1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 多功能实验台设计 1 前言部分 多功能实验台是教师课堂教学，提升教学质量的重要辅助平台，教师通过这个多功能实验台媒介平台，将原先略显乏味呆板的理论知识以实验实践的方式生动形象地表述给学生，营造出新型的课堂教育氛围。学生通过多功能实验台将学到的理论知识与实践相结合，提高了自我的实验操作能力，加强了对理论知识的巩固，拓展了自身的视野，提升了学习兴趣。 实验台系统包括主平台和辅助平台 ，系统的驱动部分 、 传动部分和加载部分固定在主平台上 ， 末端执行机构固定在可移动的辅助平台上 ， 辅助平 台可以放置在主平台的旁侧或后侧 ， 构成直线型和折线型布置 。 这样
2、 可以 解决传动部件组合空间安排的局限性 ， 增 加 传动组合 数目。 21 世纪社会对人才的需求不仅要求专业知识扎实、知识面广 ， 而且要求解决实际问题的能力强 。 在工程型 、 研究型大学的教学注重知识的积累同时 ， 还要加强学生的思维能力 、 实践能力 、 开拓创新能力的培养 。 实验室作为高等教学和科研的重要基地 ， 承担着培养国家专门人才对学生进行实践能力培养和实施全面教育 、 创新教育的重要任务 。 如何把学生推到实验主体的位置上 ， 充分挖掘和发挥学的主动性和创造性 ， 引导他们向自己的未知领域迈 进是至关重要的。而实验台作为实验室的主要设备扮演着关键角色。通过系统的教学训练使学
3、生掌握各种机械传动装置 ,构筑产品研发的工程思维 ,对工程问题综合分析和评估。丰富和巩固理论知识的同时 ,确立和强化了学生的工程回归意识 ， 激发了学生的求知欲 ,体现了“以人为本 ” 的教育理念 。由此可见多功能实验台在当今的素质教育中有着重要的作用，因此开发出新型的多功能实验台有着重大的现实意义了。 2 主题部分 (一 )实验台的国内外发展 最初的实验台只是多个实验仪器的简单的集合，计算机技术的出现使得实验台在集成性、可靠性方面有了质的发展， 目前先进的实验台大多是集计算机硬件、软件模块和相关实验仪器为一体的综合实验装置，有的实验台还采用了虚拟仿真技术和网络技术，使实验台有了很高的科技含量
4、。学科以及专业的不同，相应实验台的构建原理和组成部分也是不相同的，但大部分的实验台都有两个重要的组成部分，即控制部分和数据采集部分。不同时期的实验台的控制方式和数据采集方式是不同的。现在实验台的设计都加强了计算机技术的应用，其中 PLC技术和单片机技术是最常用的技术之一。目前的实验台 大致可分为三大类： 数据检测类实验台、演示类实验台、装置检验类实验台。 教育科研及机械 工程中常用的实验台有液压实验台，气动实验台，嵌入式多功能数字控制综合实验台，机电一体化综合实验台。 气动实验台是以工业常用气控系统的行程程序控制、时间控制为主的实验台，培养学生难确设计、安装、调试气压控制系统的技能，也为科学研
5、究和工程设计提供实验装置。按照气动回路方式的不同分为手动式、机动式、全气控式和电控式。目前较为先进的是 PLC控制的气动实验台，它结合了气动、电子和计算机技术的优点，以 PLC作为主控单元的电一气动闭环控制系统，从而大大简化了老式气动实验台的结构，提高了可靠性，增加了扩展、开发的柔性度。 液 压与气动控制一样在工业中有着广泛的应用，液压实验台通过对泵和阀的控制实现液压传动，传统的液压实验设备大多由继电器电路控制，自动化程度低，而且液压回路实现单一。为适应各类教学科研及机械工程对液压实验台要求的也不断提高，利用先进的控制技术 (如 PLC技术、单片机技术，微机控制技术等 )开发新实验台或对原有实
6、验台进行技术改造。将液压技术与先进的控制技术有机结合，实验台自动化程度极大提高。 可见，科学技术的发展尤其是计算机技术的发展，增加了实验台实验的手段和方法。同时科学技术的发展是以各学科的发展为基础的。学科的发展必 然要有实验的保证，这就也为实验台的建设提出了更高的要求。目前的实验台具有以下的特点：（ 1）在实验台中计算机技术的应用的范围日益扩大。已由从实验台的控制部分、数据采集部分扩大到实验过程的演示部分，计算机虚拟技术为基础的虚拟仪器和虚拟实验概念的提出又为实验台的发展提供了新的舞台。（ 2）为了便于观察实验过程，实验台实验过程和实验数据的可视化是其发展的一个重要方向。（ 3）由于学科的交叉
7、渗透性越来越强，出现了具有多功能的实验台，此类实验台不仅可做专业实验又可做相近专业的实验，大大满足了实验教学的需要。（ 4）实验台设计 时充分考虑实验设备要为科研服务的思想实验台的功能性能参数大都能满足一般性科研工作的要求，使实验台有了更广泛的适应性。 (二 )实验台的发展方向 多功能实验台将会向数字化、智能化方向发展，虚拟实验和虚拟仪器技术代表了未来实验技术的发展方向，工业发达的国家已经将虚拟仪器技术广泛应用于航天、通讯、生物医学、地球物理、电子、机械等各个领域，进行工程技术工作和科学研究。具有虚拟仿真技术的实验台具有以下几种优点： (1)可操作性用计算机虚拟仪器代替昂贵易损的实验设备，使用
8、者操纵计算机键盘可反复调整仪器各部位，屏幕实时以动 画画面显示仪器的各种指示及仪器内部结构的动作。 (2)可设计性在利用虚拟仪器进行实验时，允许用户自行设定各种实验的初始参数，调整仪器进行实验，通过屏幕观察实验现象，分析判断。良好的交互性实验不是一种单纯的操作训练，操作者通过实验需要理解实验思想，在做仿真实验时，对参数的不同设定和操作仪器过程中，能很直观地观察和理解其物理意义。同时还可调用专家系统对操作者的操作、参数设定进行指导和评估，使专家的指导与学生的独立思考步步紧扣，生动地把教与学融于一体。仿真实验虽然能够较好地满足新的教育需求，但由于受虚拟现实技术发展 的限制，这种实验模式在目前还难以
9、完全取代真实的实验，这是由于实验具有很强的实践性的特点决定的。 （三）实验台设计应注意的问题 (1)实验台的实用性和安全性 ,针对主要服务于学生而设计的多功能实验台，须将安全放在首位，因此在设计过程中需尽可能注意提高杆件的可靠性，尽可能的避免用到较高的电压及尖锐器材，通过科学的方法提高安全性能，既然是学生使用，因此我们必须要发挥此实验台的实用性，通过实验让学生增长实践操作经验，提高实践能力，加深对理论知识的理解，提高学习兴趣。 (2)实验台的经济性，经济型的绿色设计在当今社会深 受欢迎，因为它以最少的资源，对环境最小的影响制造了性价比最高的产品，且还增加了资源回收率，资源回收利用又减少了对现成
10、资源的摄取，如此科学的循环更好的响应了国家的可持续发展战略。 3 总结部分 多功能实验台的不断发展和完善将提供学生更好的实验环境，增加参加实验的次数及质量有助于提高学生实验操作能力，提高学生的求知欲，激发学生潜能，使学生将课堂的理论知识于实践相结合，使学习进入了另一个深度，更好的推动高等院校的科研及教学发展 。多功能实验台将会有一个美好的前景，在如今大学教育中，数字化、智能化新型多功能实验台将陆续 出现，大大提高了实验室的硬件设施。在当今国家科教兴国战略下，高素质高能力的人才是社会发展强有力的助推器，多功能实验台将在自己的领域发挥其重要的催化剂作用。 4 参考文献 1杨洋，李晓利，焦洪杰 .机
11、械设计综合性创新性实验研究与探索 J.实验技术与管理 .2004, 21(6): 29 33. 2许红平，应富强，宋玲玲 .机械传动系统多功能实验台的设计研究 J.机电工程， 2002,19(3): 8 9. 3 黎望怀旋转透明式电子类多功能实验台的设计与实现 J 实验技术与管理 2009， 7: 67-68 4王文深 .PLC 控制的多功能液压教学综 合实验台的研制 .液压与气动，2003,10,： 3-4. 5吴海权，施海锋，赵颖初机电一体化多功能实验系统的研制实验室研究与探索， 1997,6: 68-71. 6葛耀峥，陶国良 PLC 控制的多功能气动系统教学实验台设计液压气动与密封， 2001,4: 17-18.
