凸轮综合实验教学平台
发布时间：2020-12-15 05:39
凸轮是机械工程的一类重要机构,是机械原理学习的一个重点和难点。实验作为一种实践手段,可以更好地帮助学生学习和理解相关理论。在当前新工科人才培养的大背景下,从凸轮实验教学的内在需求出发,设计开发了参数化凸轮综合实验教学系统。该平台可以提供实验方案设计、实验参数柔性设置、方案检测与评估等各项综合功能,已在项目探究式实验教学中得到了应用,效果良好,值得推广。
【文章来源】：实验技术与管理. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
从动件位移在线测试功能界面
杓撇问?螅?酉吕蠢?檬笛槠教ǖ娜?性配置功能，设置柔性凸轮相关参数、从动件类型、偏置距大校初始任务目标不相同，则每个团队所实现的凸轮系统也不一样，避免了互相抄袭。配置的过程相当于学生根据自己的设计方案个性化加工制造了一个完整的凸轮系统。样机的测试评价在生产实际中是一项非常重要的工作。学生利用实验平台的检测功能输出数据，作为设计的评价依据，并分析数据得到评价结果，确定是否满足设计目标和是否需要继续优化设计。这一过程和工程项目研究也是相一致的。图8为从动件位移在线测试的功能界面，图9为从动件位移规律分析的功能界面。图8从动件位移在线测试功能界面图9从动件位移规律分析功能界面4.3实验教学效果评价利用凸轮综合实验教学平台开展课题探究式实验教学，让学生沉浸到了项目研究的情境中，学生的主动性被激发，在方案设计、论证、实现、测试与验证整个过程中都能积极参与。学生在实验中综合运用所学知识，完成设计任务，配置系统，并且最终通过实验平台对设计结果进行验证、评价。这是一条从完成设计目标到实现最终设计结果的完整项目研究路线，与工程实际中课题研究从设计目标到最终实现的过程是相似的，教学效果是传统实验所不能比拟的。5结语本文从本科机械基础实验教学的综合需求出发，开发了凸轮综合实验教学平台，满足了开设高水平课题式探究型凸轮实验的需要。经过教学实践表明，该实验系统数据可靠、工作稳定，实现了设计开发的预定目标。实验平台的开发还丰富了传统凸轮实验教学的内容，提高了实验的层次。实验中学生参与实验，主动思考问题、解决问题的热情显著提高，获得良好的教学效果。参考文献(References)[1]教育部.“新工科”建设复旦共识[J].高?
峁股杓剖腔?矗其中可调整的机械结构设计和可柔性设置参数的零件单元是实现的核心。2.1柔性可定制凸轮单元对于盘状凸轮来说，凸轮的外轮廓决定了凸轮的运动规律，也是凸轮实验的核心。传统的凸轮实验都是采用定参数设计，凸轮制造完成后参数唯一确定。实验中通过更换凸轮来达到改变参数的目的。在一定设计参数范围内，理论上可设计无限种凸轮，但受加工等因素的制约，真正提供给学生用于实验的凸轮数量非常有限，远远不能一一覆盖对应的设计参数。为此设计实现了满足一定设计约束条件下的实验用柔性可定制凸轮，见图1。图1柔性可定制凸轮凸轮的基圆决定着凸轮外轮廓生成的规律，以及压力角、凸轮尺寸、从动件升程等诸多指标。柔性可设置凸轮通过设置基圆大小来改变相应规律。对于具有典型外轮廓规律的凸轮，可以利用解析法建立得到旋转角度和基圆半径的对应关系，进而得到需要旋转的偏移角度。对于外轮廓规律复杂的凸轮无法利用解析法建立出单一的对应关系，需要多段规律插值，建立出角度与半径大小的对照数据表来确定偏移角度的位置。设定基圆半径大小时，只需把连接有刻度指针的设置轮旋转到某一确定的角度即可实现凸轮的设置。2.2从动件旋转变换单元凸轮常见的从动件包括尖顶、平顶、滚子等类型。不同的从动件工作时所处的摩擦状态不相同，适用的场合也有所不同。根据教学的需要，凸轮实验装置必须满足从动件可以方便更换。从动件的安装匹配精度对后续运行的可靠性以及测量精度影响很大。传统实验台的处理方式是简单的拆卸更换，比较费时费力，处理不好还会带来安装误差，并不利于在实验课上采用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]直动从动件平面移动凸轮机构的动力学优化设计[J]. 朱育权,李大印,尚涵涵. 西安工业大学学报. 2019(05)
[2]偏置直动从动件圆盘凸轮的设计和特性分析[J]. 黄小平,陈宁,许蔷. 现代制造工程. 2019(02)
[3]新工科背景下机械类专业基础课程改革研究[J]. 李秀红,李文辉. 教育理论与实践. 2019(03)
[4]基于AutoCAD与Excel的凸轮轮廓曲线设计[J]. 郑彬,尧遥. 机械管理开发. 2018(11)
[5]机械原理实验教学改革与实践[J]. 徐春明,周艳,孙瑛,蒋国璋,李公法. 大学教育. 2018(11)
[6]基于LabVIEW和SolidWorks的盘形凸轮轮廓线设计研究[J]. 苏超,陆天炜,张丽. 机械. 2018(08)
[7]面向新工业革命的新工科人才素质结构及培养[J]. 姜晓坤,朱泓,李志义. 中国大学教学. 2017(12)
[8]工科何以而新[J]. 李培根. 高等工程教育研究. 2017(04)
[9]“新工科”建设复旦共识[J]. 高等工程教育研究. 2017(01)
[10]机械学科科研项目转化为实验内容的研究[J]. 包海涛,王殿龙,崔岩,朱林剑,高媛,王德伦. 实验室科学. 2016(06)
本文编号：2917751
【文章来源】：实验技术与管理. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
从动件位移在线测试功能界面
杓撇问?螅?酉吕蠢?檬笛槠教ǖ娜?性配置功能，设置柔性凸轮相关参数、从动件类型、偏置距大校初始任务目标不相同，则每个团队所实现的凸轮系统也不一样，避免了互相抄袭。配置的过程相当于学生根据自己的设计方案个性化加工制造了一个完整的凸轮系统。样机的测试评价在生产实际中是一项非常重要的工作。学生利用实验平台的检测功能输出数据，作为设计的评价依据，并分析数据得到评价结果，确定是否满足设计目标和是否需要继续优化设计。这一过程和工程项目研究也是相一致的。图8为从动件位移在线测试的功能界面，图9为从动件位移规律分析的功能界面。图8从动件位移在线测试功能界面图9从动件位移规律分析功能界面4.3实验教学效果评价利用凸轮综合实验教学平台开展课题探究式实验教学，让学生沉浸到了项目研究的情境中，学生的主动性被激发，在方案设计、论证、实现、测试与验证整个过程中都能积极参与。学生在实验中综合运用所学知识，完成设计任务，配置系统，并且最终通过实验平台对设计结果进行验证、评价。这是一条从完成设计目标到实现最终设计结果的完整项目研究路线，与工程实际中课题研究从设计目标到最终实现的过程是相似的，教学效果是传统实验所不能比拟的。5结语本文从本科机械基础实验教学的综合需求出发，开发了凸轮综合实验教学平台，满足了开设高水平课题式探究型凸轮实验的需要。经过教学实践表明，该实验系统数据可靠、工作稳定，实现了设计开发的预定目标。实验平台的开发还丰富了传统凸轮实验教学的内容，提高了实验的层次。实验中学生参与实验，主动思考问题、解决问题的热情显著提高，获得良好的教学效果。参考文献(References)[1]教育部.“新工科”建设复旦共识[J].高?
峁股杓剖腔?矗其中可调整的机械结构设计和可柔性设置参数的零件单元是实现的核心。2.1柔性可定制凸轮单元对于盘状凸轮来说，凸轮的外轮廓决定了凸轮的运动规律，也是凸轮实验的核心。传统的凸轮实验都是采用定参数设计，凸轮制造完成后参数唯一确定。实验中通过更换凸轮来达到改变参数的目的。在一定设计参数范围内，理论上可设计无限种凸轮，但受加工等因素的制约，真正提供给学生用于实验的凸轮数量非常有限，远远不能一一覆盖对应的设计参数。为此设计实现了满足一定设计约束条件下的实验用柔性可定制凸轮，见图1。图1柔性可定制凸轮凸轮的基圆决定着凸轮外轮廓生成的规律，以及压力角、凸轮尺寸、从动件升程等诸多指标。柔性可设置凸轮通过设置基圆大小来改变相应规律。对于具有典型外轮廓规律的凸轮，可以利用解析法建立得到旋转角度和基圆半径的对应关系，进而得到需要旋转的偏移角度。对于外轮廓规律复杂的凸轮无法利用解析法建立出单一的对应关系，需要多段规律插值，建立出角度与半径大小的对照数据表来确定偏移角度的位置。设定基圆半径大小时，只需把连接有刻度指针的设置轮旋转到某一确定的角度即可实现凸轮的设置。2.2从动件旋转变换单元凸轮常见的从动件包括尖顶、平顶、滚子等类型。不同的从动件工作时所处的摩擦状态不相同，适用的场合也有所不同。根据教学的需要，凸轮实验装置必须满足从动件可以方便更换。从动件的安装匹配精度对后续运行的可靠性以及测量精度影响很大。传统实验台的处理方式是简单的拆卸更换，比较费时费力，处理不好还会带来安装误差，并不利于在实验课上采用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]直动从动件平面移动凸轮机构的动力学优化设计[J]. 朱育权,李大印,尚涵涵. 西安工业大学学报. 2019(05)
[2]偏置直动从动件圆盘凸轮的设计和特性分析[J]. 黄小平,陈宁,许蔷. 现代制造工程. 2019(02)
[3]新工科背景下机械类专业基础课程改革研究[J]. 李秀红,李文辉. 教育理论与实践. 2019(03)
[4]基于AutoCAD与Excel的凸轮轮廓曲线设计[J]. 郑彬,尧遥. 机械管理开发. 2018(11)
[5]机械原理实验教学改革与实践[J]. 徐春明,周艳,孙瑛,蒋国璋,李公法. 大学教育. 2018(11)
[6]基于LabVIEW和SolidWorks的盘形凸轮轮廓线设计研究[J]. 苏超,陆天炜,张丽. 机械. 2018(08)
[7]面向新工业革命的新工科人才素质结构及培养[J]. 姜晓坤,朱泓,李志义. 中国大学教学. 2017(12)
[8]工科何以而新[J]. 李培根. 高等工程教育研究. 2017(04)
[9]“新工科”建设复旦共识[J]. 高等工程教育研究. 2017(01)
[10]机械学科科研项目转化为实验内容的研究[J]. 包海涛,王殿龙,崔岩,朱林剑,高媛,王德伦. 实验室科学. 2016(06)
本文编号：2917751
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