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《机械系统设计》实验指导书11《机械系统设计》实验指导书适用专业:机械设计制造及其自动化课程代码:8202011学时:6学分:编写单位:机械设计与制造系编写人:喻俊馨审核人:审批人:《机械系统设计》实验指导书22目录实验一CA6140车床的传动系统和操纵系统实验（01）.............................................................................1实验二捆扎机控制系统及执行系统实验（02）...........................................................................................2实验三节能灯吹泡机方案设计实验（03）...................................................................................................7参考文献...............................................................................................................................................................8《机械系统设计》实验指导书11实验一CA6140车床的传动系统和操纵系统实验（01）一、实验目的和任务通过实验使学生能够进一步增进对机械传动系统和操纵系统的理解，了解机械运动系统在整个机械系统中的的作用与地位，使学生的综合素质得到提高。二、实验原理机械传动系统与操纵系统设计方法。三、实验要求分组（最好2～3人）或个人完成实验，独立完成实验报告。四、实验类型、性质与学时类型：验证性质：选开五、实验步骤1、仔细观察CA6140的主轴箱，了解从Ⅰ轴到Ⅴ轴的传动。2、根据所学知识，深刻体会改传动系统的设计主要遵循了哪些设计原则和基本要求；3、动手操作此机床的六速变速机构，观察此操纵机构的组成、结构和变速原理；4、仔细观察该操纵系统是否有互锁机构。如果有，它有什么作用，其工作原理是什么？六、实验报告实验报告必须包含的内容：1、自己所作的主要实验操作步骤或过程；2、画出CA6140主传动系统图；3、传动和操纵系统的主要设计要求；4、六速变速机构的操纵原理及结构；5、画出该机床操纵系统的安全保护装置，并阐述其工作原理。2实验二捆扎机控制系统及执行系统实验（02）一、实验目的和任务通过对钞票捆扎机的组成、捆扎工艺进行分析，认识捆扎机的作用和类型，了解其工作原理，熟悉捆扎包装工艺流程。进一步理解机械控制系统和执行系统的功能。二、实验仪器、设备及材料捆钞机是金融系统中的办公用品，其功能是将现钞打把(每百张纸币为一把)、打捆(每十把为一捆)，以便进行现钞的清点、运输和保存。国内的捆钞机主要分为三类。第一类是机械式的，即通过杠杆、螺旋或液压机械按压后由手工捆扎，因此工作人员劳动强度较大，且操作不规范。第二类是半自动的，即用电脑控制实现其中连续的一个或两个动作，然后在工作人员配合下完成捆钞。第三类捆钞机是全自动的，由工作人员把捆扎的现金放在工作台上，按下自动捆扎键后，自动捆钞机将完成全部动作。采用全自动方式可以真正地把操作人员从重复的劳动中解放出来，同时大大提高效率。图2-1KXJ-30型的外型图《机械系统设计》实验指导书33技术指标KXJ-30型特点技术指标设计先进、结构合理集机、光、电为一体，电脑程控。无烟无味，符合环保要求。工作电源：单相220V/50HZ功率：500W最小捆扎范围（长×宽×高）：110×57×80mm最大捆扎范围（长×宽×高）：180×80×130mm捆扎速度：每捆＜18秒压紧力：＞5000N捆紧力：＞200N捆扎带规格（宽×厚）：12×0.3mm外形尺寸（长×宽×高）：530×545×1230mm设备净重：118kg操作简单、自动化程度高一次定位，三道捆扎全自动完成。即触按开关一次，完成压紧、捆扎、转向等全部动作。捆扎速度快每捆仅需30秒，捆扎速度国内领先。捆扎结实可靠压得紧、捆扎力大，不损纸币。五点交叉全部烫合，保证线捆安全，符合入库标准。造型精致实用外观设计享有国家专利，体积小巧，操作舒适。质量稳定、故障率低生产过程实行严格质量管理，产品经专家鉴定，主要性能指标已达到国际先进水平，，经久耐用，故障少，易维护。三、实验原理现以五点式自动捆钞机为例说明其工作原理。五点式全自动捆钞机连续捆钞的动作可以分为两步：第一步把现钞进行横向捆扎，第二步将现钞进行两次纵向捆扎。具体实现过程如下：(1)将现钞放在工作台上，按下自动捆扎键，压币电机开始动作，将现钞压紧。当检测到现钞被压紧时，压币电机停止工作。(2)启动进带电机，进带机构开始进带，当带头碰到带道上的“进带到位”行程开关时，进带电机停止工作。同时，凸轮电机开始动作，将带头压住。压好带头后，凸轮电机停止转动。(3)进带电机反转紧带，将带抽紧，当检测到带被抽紧时，进带电机停止工作。同时，凸轮电机开始工作，带动焊接头将带焊接好，焊完后凸轮电机又带动切刀将带切断，当检测到凸轮电机达到初始位置时，凸轮电机停止工作。焊接点如图2-2(a)中①所示。(4)压币电机反转，当工作台下降到一定程度时，压币电机停止转动。同时，机械手电机带动机械手左转。当检测到现钞已被放置成纵向时，机械手电机停止工作。(5)压币电机压币，然后进行进带、压带、紧带，凸轮电机和下焊点电机同时动作，将上下焊点进行焊接。最后进行切带，完成第一个纵向的捆扎。上焊接点如图2-2(a)中②所示，下焊接点如图2-2(b)中④所示。《机械系统设计》实验指导书44(6)机械手将现钞旋转180度后，进行第二次纵向捆扎，第二次捆扎后的上焊点如图2-2(a)中③所示，下焊接点如图2-2(b)中⑤所示。图2-2(a)为焊接完后的现钞正面效果，图2-2(b)为焊接完后现钞的反面效果图，黑点表示焊接点。横向捆扎过程可用图2-3来表示。其中，灰色部分为现钞，细线为捆扎带。2、捆钞机捆扎的包装工艺动作压紧电动机启动压币当检测到币被压紧时电动机停止转动保持压紧状态。横向捆扎，横向进带到一定长度夹紧机构夹住带头，传感器发出命令横向进带电动机反转将带拉紧，传感器检测到拉紧力到一定程度时电动机停止转动但继续保持拉紧状态，此时电热机构迅速对带进行热粘合处理，当电热机构完成粘合后剪刀迅速上升压紧粘合处使其紧密结合，并从粘合结尾处剪断。横向完成后纵向进带电动机进带，横向进带到一定长度夹紧机构夹住带头，传感器发出命令，纵向进带电动机反转将带拉紧，传感器检测到拉紧力到一定程度时电动机停止转动但继续保持拉紧状态，此时电热机构迅速对带进行热粘合处理，当电热机构完成粘合后剪刀迅速上升压紧粘合处使其紧密结合，并从粘合结尾处剪断。压币电动机反转松币捆扎完成。（1）工艺流程图：放入纸币操作指令压币（关闭币窗）横向送带固定带头传感检测（传感检测）纵向送带切割（压紧）熔接电机回转拉紧（收带）（传感检测）固定带头纵向电机回转拉紧（收带）溶接（传感检测）取出捆扎钞票切割（压紧）（传感检测）图2-2现钞捆扎后的效果图图2-3横向捆扎过程《机械系统设计》实验指导书55图2-4捆钞机的工艺流程简图（2）工艺动作分解启动直退凸轮旋转切断直带横带捆扎横进烫合横切横退横带回拉烫头伸出、烫合凸轮旋转、切刀切断横带电机反向旋转横带回拉捆紧纸币松币电机反向币窗开启压币电动机转动币窗关闭、压紧直进烫合直切电机反向旋转直带回拉捆紧纸币带头夹紧烫头伸出、烫合电机转动横带沿带槽送入检测压紧力直带捆扎电机转动横带沿带槽送入带头夹紧图2-5捆钞机的工艺动作分解图3、全自动捆钞机的硬件控制电路框图全自动捆钞机的硬件控制电路主要包括显示部分、键盘部分、电机驱动部分及各个电机的位置检测四大部分。其硬件框图如图3所示。《机械系统设计》实验指导书66四、实验步骤1、分析全自动捆钞机的工艺原理；2、分析全自动捆钞机的工作循环图；3、分析全自动捆钞机的控制系统和执行系统工作原理；4、完成实验报告。五、实验报告要求1、认真做好实验记录；2、写出捆扎机控制系统的作用和主要组成；3、用图形描述捆扎机控制系统的控制原理；4、写出该机执行系统的组成、功能和类型；5、写出机械执行系统设计的主要步骤；6、分析并绘制全自动捆钞机的工作循环图。六、实验注意事项1、在运转当中，应注意机器声音是否谐调，要迅速分清事故前的异常运转声音。2、在进行检查、清扫、修理时应切断机器电源开关。3、未经指导教师同意不得运转机器。图2-6全自动捆钞机的硬件结构框图7实验三节能灯吹泡机方案设计实验（03）一、实验目的和任务通过实验使学生能够以系统的观点从整个系统的角度去发掘机械产品设计的规律和特点，并培养学生的创新意识，使学生的综合素质得到提高。二、实验原理系统设计方法。1、方案设计是机械系统设计的核心环节,是保证设计水平和设计质量的重要阶段。方案设计时，一般先研究设计任务，使其抽象化；再从系统的功能要求出发，构思实现功能的原理和方法；然后确定工艺原理、技术过程，引进技术系统并确定系统边界；分析并确定基本结构布局；最后拟定设计方案，进行方案评价，经过优化筛选，确定能实现预期设计目标的最佳方案。2、总体设计是机械系统内部设计的主要任务之一，也是进行系统工程设计的依据，对于机械系统的方方面面有着重要的影响。在总体设计时要考虑人机系统设计、产品造型设计等，其主要内容包括：总体布置设计（布局设计）、总体主要参数的确定（主要技术参数）、绘制总体设计图（是零部件设计的依据，应完整、正确，并标出重要尺寸）、编写总体设计报告书、技术说明书等文档。三、实验要求分组（最好2～3人）或个人完成节能灯吹泡机实验和总体方案设计，独立完成实验报告。四、实验类型、性质与学时类型：综合、创新性质：选开五、实验步骤1、根据所学知识，对节能灯吹泡机进行总体设计方案，要求按照设计任务抽象化、功能描述、原理方案分析、功能分解与求解、方案评价和总体布局设计等步骤一一进行。2、与同学相互讨论并确定方案；3、与上网搜索到的同类机器进行比较，找出自己设计的方案有哪些不足，有哪些闪光点，并在实验报告中体现出来。《机械系统设计》实验指导书88六、实验报告实验报告必须包含的内容：1、主要的设计步骤或过程，包含必要的图形、形态学矩阵等内容；2、所提出的系统总体布局结构简图；3、从系统的角度对设计结果进行分析；4、将同类机器和自己的设计结果进行比较。参考文献[1]杨汝清主编.现代机械设计——系统与结构.上海：上海科学文献出版社，2000[2]陈守强主编.机械装备导论，西安：西安电子科技大学出版社，2008[3]朱龙根主编.机械系统设计，北京：机械工业出版社：2002