新工科?智能+機(jī)械（電）工程教育綜合創(chuàng)新平臺(tái)

（新工科 機(jī)械傳動(dòng)綜合創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)）

機(jī)械可視化分析實(shí)訓(xùn)系統(tǒng) 機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 機(jī)械傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 

型號(hào)：ZL-NE25A

新工科專業(yè)是以智能制造、云計(jì)算、人工智能、機(jī)器人等用于傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造，相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。

一、工程平臺(tái)簡介

中良川工-新工科?智能+機(jī)械（電）工程教育綜合創(chuàng)新平臺(tái)（型號(hào)：ZL-NE25A）是為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略及教育部推進(jìn)的新工科建設(shè)，探索領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)、為了滿足新工科建設(shè)中“機(jī)械（電）工程教育綜合創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)教學(xué)和科研實(shí)訓(xùn)要求”，培養(yǎng)具備工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力而研發(fā)的高性能、模塊化、開放式新型工程實(shí)踐平臺(tái)，是學(xué)校新工科建設(shè)、專業(yè)評(píng)估、科研測(cè)試、工程認(rèn)證和工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)的理想工程教育實(shí)踐平臺(tái)。

新工科建設(shè)在某種意義上來說就是中國高等教育的改革開放。隨著第四次工業(yè)革命推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)變革速度非?？?，大學(xué)尤為需要在一些與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合的專業(yè)課程上加強(qiáng)與企業(yè)合作，中良川工作為新工科建設(shè)的先行實(shí)踐者，在行業(yè)內(nèi)率先開發(fā)出了滿足新工科建設(shè)的機(jī)械（電）工程教育綜合創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，該平臺(tái)基于先進(jìn)測(cè)試技術(shù)、互（物）聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，以各類典型機(jī)械傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及傳感器等為主要實(shí)踐對(duì)象，通過不同復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的測(cè)控方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置的組裝及調(diào)試、測(cè)試方法的選擇及應(yīng)用、數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)的分析等，使學(xué)生更加直觀地理解和掌握各種機(jī)械傳動(dòng)的原理和特點(diǎn)、典型電機(jī)控制技術(shù)、常用傳感器使用方法和測(cè)試原理、虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，改變了以往以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的單一化傳統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑跐M足各類(型)齒輪、帶、鏈的性能測(cè)試與工程教育需求的同時(shí)，更加注重對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、科學(xué)研究能力等方面的全方位培養(yǎng)。

工程實(shí)訓(xùn)（實(shí)踐）教學(xué)是專業(yè)教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程實(shí)際問題的能力及綜合創(chuàng)新能力起著關(guān)鍵的作用。該平臺(tái)具有多種功能模塊，主要針《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)電一體化技術(shù)》、《測(cè)試技術(shù)》、《控制技術(shù)》、《傳感技術(shù)》、《機(jī)器人技術(shù)》等課程提供不同教學(xué)實(shí)訓(xùn)解決方案，可以滿足不同機(jī)械類相關(guān)學(xué)科的工程實(shí)訓(xùn)、科研測(cè)試的特性化需求。

該平臺(tái)的核心部分均為我公司自主研發(fā)，已經(jīng)申請(qǐng)了多項(xiàng)國家專利，并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

二、適用于工程教育實(shí)訓(xùn)/科研測(cè)試范圍

該平臺(tái)采用可自主拼接的模塊化結(jié)構(gòu)，由不同種類的電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置、加載裝置、傳感器和工控機(jī)等模塊組成，學(xué)生可以根據(jù)選擇或設(shè)計(jì)的工程實(shí)訓(xùn)類型、方案和內(nèi)容，自己動(dòng)手進(jìn)行傳動(dòng)連接、安裝、調(diào)試和測(cè)試，進(jìn)行控制實(shí)訓(xùn)、原理性實(shí)訓(xùn)、綜合性實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新性實(shí)訓(xùn)以及研究測(cè)試等。

三、平臺(tái)主要特點(diǎn)

     1、可完成50余種機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的拼裝測(cè)控工程實(shí)訓(xùn)，是一款完全集成了先進(jìn)傳感技術(shù)、互（物）聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、控制技術(shù)及測(cè)試技術(shù)的綜合測(cè)控工程實(shí)踐平臺(tái)；

2、平臺(tái)已申報(bào)多項(xiàng)國家發(fā)明專利和軟件著作權(quán)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；

3、安裝平臺(tái)由工業(yè)鋁型材拼接而成，可以實(shí)現(xiàn)各類齒輪、帶、鏈傳動(dòng)的任意調(diào)整，搭接靈活，可拼裝平行軸減速器、十字交差軸的各種傳動(dòng)裝置；

4、該平臺(tái)及拼接方式具有設(shè)計(jì)巧妙，調(diào)節(jié)靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，元件通用性和互換性好等優(yōu)點(diǎn)； 

5、先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)等也可以應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的控制工程實(shí)訓(xùn)；

6、具有符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)的完善安全保護(hù)措施，可有效防止意外，確保工程實(shí)訓(xùn)人員的人身安全；

7、全過程的三維動(dòng)態(tài)虛擬仿真演示指導(dǎo)實(shí)體實(shí)訓(xùn)；

8、首次實(shí)現(xiàn)了全開放及遠(yuǎn)程互聯(lián)功能，指紋簽到技術(shù)可有效防止學(xué)生逃課；

9、配有完備的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、實(shí)訓(xùn)課程、實(shí)訓(xùn)報(bào)告模板等；

10、除工程教學(xué)實(shí)訓(xùn)外，還可用于科研和生產(chǎn)測(cè)試，對(duì)各種新型減速器等進(jìn)行性能參數(shù)測(cè)試。

四、平臺(tái)構(gòu)成

   實(shí)訓(xùn)臺(tái)架：臺(tái)面采用優(yōu)質(zhì)工業(yè)鋁型材全拼接結(jié)構(gòu)（也可以定制其他結(jié)構(gòu)），骨架采用優(yōu)質(zhì)鋼板經(jīng)過機(jī)械加工成型，外表面噴涂彩色環(huán)氧聚塑，底座配有帶定位萬向輪，整體堅(jiān)固耐用、穩(wěn)定可靠、美觀大方，移動(dòng)方便；

控制系統(tǒng)：高性能工業(yè)級(jí)平板電腦、LCD液晶顯示屏（可選：觸摸式）、變頻器、信號(hào)變換及采集模塊、電源；

驅(qū)動(dòng)裝置：可根據(jù)需要配備直流電機(jī)、交流電機(jī)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)；

傳動(dòng)裝置：提供多種齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)；

檢測(cè)裝置：提供轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、噪音傳感器、加速度傳感器、指紋傳感器、接近傳感器、光學(xué)傳感器等；

輔助裝置：提供扭矩加載器、聯(lián)軸器、負(fù)載裝置等；

配套軟件：虛擬仿真演示、測(cè)控及數(shù)據(jù)分析軟件；

配套資料：說明書、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、實(shí)訓(xùn)報(bào)告模板。

五、工程教育可開設(shè)項(xiàng)目

1.  齒輪、帶、鏈傳動(dòng)綜合工程實(shí)訓(xùn)

1.1  齒輪傳動(dòng)工程實(shí)訓(xùn)

（1）了解幾大類齒輪傳動(dòng)的原理；

（2）了解齒輪傳動(dòng)測(cè)試的基本原理、特點(diǎn)及測(cè)定齒輪傳動(dòng)效率、回程誤差、振動(dòng)、噪音、溫升的方法和原理；

（3）能通過改變載荷，測(cè)出不同負(fù)載下的傳動(dòng)效率、功率、振動(dòng)、噪音、回程誤差、溫升；

（4）通過實(shí)訓(xùn)結(jié)合理論能了解不同傳動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)；

  （5）了解功率損耗的特點(diǎn)。

1.2  帶傳動(dòng)工程實(shí)訓(xùn)

（1）了解帶傳動(dòng)測(cè)試的結(jié)構(gòu)及工作原理；

（2）掌握轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、滑差率的測(cè)量方法；

（3）觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象；

（4）了解帶的預(yù)緊力、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的改變對(duì)帶傳動(dòng)能力的影響，測(cè)繪出滑差率曲線。

1.3  鏈傳動(dòng)工程實(shí)訓(xùn)

（1）了解鏈傳動(dòng)測(cè)試的結(jié)構(gòu)及工作原理；

（2）通過測(cè)試實(shí)訓(xùn)，掌握鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)；

（3）掌握轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法；

（4）了解主、從動(dòng)輪齒數(shù)、轉(zhuǎn)速對(duì)不均勻系數(shù)的影響；

（5）了解分析鏈傳動(dòng)多邊形效應(yīng)。

2.  機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的拼接工程實(shí)訓(xùn)

    根據(jù)工程實(shí)訓(xùn)要求可以完成各種驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、傳感器、負(fù)載裝置的搭接組裝及調(diào)整工作，使學(xué)生建立起清晰的機(jī)械裝配、安裝調(diào)整及同軸度、平行度等形位公差的概念，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理課程的理解和掌握。

3.  傳感器信號(hào)采集與處理工程實(shí)訓(xùn)

根據(jù)工程實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，檢查測(cè)試傳感器是否放在正確的位置，傳感器工作是否正常，更正其中錯(cuò)誤的放置方法和位置；獲得對(duì)各種傳感器測(cè)試方法及原理的認(rèn)知，掌握各種常見傳感器信號(hào)采集與處理的方法與技術(shù)；傳感器涵蓋常用各類轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、噪音傳感器、加速度傳感器、指紋傳感器、接近傳感器、光學(xué)傳感器等。

4.  電機(jī)控制工程實(shí)訓(xùn)

完成各種電機(jī)的接線工作及空轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠區(qū)分各種常見電機(jī)的使用方法和控制原理，理解和掌握控制電機(jī)、變頻技術(shù)等相關(guān)電機(jī)常見控制方法。

5.  二次開發(fā)工程實(shí)訓(xùn)

六、工程平臺(tái)外形結(jié)構(gòu)

中良川工-“新工科●智能+機(jī)械（電）工程教育綜合創(chuàng)新平臺(tái)”采用了模塊化結(jié)構(gòu)及目前先進(jìn)技術(shù)的零部件，由驅(qū)動(dòng)模塊、傳動(dòng)模塊、支撐聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊、加載模塊、測(cè)試模塊、控制模塊、工具模塊及實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)處理模塊搭接而成。

七、配套軟件

7.1虛擬仿真演示

在機(jī)械原理和機(jī)械傳動(dòng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)過程中，為解決學(xué)生對(duì)于各類機(jī)械傳動(dòng)原理的直觀形象理解的問題，開發(fā)了專業(yè)的實(shí)訓(xùn)虛擬仿真演示軟件，虛擬仿真演示開闊了學(xué)生的視野，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和提高學(xué)習(xí)興趣大有幫助。

1. 結(jié)構(gòu)展示：對(duì)設(shè)備不可見的部分，如封裝在金屬殼體中的齒輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，通過三維動(dòng)畫揭示部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使學(xué)生可以360度直觀觀察部件的組成，從而了解其工作原理。

2. 概念理解：對(duì)一些機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中的相對(duì)比較抽象和難以理解的概念，通過專門的概念動(dòng)畫演示，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。

3. 模擬運(yùn)行：指導(dǎo)學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程中的部件裝配，協(xié)助學(xué)生查找并解決實(shí)訓(xùn)中所出現(xiàn)的各種問題及故障，觀察各種復(fù)雜機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真運(yùn)行效果，隨時(shí)觀察各部件運(yùn)行的狀態(tài)，使實(shí)訓(xùn)過程一目了然，理解各種機(jī)械傳動(dòng)裝置的區(qū)別及聯(lián)系。

7.2測(cè)控軟件

軟件系統(tǒng)基于專業(yè)工控開發(fā)平臺(tái)LabVIEW設(shè)計(jì)，采用了圖形模式的人機(jī)交互接口界面, 主要功能模塊為系統(tǒng)登錄模塊、齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)模塊、鏈傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)模塊、帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)模塊、實(shí)驗(yàn)參數(shù)配置模塊及實(shí)時(shí)幫助模塊等；軟件功能框圖如圖所示, 其中的關(guān)鍵技術(shù)在于軟件系統(tǒng)的架構(gòu)及實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。

八、部分典型工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目（根據(jù)具體配置選擇相應(yīng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目）

（一）典型單級(jí)傳動(dòng)工程實(shí)訓(xùn)

(1) 圓柱齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(2) 平帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(3)同步帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(4)鏈傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

（二）多級(jí)組合傳動(dòng)工程實(shí)訓(xùn)

(1)平帶--圓柱齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)：

(2)同步帶--圓柱齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(3)鏈-圓柱齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(4)V帶-圓柱齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(5)V帶-鏈傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(6)同步帶-鏈傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(7)平帶-鏈傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(8)擺線針輪傳動(dòng)-圓柱齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(9)鏈傳動(dòng)-圓柱齒輪實(shí)訓(xùn)

(10)平帶傳動(dòng)-圓柱齒輪實(shí)訓(xùn)

(11)同步帶傳動(dòng)-圓柱齒輪實(shí)訓(xùn)

(12)V帶傳動(dòng)-圓柱齒輪實(shí)訓(xùn)

(13)擺線針輪-平帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(14)擺線針輪-同步帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(15)擺線針輪-鏈傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(16)擺線針輪-V帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(17)平帶傳動(dòng)-擺線針輪實(shí)訓(xùn)

(18)同步帶傳動(dòng)-擺線針輪實(shí)訓(xùn)

(19)鏈傳動(dòng)-擺線針輪實(shí)訓(xùn)

(20)V帶傳動(dòng)-擺線針輪實(shí)訓(xùn)

(21)圓柱齒輪-鏈傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(22)圓柱齒輪-平帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(23)圓柱齒輪-同步帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(24)圓柱齒輪-V帶傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)

(25)鏈傳動(dòng)-蝸輪蝸桿實(shí)訓(xùn)

(33)學(xué)生還可根據(jù)自己的拼裝方案進(jìn)行任意組裝，聯(lián)軸器可根據(jù)需要更換。

（三）機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的拼接工程實(shí)訓(xùn)（選配）

通過項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)主要培養(yǎng)學(xué)生識(shí)讀裝配圖和零件圖;機(jī)械部件的裝配與調(diào)整；電氣控制線路的設(shè)計(jì)與維修；變頻器、伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用；機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與整機(jī)運(yùn)行等能力，提高學(xué)生機(jī)電設(shè)備工藝裝配與實(shí)施、機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試和維修、機(jī)械設(shè)備電氣控制、機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制、基層生產(chǎn)管理等崗位的能力。

（四）傳感器信號(hào)采集與處理工程實(shí)訓(xùn)（選配）

通過項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)各類傳感器的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算機(jī)采集及處理的能力，理解并完成主流的傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換，理解傳感器工程量與實(shí)際物理量的關(guān)系，掌握常見傳感器不同類型信號(hào)的采集方法。

（五）電機(jī)控制工程實(shí)訓(xùn)（選配）

通過項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)常見的各類電機(jī)（如直流電機(jī)、交流電機(jī)、伺服電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)等）使用場(chǎng)合及控制方法的了解，并掌握電機(jī)的不同控制方式及工作模式。

（六）二次開發(fā)工程實(shí)訓(xùn)（選配）

通過二次開發(fā)工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生加深對(duì)機(jī)電工程實(shí)踐中控制原理的理解，軟件開發(fā)過程的了解，通過特定功能的二次開發(fā)，方便對(duì)原有系統(tǒng)功能的擴(kuò)充，使系統(tǒng)有更高的靈活性，以便適應(yīng)各個(gè)特定需求。

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