多功能實驗臺設(shè)計【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p>　　機械設(shè)計制造及自動化</p><p><b>　　多功能實驗臺設(shè)計</b></p><p><b>　　1前言部分</b></p><p>　　多功能實驗臺是教師課堂教學，提升教學質(zhì)量的重要輔助平臺，教

2、師通過這個多功能實驗臺媒介平臺，將原先略顯乏味呆板的理論知識以實驗實踐的方式生動形象地表述給學生，營造出新型的課堂教育氛圍。學生通過多功能實驗臺將學到的理論知識與實踐相結(jié)合，提高了自我的實驗操作能力，加強了對理論知識的鞏固，拓展了自身的視野，提升了學習興趣。實驗臺系統(tǒng)包括主平臺和輔助平臺，系統(tǒng)的驅(qū)動部分、傳動部分和加載部分固定在主平臺上，末端執(zhí)行機構(gòu)固定在可移動的輔助平臺上，輔助平臺可以放置在主平臺的旁側(cè)或后側(cè)，構(gòu)成直線型和折線型布置。

3、這樣可以解決傳動部件組合空間安排的局限性，增加傳動組合數(shù)目。</p><p>　　21世紀社會對人才的需求不僅要求專業(yè)知識扎實、知識面廣，而且要求解決實際問題的能力強。在工程型、研究型大學的教學注重知識的積累同時，還要加強學生的思維能力、實踐能力、開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗室作為高等教學和科研的重要基地，承擔著培養(yǎng)國家專門人才對學生進行實踐能力培養(yǎng)和實施全面教育、創(chuàng)新教育的重要任務(wù)。如何把學生推到實驗主體的位置上，

4、充分挖掘和發(fā)揮學的主動性和創(chuàng)造性，引導他們向自己的未知領(lǐng)域邁進是至關(guān)重要的。而實驗臺作為實驗室的主要設(shè)備扮演著關(guān)鍵角色。通過系統(tǒng)的教學訓練使學生掌握各種機械傳動裝置,構(gòu)筑產(chǎn)品研發(fā)的工程思維,對工程問題綜合分析和評估。豐富和鞏固理論知識的同時,確立和強化了學生的工程回歸意識，激發(fā)了學生的求知欲,體現(xiàn)了“以人為本”的教育理念。由此可見多功能實驗臺在當今的素質(zhì)教育中有著重要的作用，因此開發(fā)出新型的多功能實驗臺有著重大的現(xiàn)實意義了。</p

5、><p><b>　　2主題部分</b></p><p>　　(一)實驗臺的國內(nèi)外發(fā)展</p><p>　　最初的實驗臺只是多個實驗儀器的簡單的集合，計算機技術(shù)的出現(xiàn)使得實驗臺在集成性、可靠性方面有了質(zhì)的發(fā)展，目前先進的實驗臺大多是集計算機硬件、軟件模塊和相關(guān)實驗儀器為一體的綜合實驗裝置，有的實驗臺還采用了虛擬仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使實驗臺有了很高的

6、科技含量。學科以及專業(yè)的不同，相應(yīng)實驗臺的構(gòu)建原理和組成部分也是不相同的，但大部分的實驗臺都有兩個重要的組成部分，即控制部分和數(shù)據(jù)采集部分。不同時期的實驗臺的控制方式和數(shù)據(jù)采集方式是不同的。現(xiàn)在實驗臺的設(shè)計都加強了計算機技術(shù)的應(yīng)用，其中PLC技術(shù)和單片機技術(shù)是最常用的技術(shù)之一。目前的實驗臺大致可分為三大類：數(shù)據(jù)檢測類實驗臺、演示類實驗臺、裝置檢驗類實驗臺。教育科研及機械工程中常用的實驗臺有液壓實驗臺，氣動實驗臺，嵌入式多功能數(shù)字控制綜合

7、實驗臺，機電一體化綜合實驗臺。</p><p>　　氣動實驗臺是以工業(yè)常用氣控系統(tǒng)的行程程序控制、時間控制為主的實驗臺，培養(yǎng)學生難確設(shè)計、安裝、調(diào)試氣壓控制系統(tǒng)的技能，也為科學研究和工程設(shè)計提供實驗裝置。按照氣動回路方式的不同分為手動式、機動式、全氣控式和電控式。目前較為先進的是PLC控制的氣動實驗臺，它結(jié)合了氣動、電子和計算機技術(shù)的優(yōu)點，以PLC作為主控單元的電一氣動閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而大大簡化了老式氣動實驗臺的

8、結(jié)構(gòu)，提高了可靠性，增加了擴展、開發(fā)的柔性度。液壓與氣動控制一樣在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，液壓實驗臺通過對泵和閥的控制實現(xiàn)液壓傳動，傳統(tǒng)的液壓實驗設(shè)備大多由繼電器電路控制，自動化程度低，而且液壓回路實現(xiàn)單一。為適應(yīng)各類教學科研及機械工程對液壓實驗臺要求的也不斷提高，利用先進的控制技術(shù)(如PLC技術(shù)、單片機技術(shù)，微機控制技術(shù)等)開發(fā)新實驗臺或?qū)υ袑嶒炁_進行技術(shù)改造。將液壓技術(shù)與先進的控制技術(shù)有機結(jié)合，實驗臺自動化程度極大提高。</p

9、><p>　　可見，科學技術(shù)的發(fā)展尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展，增加了實驗臺實驗的手段和方法。同時科學技術(shù)的發(fā)展是以各學科的發(fā)展為基礎(chǔ)的。學科的發(fā)展必然要有實驗的保證，這就也為實驗臺的建設(shè)提出了更高的要求。目前的實驗臺具有以下的特點：（1）在實驗臺中計算機技術(shù)的應(yīng)用的范圍日益擴大。已由從實驗臺的控制部分、數(shù)據(jù)采集部分擴大到實驗過程的演示部分，計算機虛擬技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬儀器和虛擬實驗概念的提出又為實驗臺的發(fā)展提供了新的舞臺。

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

11、;<p>　　多功能實驗臺將會向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，虛擬實驗和虛擬儀器技術(shù)代表了未來實驗技術(shù)的發(fā)展方向，工業(yè)發(fā)達的國家已經(jīng)將虛擬儀器技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天、通訊、生物醫(yī)學、地球物理、電子、機械等各個領(lǐng)域，進行工程技術(shù)工作和科學研究。具有虛擬仿真技術(shù)的實驗臺具有以下幾種優(yōu)點：(1)可操作性用計算機虛擬儀器代替昂貴易損的實驗設(shè)備，使用者操縱計算機鍵盤可反復調(diào)整儀器各部位，屏幕實時以動畫畫面顯示儀器的各種指示及儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動作

12、。(2)可設(shè)計性在利用虛擬儀器進行實驗時，允許用戶自行設(shè)定各種實驗的初始參數(shù)，調(diào)整儀器進行實驗，通過屏幕觀察實驗現(xiàn)象，分析判斷。良好的交互性實驗不是一種單純的操作訓練，操作者通過實驗需要理解實驗思想，在做仿真實驗時，對參數(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。同時還可調(diào)用專家系統(tǒng)對操作者的操作、參數(shù)設(shè)定進行指導和評估，使專家的指導與學生的獨立思考步步緊扣，生動地把教與學融于一體。仿真實驗雖然能夠較好地滿足新的教育需

13、求，但由于受虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的限制，這種實驗?zāi)Ｊ皆谀壳斑€難以完全取代真實的實驗，這是由于實驗具有很強的實踐性的特點決定的。</p><p>　　（三）實驗臺設(shè)計應(yīng)注意的問題</p><p>　　(1)實驗臺的實用性和安全性,針對主要服務(wù)于學生而設(shè)計的多功能實驗臺，須將安全放在首位，因此在設(shè)計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，通過科學的方法提高安全性能

14、，既然是學生使用，因此我們必須要發(fā)揮此實驗臺的實用性，通過實驗讓學生增長實踐操作經(jīng)驗，提高實踐能力，加深對理論知識的理解，提高學習興趣。</p><p>　　(2)實驗臺的經(jīng)濟性，經(jīng)濟型的綠色設(shè)計在當今社會深受歡迎，因為它以最少的資源，對環(huán)境最小的影響制造了性價比最高的產(chǎn)品，且還增加了資源回收率，資源回收利用又減少了對現(xiàn)成資源的攝取，如此科學的循環(huán)更好的響應(yīng)了國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。</p><

15、p><b>　　3總結(jié)部分</b></p><p>　　多功能實驗臺的不斷發(fā)展和完善將提供學生更好的實驗環(huán)境，增加參加實驗的次數(shù)及質(zhì)量有助于提高學生實驗操作能力，提高學生的求知欲，激發(fā)學生潛能，使學生將課堂的理論知識于實踐相結(jié)合，使學習進入了另一個深度，更好的推動高等院校的科研及教學發(fā)展。多功能實驗臺將會有一個美好的前景，在如今大學教育中，數(shù)字化、智能化新型多功能實驗臺將陸續(xù)出現(xiàn)，大大

16、提高了實驗室的硬件設(shè)施。在當今國家科教興國戰(zhàn)略下，高素質(zhì)高能力的人才是社會發(fā)展強有力的助推器，多功能實驗臺將在自己的領(lǐng)域發(fā)揮其重要的催化劑作用。</p><p><b>　　4參考文獻</b></p><p>　　[1]楊洋，李曉利，焦洪杰.機械設(shè)計綜合性創(chuàng)新性實驗研究與探索[J].實驗技術(shù)與管理.2004, 21(6): 29—33.</p><

17、p>　　[2]許紅平，應(yīng)富強，宋玲玲.機械傳動系統(tǒng)多功能實驗臺的設(shè)計研究[J].機電工程，2002,19(3): 8—9.</p><p>　　[3] 黎望懷．旋轉(zhuǎn)透明式電子類多功能實驗臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．實驗技術(shù)與管理．2009，7: 67-68</p><p>　　[4]王文深.PLC控制的多功能液壓教學綜合實驗臺的研制.液壓與氣動，2003,10,：3-4. </p&g