机电产品模型设计及控制指导书

机电产品模型设计及控制

一、实验目的

1.了解常用机械传动机构的形式和使用条件。

2.了解典型机电系统的布置形式及工作原理。

3.了解机械系统的基本运动控制方法。

4.培养综合设计、优化设计机械系统的能力。

5.培养动手能力、创新能力和编程能力。

二、实验原理

本实验使用的器材为德国慧鱼公司出品的“慧鱼创意组合模型”（见附录Ⅳ）。该模型由多种构件组成，通过接口板和计算机相连，使用软件控制模型的运动。

慧鱼创意组合模型提供了工业机器人、移动机器人、实验机器人、仿生机器人、气动机器人等套装产品，这些套件中除了少数特殊零件外（如工业机器人的机械手、移动机器人的车轮、启动机器人的气动元件、实验机器人的链条和齿条等），大部分零件是相同的，可以通用。

慧鱼创意组合模型由各种各样的构件组合拼装而成，因此“构件”是模型的最小组成部分。它的构件大体上可以分为机械构件、电气构件和气动构件3类。

机械构件组要包括六面拼接体、连杆、链条、履带、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮）、出轮轴、齿条、蜗轮、蜗杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、齿轮箱等。

电气构件主要包括直流电机、大功率电机、传感器（光敏、热敏、螆敏、小型开关）、灯泡、电磁气阀、直流变压器、可充电电源、红外线遥控装置、电脑接口板（串口、并口、USB端口）、PLC接口板等。

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。

通过以上基本构件，学生可自行设计并组装机电产品模型，并通过软件或高级语言编程控制模型的运动，实现预期的设计目的。

三、实验内容

1.观察慧鱼工业培训模型，了解常用机械传动机构、传感器布置模式、典型机电液系统。

2.遵照实例组装机电产品模型，了解慧鱼创意组合模型的基本使用方法。

四实验步骤

1.观察工业培训模型“带输送带的冲床”

该模型是使用慧鱼创意组合模型拼装而成的，模拟工业现场冲床和输送带相结合实例。传动和检测功能由2个直流电动机、2个小型开关、5个光敏传感器组成（见图7-1）。

图7-1 带输送带冲床

2.观察工业培训模型“三自由度机械手”

该模型是使用慧鱼创意组合模型拼装而成的，模拟工业现场中的三自由度机械手。传动和检测功能由4个直流电动机、8个小型开关组成。机械手的活动范围为：围绕底座在180°范围内旋转，以底座为中心在半径方向上前后移动100mm，高度上进行160mm的升降（见图7-2）。

图7-2 三自由度手

3.观察工业培训模型“气动加工中心”

该模型是使用慧鱼创意组合模型拼装而成的，模拟工业现场中气动加工中心的实例。由1个料仓、1个旋转工作台、1条传送带、1套空气压缩机、3个汽缸、2个直流电动机、2个光敏传感器、9个小型开关组成（见图7-3）。

图7-3 气动加工中心

4.观察工业培训模型“双工作台操作流水线”

该模型是使用慧鱼创意组合模型拼装而成的，模拟工业现场中的加工流水线。工件从输送带一端放入，经过一系列加工后被送到成品区。该模型使用12个传感器、8个电动机实现检测和控制功能（见图7-4）。

图7-4 双工作台操作流水线

5.按样例组装模型，熟悉拼接方法

根据个人兴趣，组装工业机器人、移动机器人、仿生机器人或气动机器人模型1个，熟悉慧鱼模型的零件和拼接方法。

五、思考题

1.简述“带输送带的冲床”的工作过程。

2.简述“三自由度机械手”的工作过程。

3.简述“气动加工中心”的工作过程。

4.简述“双工作台操作流水线”的工作过程。

5.在以上模型中，使用了哪些机械传动方式？