机械基础实验室建设初步设计方案
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摘 要：为使机械基础教学过程更形象、更直观，建设机械基础实验室，构建机械基础教具——教学模型、示教板教学资源库、制作机械传动实验台，使机械基础教学更直观、形象，帮助学生理解和运用所学机械知识。
关键词：实验室；设计方案；实验台
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.081
1 实验室建设意义和目的
建设机械基础实验室，主要是构建机械基础教具——教学模型、示教板教学资源库、设计机械传动实验台，其目的是解决机械专业教学抽象、高深、难懂的现状。机械实验室的建设，营造了一个充斥着各种机械的学习环境，教具的制作，则使学生能够进一步观察、了解机械原理，这也是进行教学改革，提升教学质量的一项重要改革。
实验室建设目标：围绕教学这一中心，加强科学研究，且科研为教学服务，通过科研开发出更多具有“设计性、创新性、综合性”的机械实验台，并在教学、科研的过程中将“课、岗、证、赛”更加紧密地联系在一起。
机械基础实驗室将承担机械与自动化系、冶金与工业设计系、华中智能制造学院等三个教学系，《机械基础》、《机械设计基础》、《机械制图》、《零件的测绘与识读》、《机械拆装》等等机械类相关课程的实验，是学生巩固理论知识、加强实践认识、提高动手能力的重要载体。
2 配置方案
实验室按照40-50个学生一班进行实验的标准配备，分12组。
2.1 基础设施
（1）书写板：尺寸4m×1.5m，1张，墨绿色书写彩钢板。（2）展示台：尺寸5.4m×2m×0.7m，1张，钢木混合结构。桌面为三聚氰胺板，美观牢固；桌架和桌腿为钢制部件焊接成型。（3）工作台：尺寸2.44m×1.22m×0.7m，12张，钢木混合结构同展示台。（4）水槽：实验室专用PP水槽，尺寸550mm×450mm×310mm，厚度5-8mm；配套高压三联铜芯包塑水嘴和瓷芯水阀，1套。（5）学生凳：由学校统一购置，50把。（6）模型展示柜：尺寸2m×0.45m×1.6m，2个。钢框架结构，隔板采用三聚氰胺板，共四层、每层层高约0.4m，用来放置演示仪器、学生作品等。
2.2 示教板和模型
（1）连杆机构——自制（示教板、模型）。（2）凸轮机构——自制（示教板、模型）。（3）棘轮机构——自制（模型）。（4）槽轮机构——自制（模型）。（5）螺旋机构——自制（立模）。（6）带传动、链传动、齿轮传动——购买（模型）。（7）联轴器、离合器——自制（模型）。
2.3 机械传动实验台
本实验台是参照工程实践中大型设备进行等比例小型化加工而成，加工出来的设备虽然体积小，但是功能齐全。在设计的过程中，减掉了一些零件（如某些安全护罩），使设备的工作过程能更直观形象地呈现在学生面前。通过观察、研究、组装这些实验设备，使学生把课堂知识形象化、感官化，加深了对机构——连杆机构、凸轮机构、槽轮机构、螺旋机构等机构和带传动、链传动、齿轮传动等传动形式以及轴机轴系部件和各种连接形式等理论知识的理解。开拓思路评价设备运动方案的合理性及方案改进探讨，更贴近于实际，培养学生的机械设计能力及机械结构分析能力，提高利用理论知识解决实际工程问题的能力。
按工作过程分为如下部分：
（1）实训台——采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，采用铸件操作台面，学生可在上面安装和调整各种机械机构。（2）机械传动机构——由同步带传动、链传动、齿轮传动、涡轮蜗杆等传动机构组成；学生可通过各部分之间传动机构的安装、调整与检测，掌握传动机构的装配与调整技能。（3）多级变速箱——双轴三级变速输出，一轴输出带正反转功能，顶部用有机玻璃防护。主要由箱体、齿轮、花键轴、间隔套、键、角接触轴承、深沟球轴承、卡簧、端盖、手动换档机构等组成，可完成多级变速箱的装配工艺实训。（4）二维工作台——主要由滚珠丝杆、直线导轨、台面、垫块、轴承、支座、端盖等组成。分上下两层，上层手动控制，下层由多级变速箱经齿轮传动控制，实现工作台往返运行，工作台面装有行程开关，实现限位保护功能。 （5）减速器——展开式两级圆柱齿轮极速器，设计和制作的过程与毕业设计课程相结合，调高学生的机械设计能力。（6）间歇回转工作台——主要由四槽槽轮机构、蜗轮蜗杆、台面、支架等组成。由多级变速箱经链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动及四槽槽轮机构分度后，实现间歇回转功能。（7）冲床机构——主要由曲轴、连杆、滑块、支架、轴承等组成，与间歇回转工作台配合，实现压料功能模拟。（8）动力源——原动机采用交流减速电机，与之配套有调速器、电源控制箱等。电源控制箱带有调速电机电源接口，行程开关接口等。
2.4 备选实验台（按其传动路线配置）
（1）斗式上料机实验台——电动机-V带传动-蜗轮蜗杆减速器。 路线一：链传动-主轴（安装两个滚筒，滚筒上连接钢丝绳，滚筒转动缠绕钢丝绳，带动料斗上升、下降，实现上料动作）。
路线二：同步齿形带传动-螺旋传动（丝母移动）-控制感应开关，实现料斗上下位置的准确控制。
（2）分度及冲压机床实验台——电动机-空心轴式蜗轮蜗杆减速器-主轴（空心轴与主轴键联接）-盘形凸轮-移动副（凸轮与移动副之间高副联接，移动副的复位通过弹簧实现）。
主轴末端-同步齿形带-圆柱凸轮机构（箱体内）-销柱（工作台下面，与圆柱凸轮机构配合实现分度转动）。
感应开关检测工作台位置后控制气缸完成冲压工作。
3 建设思路
机械基础实验室旨在为机械类课程教学服务，结合实际生产需要制作机械教具，且将实验室的建设过程进一步融入到教学中去，在实践教学中，布置学生进行教具的制作，既促进了实验室的建设、培养了学生的实践操作能力，又提升了教师的机械设计能力，充分发挥了师生的主观能动性。
4 实验室定位
（1）技能竞赛培训基地。（2）产学研综合示范基地。（3）专业课程教学与综合实践基地。（4）创新能力培养基地（创新课程、项目、竞赛）。
参考文献：
[1]北京农业工程大学.农业机械学[M].中国农业机械出版社，1991.
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[3]邓文英，郭晓鹏.金属工艺学[M].高等教育出版社，2000.
[4]刘品，徐晓希.机械精度设计与检测基础[M].哈尔滨工业大学出版社，2004.
[5]孙恒，陈作模.机械原理[M].高等教育出版社，1999.
[6]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社，2000.
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