多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化</p><p><b>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1前言部分</b></p><p>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)是教師課堂教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量的重要輔助平臺(tái)，教

2、師通過這個(gè)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)媒介平臺(tái)，將原先略顯乏味呆板的理論知識(shí)以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的方式生動(dòng)形象地表述給學(xué)生，營(yíng)造出新型的課堂教育氛圍。學(xué)生通過多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)將學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，提高了自我的實(shí)驗(yàn)操作能力，加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的鞏固，拓展了自身的視野，提升了學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)包括主平臺(tái)和輔助平臺(tái)，系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分、傳動(dòng)部分和加載部分固定在主平臺(tái)上，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在可移動(dòng)的輔助平臺(tái)上，輔助平臺(tái)可以放置在主平臺(tái)的旁側(cè)或后側(cè)，構(gòu)成直線型和折線型布置。

3、這樣可以解決傳動(dòng)部件組合空間安排的局限性，增加傳動(dòng)組合數(shù)目。</p><p>　　21世紀(jì)社會(huì)對(duì)人才的需求不僅要求專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、知識(shí)面廣，而且要求解決實(shí)際問題的能力強(qiáng)。在工程型、研究型大學(xué)的教學(xué)注重知識(shí)的積累同時(shí)，還要加強(qiáng)學(xué)生的思維能力、實(shí)踐能力、開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室作為高等教學(xué)和科研的重要基地，承擔(dān)著培養(yǎng)國(guó)家專門人才對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐能力培養(yǎng)和實(shí)施全面教育、創(chuàng)新教育的重要任務(wù)。如何把學(xué)生推到實(shí)驗(yàn)主體的位置上，

4、充分挖掘和發(fā)揮學(xué)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)他們向自己的未知領(lǐng)域邁進(jìn)是至關(guān)重要的。而實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)室的主要設(shè)備扮演著關(guān)鍵角色。通過系統(tǒng)的教學(xué)訓(xùn)練使學(xué)生掌握各種機(jī)械傳動(dòng)裝置,構(gòu)筑產(chǎn)品研發(fā)的工程思維,對(duì)工程問題綜合分析和評(píng)估。豐富和鞏固理論知識(shí)的同時(shí),確立和強(qiáng)化了學(xué)生的工程回歸意識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的求知欲,體現(xiàn)了“以人為本”的教育理念。由此可見多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)在當(dāng)今的素質(zhì)教育中有著重要的作用，因此開發(fā)出新型的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)有著重大的現(xiàn)實(shí)意義了。</p

5、><p><b>　　2主題部分</b></p><p>　　(一)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展</p><p>　　最初的實(shí)驗(yàn)臺(tái)只是多個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的簡(jiǎn)單的集合，計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得實(shí)驗(yàn)臺(tái)在集成性、可靠性方面有了質(zhì)的發(fā)展，目前先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)大多是集計(jì)算機(jī)硬件、軟件模塊和相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器為一體的綜合實(shí)驗(yàn)裝置，有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)還采用了虛擬仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)有了很高的

6、科技含量。學(xué)科以及專業(yè)的不同，相應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)建原理和組成部分也是不相同的，但大部分的實(shí)驗(yàn)臺(tái)都有兩個(gè)重要的組成部分，即控制部分和數(shù)據(jù)采集部分。不同時(shí)期的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制方式和數(shù)據(jù)采集方式是不同的?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)都加強(qiáng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其中PLC技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)是最常用的技術(shù)之一。目前的實(shí)驗(yàn)臺(tái)大致可分為三大類：數(shù)據(jù)檢測(cè)類實(shí)驗(yàn)臺(tái)、演示類實(shí)驗(yàn)臺(tái)、裝置檢驗(yàn)類實(shí)驗(yàn)臺(tái)。教育科研及機(jī)械工程中常用的實(shí)驗(yàn)臺(tái)有液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)，氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，嵌入式多功能數(shù)字控制綜合

7、實(shí)驗(yàn)臺(tái)，機(jī)電一體化綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)。</p><p>　　氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是以工業(yè)常用氣控系統(tǒng)的行程程序控制、時(shí)間控制為主的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生難確設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試氣壓控制系統(tǒng)的技能，也為科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)裝置。按照氣動(dòng)回路方式的不同分為手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、全氣控式和電控式。目前較為先進(jìn)的是PLC控制的氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，它結(jié)合了氣動(dòng)、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以PLC作為主控單元的電一氣動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而大大簡(jiǎn)化了老式氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的

8、結(jié)構(gòu)，提高了可靠性，增加了擴(kuò)展、開發(fā)的柔性度。液壓與氣動(dòng)控制一樣在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過對(duì)泵和閥的控制實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)，傳統(tǒng)的液壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多由繼電器電路控制，自動(dòng)化程度低，而且液壓回路實(shí)現(xiàn)單一。為適應(yīng)各類教學(xué)科研及機(jī)械工程對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求的也不斷提高，利用先進(jìn)的控制技術(shù)(如PLC技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)等)開發(fā)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)或?qū)υ袑?shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行技術(shù)改造。將液壓技術(shù)與先進(jìn)的控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化程度極大提高。</p

9、><p>　　可見，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，增加了實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)的手段和方法。同時(shí)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是以各學(xué)科的發(fā)展為基礎(chǔ)的。學(xué)科的發(fā)展必然要有實(shí)驗(yàn)的保證，這就也為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的建設(shè)提出了更高的要求。目前的實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有以下的特點(diǎn)：（1）在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大。已由從實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制部分、數(shù)據(jù)采集部分?jǐn)U大到實(shí)驗(yàn)過程的演示部分，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬儀器和虛擬實(shí)驗(yàn)概念的提出又為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展提供了新的舞臺(tái)。

10、（2）為了便于觀察實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可視化是其發(fā)展的一個(gè)重要方向。（3）由于學(xué)科的交叉滲透性越來越強(qiáng)，出現(xiàn)了具有多功能的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，此類實(shí)驗(yàn)臺(tái)不僅可做專業(yè)實(shí)驗(yàn)又可做相近專業(yè)的實(shí)驗(yàn)，大大滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。（4）實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)備要為科研服務(wù)的思想．實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能性能參數(shù)大都能滿足一般性科研工作的要求，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)有了更廣泛的適應(yīng)性。</p><p>　　(二)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展方向</p>

11、;<p>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)將會(huì)向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬儀器技術(shù)代表了未來實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展方向，工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)將虛擬儀器技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天、通訊、生物醫(yī)學(xué)、地球物理、電子、機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)行工程技術(shù)工作和科學(xué)研究。具有虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：(1)可操作性用計(jì)算機(jī)虛擬儀器代替昂貴易損的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使用者操縱計(jì)算機(jī)鍵盤可反復(fù)調(diào)整儀器各部位，屏幕實(shí)時(shí)以動(dòng)畫畫面顯示儀器的各種指示及儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)作

12、。(2)可設(shè)計(jì)性在利用虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，允許用戶自行設(shè)定各種實(shí)驗(yàn)的初始參數(shù)，調(diào)整儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過屏幕觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析判斷。良好的交互性實(shí)驗(yàn)不是一種單純的操作訓(xùn)練，操作者通過實(shí)驗(yàn)需要理解實(shí)驗(yàn)思想，在做仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)參數(shù)的不同設(shè)定和操作儀器過程中，能很直觀地觀察和理解其物理意義。同時(shí)還可調(diào)用專家系統(tǒng)對(duì)操作者的操作、參數(shù)設(shè)定進(jìn)行指導(dǎo)和評(píng)估，使專家的指導(dǎo)與學(xué)生的獨(dú)立思考步步緊扣，生動(dòng)地把教與學(xué)融于一體。仿真實(shí)驗(yàn)雖然能夠較好地滿足新的教育需

13、求，但由于受虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的限制，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谀壳斑€難以完全取代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，這是由于實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性的特點(diǎn)決定的。</p><p>　?。ㄈ?shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題</p><p>　　(1)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)用性和安全性,針對(duì)主要服務(wù)于學(xué)生而設(shè)計(jì)的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，須將安全放在首位，因此在設(shè)計(jì)過程中需盡可能注意提高桿件的可靠性，盡可能的避免用到較高的電壓及尖銳器材，通過科學(xué)的方法提高安全性能

14、，既然是學(xué)生使用，因此我們必須要發(fā)揮此實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)用性，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生增長(zhǎng)實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，提高實(shí)踐能力，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)習(xí)興趣。</p><p>　　(2)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)型的綠色設(shè)計(jì)在當(dāng)今社會(huì)深受歡迎，因?yàn)樗宰钌俚馁Y源，對(duì)環(huán)境最小的影響制造了性價(jià)比最高的產(chǎn)品，且還增加了資源回收率，資源回收利用又減少了對(duì)現(xiàn)成資源的攝取，如此科學(xué)的循環(huán)更好的響應(yīng)了國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。</p><

15、p><b>　　3總結(jié)部分</b></p><p>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的不斷發(fā)展和完善將提供學(xué)生更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，增加參加實(shí)驗(yàn)的次數(shù)及質(zhì)量有助于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，提高學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生潛能，使學(xué)生將課堂的理論知識(shí)于實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)習(xí)進(jìn)入了另一個(gè)深度，更好的推動(dòng)高等院校的科研及教學(xué)發(fā)展。多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)將會(huì)有一個(gè)美好的前景，在如今大學(xué)教育中，數(shù)字化、智能化新型多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)將陸續(xù)出現(xiàn)，大大

16、提高了實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施。在當(dāng)今國(guó)家科教興國(guó)戰(zhàn)略下，高素質(zhì)高能力的人才是社會(huì)發(fā)展強(qiáng)有力的助推器，多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)將在自己的領(lǐng)域發(fā)揮其重要的催化劑作用。</p><p><b>　　4參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]楊洋，李曉利，焦洪杰.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2004, 21(6): 29—33.</p><

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