CN107742454A - 机械设计基础实验实训平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械设计基础实验实训平台，所述实训平台的台面上设有呈栅格分布的T型槽，所述机械设计基础实验使用的各个模块的固定安装座通过T型螺钉、套垫、套垫+压板中的至少两种方式与T型槽固定；本发明与其他单一某项机械设计实验设备相比，在教学上具有综合性强，实验项目完善，成本较低的优势，是针对《机械设计》课程教学的一个综合性实验台，解决了过去一个实验需要一台实验设备的缺陷，本发明用工业级零部件组成各类机械系统，从简单到复杂，从手动到自动，在组装实践中体会到理论的运用，同时提供了安全保障，可在设有机械专业的大专院校或教学机构进行广泛推广应用。

Description

机械设计基础实验实训平台

技术领域

本发明属于机械专业的教学设备，具体涉及一种机械设计基础实验实训平台。

背景技术

本申请人申报的申请号为2017102182703的发明专利申请，公开了一种用于机械设计课程设计的组合实训台及其使用方法，能够实现机械设计课程设计中设计减速器的实验实训操作，但是在《机械设计》的课程教学过程中，还包括很多其他的机械机构或装置的学习实验，包括不在同一个水平面内布置的传动装置以及动力和负载装置等，而该组合实训台的技术方案只能够很好地完成在机械设计课程设计中关于减速器的实验实训，不能够针对机械设计教学过程中的各类机械机构的组合进行实物搭建教学，而现有机械教学实验台也缺少一种能够贯穿实现整个机械设计课程教学过程中大部分机械机构或装置的方案。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对缺少能够贯穿整个《机械设计》课程教学的实验台，提供一种新型的机械设计基础实验实训平台，能够提供机械连接、机械传动、轴系零部件和其他零部件连接方案的工业级实物教学实验台，进一步可对组成完整的传动方案进行可行性分析验证，达到教学理论联系实际操作，增加学生的创新能力和动手能力的目的。

本发明采用如下技术方案实现：

一种机械设计基础实验实训平台，所述实训平台的台面2上设有呈栅格分布的T型槽21，所述机械设计基础实验使用的各个模块的固定安装座通过T型螺钉22、套垫23、套垫23+压板24中的至少两种方式与T型槽22固定；所述T型螺钉22将直接放置在台面2上的固定安装座与T型槽22固定连接；所述套垫23将固定安装座支撑在台面2上，包括一体连接的套垫支撑座231和套垫底座233，所述套垫支撑座231顶部设有连接螺孔234，用于与固定安装座的安装螺钉固定连接，所述套垫底座233底面设有固定螺孔235，所述T型螺钉22通过固定螺孔235将套垫与T型槽22固定连接；所述压板24通过T型螺钉22将套垫23直接压紧固定在台面2上。

进一步的，所述套垫支撑座231和套垫底座233之间通过同轴的套垫颈部232一体连接，所述套垫颈部232的横截面小于套垫支撑座231和套垫底座233，并与套垫底座233的顶面形成压紧台阶面236，所述压板24通过该压紧台阶面236将套垫压紧固定在台面2上。

进一步的，所述套垫颈部232截面为对应扳手的非圆截面。

进一步的，所述压板24包括压板固定座241和压板主体242；所述压板固定座241放置在台面2上，高度与套垫底座233等高，所述压板主体241一端与压板固定座241顶部一体固连，另一端搭接在套垫的压紧台阶面236上，所述压板主体242上设有固定孔244，所述压板24上设有固定孔244，所述T型螺钉22穿过固定孔，与固定螺母25配合将压板与T型槽22拉紧固定。

进一步的，所述压板主体242的端部设有压槽243，所述压槽243嵌压在套垫颈部232周边的压紧台阶面246上。

在本发明的一种机械设计基础实验实训平台中，所述机械设计基础实验使用的各个模块包括驱动模块、传动模块和负载模块或/和执行模块，所述固定安装座包括驱动模块安装座、传动模块的轴承座、负载模块或执行模块安装座以及各个模块固定附件的安装座。

进一步的，在本发明中，采用若干组不同高度的套垫23，将各个模块设置在设计的传动平面上。

进一步的，所述台面2的上方通过门架13设有展示板11和电控箱12；所述展示板11上可拆卸展示设有若干用于机械设计基础实验的模块零部件111；所述电控箱12设有用于控制各个模块电控器件的仪表121、显示屏122以及控制模块123；所述门架13的内侧设有与电控箱12通过电路连接的电源插孔124。

进一步的，所述台面2的周边设有光栅围栏4，所述光栅围栏4的发射端和接收端分别竖直设置在台面2的四角位置，并与控制模块123的急停控制单元通信连接。

进一步的，所述台面2的底部通过柜体支撑设置；所述柜体包括敞口空柜31、带门柜33和抽屉34，所述敞口空柜31上放置有若干条盆32；所述柜体的底部设有万向轮35。

本发明将《机械设计》课程中涉及的连接、机械传动、轴系零部件等中进行选择设计装配，从螺纹连接、键连接，到带传动、链传动、直齿圆柱齿轮传动、螺旋圆柱齿轮传动、锥齿轮传动，选择轴系零部件，包括滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器、轴，进行共线轴系、平行轴系、正交轴系等系统的装配、分析，在装配过程中让学生直观地了解《机械设计》课程的知识。上述各个模块的部件均可通过T型螺钉、套垫、套垫+压板的组合方式固定在台面上，可以实现零部件在台面任意位置的设定。采用开放性的实验台，让学生设计各种传动、连接，通过轴系零部件可组成完整的传动方案，结合实训平台的控制箱，可对传动方案进行实际控制，各种传动方案的设计计算，可实现传动性能的分析与调整，并可完成零部件的结构设计与测量绘制。

在实训平台上还设置展示板，可以对初次教学的零部件结构进行展示教学。

在实训平台的周边设有光栅围栏，可以保证实训平台上的传动方案运转过程中，避免学生意外操作导致事故的发生。

由上所述，本发明与其他单一某项机械设计实验设备相比(如皮带机或齿轮传动试验台)，在教学上具有综合性强，实验项目完善，成本较低的优势，是针对《机械设计》课程教学的一个综合性实验台，解决了过去一个实验需要一台实验设备的缺陷，本发明用工业级零部件组成各类机械系统，从简单到复杂，从手动到自动，在组装实践中体会到理论的运用，同时提供了安全保障，可在设有机械专业的大专院校或教学机构进行广泛推广应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中空的机械设计基础实验实训平台结构示意图。

图2为实施例中的套垫装配示意图。

图3a为实施例中的套垫主视图。

图3b为图3a中的A向剖视图，具体为套垫颈部的截面示意图。

图4为实施例中的套垫和压板的组合装配示意图。

图5为实施例中的压板结构示意图。

图6为实施例一实验的传动方案示意图。

图7为实施例二实验的传动方案示意图。

图8为实施例三实验的传动方案示意图。

图中标号：

11-展示板，111-模块零部件，12-电控箱，121-仪表，122-显示屏，123-控制模块，124-电源插孔，13-门架；

2-台面，21-T型槽，22-T型螺钉，23-套垫，23’-电机套垫，231-套垫支撑座，232-套垫颈部，233-套垫底座，234-连接螺孔，235-固定螺孔，236-压紧台阶面，24-压板，241-压板固定座，242-压板主体，243-压槽，244-固定孔，25-固定螺母；

31-敞口空柜，32-条盆，33-带门柜，34-抽屉，35-万向轮；

4-光栅围栏；

51-轴承座部件，52-轴部件，53-齿轮部件，54-电刷座，55-电刷部件；

61-电机，62-V带传动机构，62’-链传动机构，63-弹性联轴器，63’-万向联轴节直角传动机构，64-直齿轮副，64’-锥齿轮副，65-制动器，66-轴承座；

71-电机，72-凸缘联轴器，73-摩擦式电磁离合器，74-曲柄摇杆机构，75-牙嵌式电磁离合器，76-十字滑块联轴器，77-链传动机构，78-制动器，79-轴承座，710-电磁离合器电刷。

具体实施方式

参见图1，图示中的一种机械设计基础实验实训平台为本发明的优选方案，具体包括台面2，以及台面上方的展示板11、电控箱12、门架14和台面2底部的敞口空柜31、条盆32、带门柜33、抽屉34、万向轮35等部件。

其中，台面2为实训平台的工作台面，其上设置有呈格栅分布的T型槽21，T型槽21为底部宽、顶部窄、截面呈倒T型的沟槽，通过T型螺钉可将实验用的模块固定在台面2上，若干条纵横交错的T型槽21形成网格格栅分布，提高台面2上固定模块的面积。

机械设计基础实验使用的各个模块的固定安装座放置在台面2上，可通过T型螺钉22、套垫23、套垫23+压板24中的至少两种方式与T型槽22固定。

其中，T型螺钉22可以将直接放置在台面2上的固定安装座与T型槽22固定连接，具体的T型槽和T型螺钉的连接方式可参考机床工作台上的T型槽定位方式。

如图2所示，图示中的轴系传动组件包括轴承座部件51、轴部件52和齿轮部件53，在轴部件52支承装配在两组轴承座部件51上，轴部件52的两端分别装配有齿轮部件53。轴承座部件51作为改轴系传动组件的固定安装座，通过两组套垫23固定支撑在台面2上。

具体结合参见图3a和图3b,套垫23由上至下分为套垫支撑座231、套垫颈部232和套垫底座233，套垫底座233的底面为平面，套垫23通过套垫底座233置于台面2上，套垫支撑座231顶面为平面，用于支撑机械设计基础实验使用的各个模块的固定安装座。在套垫支撑座231的顶部中心设有连接螺孔234，固定安装座通过安装螺钉与套垫支撑座231固定，在套垫底座233底面中心则设有固定螺孔235，T型螺钉22通过固定螺孔235将套垫与T型槽22固定连接，套垫23则置于T型槽周边的台面上。

套垫支撑座231和套垫底座233之间通过同轴的套垫颈部232一体连接，套垫支撑座231和套垫底座233均可采用圆柱体，套垫颈部232的横截面小于套垫支撑座231和套垫底座233，并与套垫底座233的顶面形成压紧台阶面236，压板24通过该压紧台阶面236可将套垫压紧固定在台面2上，实现固定安装座的套垫+压板固定方式。

套垫颈部232截面为对应扳手的非圆截面，通过套垫颈部232可通过扳手实现套垫和T型螺钉之间的锁紧和拆卸。

采用T型螺钉22和套垫23的连接方式，固定安装座的连接安装孔均需要对齐T型槽21，考虑到在实际实验过程中，会有个别模块存在固定附件需要固定安装的情况，本发明还可通过套垫+压板的组合方式实现固定附件在台面任意位置的固定设置。

如图4所示，图示中在轴系传动组件中设置有电磁离合器，电磁离合器的电刷部件55通过电刷座54设置在电磁离合器的一侧，电磁离合器随轴安装，而电刷部件55的位置则需要根据电磁离合器的位置来确定，并且必须要保证电刷部件55与电磁离合器的电性连接，因此不能够完全保证电刷座54能够完全对齐T型槽固定。图4中采用套垫23+压板24的组合方式将电刷座54固定在台面上，具体的，将套垫23的套垫底座233放置在台面上，并将电刷座54固定在套垫23的套垫支撑座231上，然后移动套垫23将电刷部件55与电磁离合器配合后，通过压板24和T型螺钉21配合，将套垫23压紧固定在台面2上。

结合参见图5，图示中的压板24包括压板固定座241和压板主体242；压板固定座241可稳定地放置在台面2上，压板固定座241高度与套垫底座233等高，压板主体241一端与压板固定座241顶部一体固连，另一端搭接在套垫的压紧台阶面236上，在压板主体242该端部设有压槽243，压槽243的空缺截面保证能够容纳套垫的套垫颈部232，同时压槽243具有开口，通过该开口能够将压槽243嵌压在套垫颈部232周边的压紧台阶面246上，实现对套垫23周向的可靠压紧，避免只压紧一侧导致套垫不稳的问题。在压板主体242上设有固定孔244，压板24上设有固定孔244，T型螺钉22穿过固定孔，与固定螺母25配合将压板与T型槽22拉紧固定。该固定孔244为长条腰形孔，能够调节T型螺钉22的位置，使穿过固定孔244的T型螺钉能够与台面上的T型槽对位连接。

如图1所示，台面2的上方通过门架13设有展示板11和电控箱12；展示板11的两面上可拆卸展示设有若干用于机械设计基础实验的模块零部件111，实现对各个模块的零部件进行展示教学，具体的展示方式可参考现有的机械实验台上的展示板，本实施例在此不做赘述。电控箱12固定在展示板11一侧，电控箱12设有用于控制各个模块电控器件的仪表121、显示屏122以及控制模块123，控制模块123可采用PLC，实现机械传动过程中的可编程控制，具体的仪表121、显示屏122以及控制模块123之间的电路连接为现有机械试验台常用的电控技术方案，本实施例在此不做赘述。本发明在门架13的内侧设有与电控箱12通过电路连接的电源插孔124，实验过程中需要接电的模块可直接通过该电源插孔124于电控箱12电连接，避免外接电线导致的不便之处。

本发明在台面2的周边设有光栅围栏4，光栅围栏4的发射端和接收端分别竖直设置在台面2的四角位置，并与控制模块123的急停控制单元通信连接，在实验进入开机运转时，光栅围栏4开启，如实验人员身体某部分进入光栅保护范围内，光栅触发，发出信号只控制模块124，使实验装置停止运转，防止安全事故的发生。

台面2的底部通过柜体支撑；柜体包括敞口空柜31、带门柜33和抽屉34，敞口空柜31上放置有若干条盆32；柜体的底部设有万向轮35。敞口空柜31提供在实验过程中顺手放置各类工具和零部件，可防止其掉落；其他未在展示板上的零部件放入带门柜33中；各类工量具一般存放在抽屉34内。

如《机械设计》教材中的教学要求，应用在本发明的一种机械设计基础实验实训平台中的各个模块包括驱动模块、传动模块和负载模块或/和执行模块，其中驱动模块包括但不限定于各类不同功能的电机，传动模块包括但不限定于各类轴系组件以及齿轮传动机构、链传动机构、带传动机构以及轴系组件之间的各类离合器、联轴器和轴承组件，负载模块包括但不限定于各类摩擦制动器、卷扬机，执行模块包括但不限定于各类机械执行机构，驱动模块的动力通过传动模块传递到负载模块或执行模块进行做功。实验过程中根据教学要求对驱动模块、传动模块、负载模块、执行模块中的各个零部件进行设计选用，并对动力的传递进行控制，这些模块的零部件对应的固定安装座包括电机安装座、传动模块的轴承座、负载模块或执行模块安装座以及各个模块固定附件的安装座。

在实际的实验过程中，根据不同模块的固定安装座的高度，本发明采用若干组不同高度的套垫23，将各个模块设置在设计的传动平面上。

以下结合图6-8中的三个具体的实验方案对本发明作进一步说明。

实施例一

参见图6，图示中为V带传动-弹性联轴器-直齿齿轮传动-制动器的传动设计方案，该套传动方案中的驱动模块为电机61，传动模块包括V带传动机构62、弹性联轴器63、直齿轮副64和若干组轴承座66，负载模块为制动器65，电机61的输出轴通过V带传动机构62连接一组轴系组件，该轴系组件通过弹性联轴器63与直齿轮副64的主动轴连接，直齿轮副64的从动轴与制动器65连接，轴系组件和直齿轮副64的轴均通过轴承座66支承安装，其中电机61和制动器65的安装座均通过T型螺钉22直接固定在台面2的T型槽内，轴承座66则通过套垫23支承在台面2上，并通过T型螺钉22将套垫23与台面2上的T型槽直接固定。由于轴系组件和直齿轮副均位于同一传动平面内，所有的套垫23高度一致。

实施例二

参见图7，图示中为链传动-万向节联轴器直角传动-锥齿轮传动-制动器的传动设计方案，该套传动方案中的驱动模块为电机61、传动模块包括链传动机构62’、万向联轴节直角传动机构63’、锥齿轮副64’和若干组轴承座66，负载模块为制动器65，电机61的输出轴通过链传动机构62’连接一组轴系组件，该轴系组件通过万向联轴节直角传动机构63’与锥齿轮副64’的主动轴连接，锥齿轮副64’的从动轴与制动器65连接，轴系组件和锥齿轮副64’的轴均通过轴承座66支承安装，本实施例在实施例一的基础上，采用了万向联轴节直角传动机构63’、锥齿轮副64’两种垂直传动机构实现了动力传动的转向设计。其中，电机61和制动器65的安装座均通过T型螺钉22直接固定在台面2的T型槽内，轴承座66则通过套垫23支承在台面2上，并通过T型螺钉22将套垫23与台面2上的T型槽直接固定。由于轴系组件和直齿轮副均位于同一传动平面内，所有的套垫23高度一致。

实施例三

参见图8，图示中为一综合型传动实验方案，该套方案中的驱动模块为电机7，通过传动模块分别驱动一个执行模块和负载模块，传动模块采用一分动齿轮副与电机7连接，分出两条传动路线，其中一条传动路线上的轴系组件通过设置摩擦式电磁离合器73连接至执行模块的曲柄摇杆机构74，另一条传动路线上的轴系组件上依次设置有牙嵌式电磁离合器75、十字滑块联轴器76，然后通过链传动机构77连接至负载模块的制动器78，两组传动路线的轴系组件均通过轴承座66支承安装。

其中，曲柄摇杆机构74和制动器78的安装座均通过T型螺钉22直接固定在台面2的T型槽内，本实施例中采用了两种高度的套垫，其中，电机71为了保证与传动模块的传动平面对齐，通过较矮的电机套垫23’支承在台面2上，两组传动路线上位于同一传动平面上，所有的轴承座78可通过较高的套垫23支承在台面2上，并通过T型螺钉22将套垫23与台面2上的T型槽直接固定。本实施例中的摩擦式电磁离合器73和牙嵌式电磁离合器75均包含有电磁离合器电刷710，两组电磁离合器电刷710分别通过电刷座安装在对应电磁离合器的两侧，电刷座则分别通过套垫23支承设置，由于电磁离合器电刷710需要保持与电磁离合器的电性连接，因此电刷座的位置不能够与台面上的T型槽对齐，支承电刷座的套垫23则通过压板24压紧固定在台面2上。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.机械设计基础实验实训平台，其特征在于：所述实训平台的台面(2)上设有呈栅格分布的T型槽(21)，所述机械设计基础实验使用的各个模块的固定安装座通过T型螺钉(22)、套垫(23)、套垫(23)+压板(24)中的至少两种方式与T型槽(22)固定；

所述T型螺钉(22)将直接放置在台面(2)上的固定安装座与T型槽(22)固定连接；

所述套垫(23)将固定安装座支撑在台面(2)上，包括一体连接的套垫支撑座(231)和套垫底座(233)，所述套垫支撑座(231)顶部设有连接螺孔(234)，用于与固定安装座的安装螺钉固定连接，所述套垫底座(233)底面设有固定螺孔(235)，所述T型螺钉(22)通过固定螺孔(235)将套垫与T型槽(22)固定连接；

所述压板(24)通过T型螺钉(22)将套垫(23)直接压紧固定在台面(2)上。

2.根据权利要求1所述的机械设计基础实验实训平台，所述套垫支撑座(231)和套垫底座(233)之间通过同轴的套垫颈部(232)一体连接，所述套垫颈部(232)的横截面小于套垫支撑座(231)和套垫底座(233)，并与套垫底座(233)的顶面形成压紧台阶面(236)，所述压板(24)通过该压紧台阶面(236)将套垫压紧固定在台面(2)上。

3.根据权利要求2所述的机械设计基础实验实训平台，所述套垫颈部(232)截面为对应扳手的非圆截面。

4.根据权利要求2所述的机械设计基础实验实训平台，所述压板(24)包括压板固定座(241)和压板主体(242)；

所述压板固定座(241)放置在台面(2)上，高度与套垫底座(233)等高，所述压板主体(241)一端与压板固定座(241)顶部一体固连，另一端搭接在套垫的压紧台阶面(236)上，所述压板主体(242)上设有固定孔(244)，所述压板(24)上设有固定孔(244)，所述T型螺钉(22)穿过固定孔，与固定螺母(25)配合将压板与T型槽(22)拉紧固定。

5.根据权利要求4所述的机械设计基础实验实训平台，所述压板主体(242)的端部设有压槽(243)，所述压槽(243)嵌压在套垫颈部(232)周边的压紧台阶面(246)上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的机械设计基础实验实训平台，所述机械设计基础实验使用的各个模块包括驱动模块、传动模块和负载模块或/和执行模块，所述固定安装座包括驱动模块安装座、传动模块的轴承座、负载模块或执行模块安装座以及各个模块固定附件的安装座。

7.根据权利要求6所述的机械设计基础实验实训平台，采用若干组不同高度的套垫(23)，将各个模块设置在设计的传动平面上。

8.根据权利要求7所述的机械设计基础实验实训平台，所述台面(2)的上方通过门架(13)设有展示板(11)和电控箱(12)；

所述展示板(11)上可拆卸展示设有若干用于机械设计基础实验的模块零部件(111)；

所述电控箱(12)设有用于控制各个模块电控器件的仪表(121)、显示屏(122)以及控制模块(123)；

所述门架(13)的内侧设有与电控箱(12)通过电路连接的电源插孔(124)。

9.根据权利要求8所述的机械设计基础实验实训平台，所述台面(2)的周边设有光栅围栏(4)，所述光栅围栏(4)的发射端和接收端分别竖直设置在台面(2)的四角位置，并与控制模块(123)的急停控制单元通信连接。

10.根据权利要求9所述的机械设计基础实验实训平台，所述台面(2)的底部通过柜体支撑设置；

所述柜体包括敞口空柜(31)、带门柜(33)和抽屉(34)，所述敞口空柜(31)上放置有若干条盆(32)；

所述柜体的底部设有万向轮(35)。