶有調(diào)速電機電源接口，行程開關(guān)接口等。

2.4 備選實驗臺（按其傳動路線配置）

（1）斗式上料機實驗臺——電動機-V帶傳動-蝸輪蝸桿減速器。 路線一：鏈傳動-主軸（安裝兩個滾筒，滾筒上連接鋼絲繩，滾筒轉(zhuǎn)動纏繞鋼絲繩，帶動料斗上升、下降，實現(xiàn)上料動作）。

路線二：同步齒形帶傳動-螺旋傳動（絲母移動）-控制感應(yīng)開關(guān)，實現(xiàn)料斗上下位置的準(zhǔn)確控制。

（2）分度及沖壓機床實驗臺——電動機-空心軸式蝸輪蝸桿減速器-主軸（空心軸與主軸鍵聯(lián)接）-盤形凸輪-移動副（凸輪與移動副之間高副聯(lián)接，移動副的復(fù)位通過彈簧實現(xiàn)）。

主軸末端-同步齒形帶-圓柱凸輪機構(gòu)（箱體內(nèi)）-銷柱（工作臺下面，與圓柱凸輪機構(gòu)配合實現(xiàn)分度轉(zhuǎn)動）。

感應(yīng)開關(guān)檢測工作臺位置后控制氣缸完成沖壓工作。

3 建設(shè)思路

機械基礎(chǔ)實驗室旨在為機械類課程教學(xué)服務(wù)，結(jié)合實際生產(chǎn)需要制作機械教具，且將實驗室的建設(shè)過程進一步融入到教學(xué)中去，在實踐教學(xué)中，布置學(xué)生進行教具的制作，既促進了實驗室的建設(shè)、培養(yǎng)了學(xué)生的實踐操作能力，又提升了教師的機械設(shè)計能力，充分發(fā)揮了師生的主觀能動性。

4 實驗室定位

（1）技能競賽培訓(xùn)基地。（2）產(chǎn)學(xué)研綜合示范基地。（3）專業(yè)課程教學(xué)與綜合實踐基地。（4）創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地（創(chuàng)新課程、項目、競賽）。

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