【正文】 Laboratory)已經(jīng)出現(xiàn)，例如美國某大學(xué)為課程What is engineering建立了虛擬實驗室， 主要實驗有l(wèi)ogic circuits、Robotic a等。虛擬實驗從在數(shù)學(xué)上建立模型、促進實驗過程的優(yōu)化、更方便的處理數(shù)據(jù)、以演示性實驗為主到如同涉足真實實驗現(xiàn)場、親自動手做試驗；在工程設(shè)計上，虛擬實驗實現(xiàn)了縮短設(shè)計流程，簡化設(shè)計過程的目的。國內(nèi)在教育領(lǐng)域，中國科技大學(xué)天文與應(yīng)用物理系開發(fā)了大學(xué)物理虛擬實驗，浙江大學(xué)建立了虛擬實驗室。但從整體來看，我國的高等教育教學(xué)課件的制作量少，水平較低，尤其是理工科專業(yè)的虛擬試驗用課件還有許多空白，如機械設(shè)計虛擬實驗。據(jù)了解有些院校在做凸輪生成軟件，但其局限性較大。思科公司CEO約翰錢伯斯預(yù)言，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的第一次浪潮是電子支持和電子服務(wù)；第二次浪潮是虛擬生產(chǎn)；第三次浪潮是電子學(xué)習(xí)。虛擬生產(chǎn)的時代已經(jīng)到來，隨著新技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的發(fā)展，虛擬實驗系統(tǒng)必將得到進一步的發(fā)展、完善。 本課題研究的現(xiàn)實意義通過本設(shè)計，可以建立一個簡單的網(wǎng)上試驗系統(tǒng)，同時也可以根據(jù)本設(shè)計的測繪結(jié)果，對已經(jīng)損壞的機構(gòu)進行修復(fù)。這樣就可以解決在現(xiàn)實的教學(xué)環(huán)境中，由于教學(xué)條件的限制，一些設(shè)備數(shù)量有限，或者由于時間的限制而產(chǎn)生的一系列問題。 本課題的主要工作和難點 本課題的主要工作1. 查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)Pro/E軟件，測繪零件庫中零件；2. 用Pro/E軟件繪制常用構(gòu)件的三維模型，構(gòu)建參數(shù)驅(qū)動的基本零件庫； 3. 在Pro/E平臺上進行二次開發(fā)，設(shè)計人機交互界面。4. 在Pro/E中完成對典型裝配體的運動仿真，模擬機構(gòu)的運動過程,輸出指定構(gòu)件的運動參數(shù)5. 完成論文，準備答辯。 本課題的主要難點1. 測繪工作量大，已經(jīng)損壞的機構(gòu)，要通過查閱資料進行復(fù)原。2. 建立機構(gòu)庫時，工作量大，而且重復(fù)零件較多，因此需要零件的參數(shù)化設(shè)計，通過改變零件的參數(shù)，生成新的類似的零件。第2章 機構(gòu)認知實驗 實驗?zāi)康耐ㄟ^機構(gòu)的認知，幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)機械原理課程。加深學(xué)生對基本機構(gòu)組成原理的認識，為機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)； 實驗設(shè)備機械原理展示柜，是根據(jù)機械原理課程教學(xué)內(nèi)容所設(shè)計，它展示了機構(gòu)的傳動原理，讓同學(xué)們通過參觀，幫助大家加強對常用典型機構(gòu)的感性認識，促進同學(xué)們對機構(gòu)等問題的理解，以便幫助同學(xué)們更好的學(xué)習(xí)。目前國內(nèi)新的《機械原理》示教陳列柜是根據(jù)大、中專院校、技校、職業(yè)學(xué)校的機械原理教學(xué)大綱設(shè)計的電化教學(xué)設(shè)備。本陳列柜共分十個柜和一個電腦控制臺，并配有一臺功率放大器，VCD機和激光片，聲控同步演示，采用單獨驅(qū)動由電腦或電子設(shè)備控制演示，可由VCD控制順序自動運行講解；又能根據(jù)教材、教學(xué)需要而遙控任意選擇進行單獨演示。模型材料采用進口有機板；板面附有銀滌綸不干膠作必要的圖表和文字說明，演示形象逼真，運行可靠，制作工藝美觀，使用本陳列柜可提高教學(xué)效果，節(jié)約學(xué)時，是一套現(xiàn)代化機械課程教學(xué)應(yīng)用實驗設(shè)備。包含一下內(nèi)容：第一柜 機器與機構(gòu)如圖21所示，包括前言、內(nèi)燃機、蒸汽機、縫紉機、牛頭刨床、球面高副、螺旋副、移動副、曲面副、球面副、圓柱副、轉(zhuǎn)動副等內(nèi)容。 圖21機器與機構(gòu)第二柜 平面連桿機構(gòu)的基本形式，如圖22所示，包括鉸鏈四桿機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu)2件、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)2件。單移動副機構(gòu)：曲柄滑塊機構(gòu)、曲柄搖塊機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)、移動導(dǎo)桿機構(gòu)、雙移動副機構(gòu)：曲柄移動導(dǎo)機構(gòu)、雙滑塊機構(gòu)、雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)。其中雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)（如圖212）、雙滑塊機構(gòu)（如圖213）、曲柄移動導(dǎo)桿機構(gòu)（如圖214）、曲柄搖桿機構(gòu)（如圖216）已經(jīng)損壞。圖22平面連桿機構(gòu)基本形式第三柜 平面連桿機構(gòu)如圖23所示，包括機構(gòu)運動簡圖：泵2件、泵的簡圖2件、顎式破碎機與間圖。連桿機構(gòu)：飛剪、壓包機、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、攝影升降機、天平、起重機。 圖23平面連桿機構(gòu)第四柜 凸輪機構(gòu)的形式如圖24所示，包括形凸輪3件：滾子、尖端、平面、移動凸輪輪、槽凸輪機構(gòu)、交叉槽凸輪機構(gòu)、等徑凸輪機構(gòu)、等寬凸輪機構(gòu)、主回凸輪機構(gòu)、球面凸輪機構(gòu)、圓錐凸輪機構(gòu)、圓柱凸輪機構(gòu)。其中主回凸輪機構(gòu)（如圖220）、交叉槽凸輪機構(gòu)、圓錐凸輪機構(gòu)、圓柱凸輪機構(gòu)已經(jīng)損壞。 圖24凸輪機構(gòu)第五柜 齒輪傳動的各種類型如圖25所示，包括平行軸傳動：外嚙合直齒圓柱齒輪機構(gòu)、內(nèi)嚙合直齒輪機構(gòu)、直齒輪齒條機構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機構(gòu)、人字圓柱齒輪機構(gòu)。相交輪傳動：直齒圓錐齒輪機構(gòu)、雙曲線圓錐齒輪機構(gòu)、斜齒圓錐齒輪機構(gòu)相錯軸傳動：螺旋齒輪機構(gòu)、螺旋齒輪齒條機構(gòu)、圓柱蝸桿蝸輪機構(gòu)、弧面蝸桿蝸輪機構(gòu)。 圖25齒輪傳動第六柜 輪系的基本形成如圖26所示，包括漸開線齒輪各部分名稱、浙開線的形成、擺線的形成、齒數(shù)、模數(shù)、壓力解、齒高系數(shù)。 圖26輪系第七柜 輪系的基本形成如圖27所示，包括周轉(zhuǎn)輪系、差動輪系、行星輪系、定軸輪系合并一件、獲得大傳動比，實現(xiàn)特定的運動、運動的合成、旋轉(zhuǎn)線、用于傳遞、運動的分解、諧波運動減速器，擺線針輪行星減速器、汽車差速器兩種動作。 圖27輪系的基本形成第八柜 間歇運動機構(gòu)如圖28所示，包括齒式棘輪機構(gòu)2件、摩擦式棘輪機構(gòu)、外嚙合槽輪機構(gòu)，內(nèi)槽輪機構(gòu)，球面槽輪機構(gòu)、漸開線不完全齒輪機構(gòu)、擺線針輪不完全輪機構(gòu)（2件）、凸輪式間歇機構(gòu)2件、停歇連桿機構(gòu)、停歇導(dǎo)桿機構(gòu)其中內(nèi)槽輪機構(gòu)、球面槽輪機構(gòu)、擺線針輪不完全機構(gòu)（如圖219）、停歇連桿機構(gòu)已經(jīng)損壞。圖28間歇運動架構(gòu)第九柜 組合機構(gòu)如圖29所示，包括串聯(lián)組合：行程擴大機構(gòu)、換向傳動機構(gòu)；并聯(lián)組合：齒輪連桿曲線、實驗給定軌跡的機構(gòu)2件、實驗變速運動的機構(gòu)、同軸槽輪機構(gòu)，誤差校正機構(gòu)、電動馬游藝機裝置。其中電動馬游藝裝置、同軸槽輪機構(gòu)（如圖217）、實現(xiàn)給定軌跡的機構(gòu)（如圖215）已經(jīng)損壞。 圖29組合機構(gòu)第十柜 空間連桿機構(gòu)如圖210所示，包括空間四村結(jié)構(gòu)：RSSR空間四桿機構(gòu)、RCCR聯(lián)軸節(jié)、單萬向節(jié)、雙萬向節(jié)、4R揉面機構(gòu)、RRSRR角度傳動的空間五桿機構(gòu)、空間六桿機構(gòu)的薩勒特機構(gòu)。其中rssr空間四桿機構(gòu)（如圖218）、薩勒特機構(gòu)（如圖211）已經(jīng)損壞。圖210空間連桿機構(gòu)綜上所述實驗室現(xiàn)有的機械原理陳列柜是1986年購進的，目前該設(shè)備比較陳舊，而且很多機構(gòu)損壞嚴重，隨著學(xué)校的不斷擴招，以及課程學(xué)時的壓縮，目前的試驗設(shè)備已經(jīng)不能滿足正常的試驗要求。因此，通過本設(shè)計，可以對現(xiàn)有的試驗設(shè)備進行改進，實現(xiàn)目前比較先進的設(shè)備的部分功能，同時，通過測繪，也可以對損壞的設(shè)備進行簡單的修復(fù)。以滿足教學(xué)的實驗要求。 圖211薩勒特機構(gòu) 圖212 雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu) 圖213雙滑塊機構(gòu) 圖214 曲柄移動導(dǎo)桿機構(gòu)圖215 實現(xiàn)給定軌跡機構(gòu) 圖216 曲柄搖桿機構(gòu)圖217 同軸槽輪機構(gòu) 圖218rssr空間四桿機構(gòu)圖219 擺線針輪不完全齒輪機構(gòu) 圖220 主回凸輪機構(gòu)第3章 機構(gòu)庫的建立 機構(gòu)測繪針對現(xiàn)有機械原理陳列柜中的機構(gòu)進行測繪，詳細測繪結(jié)果見附錄B。 桿類零件桿類是構(gòu)成機構(gòu)的常用基本構(gòu)件，具有外形結(jié)構(gòu)簡單的特點，其長度根據(jù)運動副間距離設(shè)計，因此，本設(shè)計采用了很多桿類構(gòu)件，常見的桿類模型如圖31所示。圖31桿類零件 軸類構(gòu)件軸類零件的關(guān)鍵參數(shù)是直徑，長度則由被連接的機構(gòu)確定，主要和齒輪凸輪等傳動件配合使用。常用的典型軸類構(gòu)件如圖32所示圖32軸類零件齒輪是廣泛應(yīng)用于齒輪機構(gòu)中，類型很多，主要有圓柱齒輪和錐齒輪，圓柱齒輪又分為直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪以及人字形圓柱齒輪，圓錐齒輪也分為直齒圓錐齒輪和曲線圓錐齒輪，根據(jù)傳動軸的方向不同，采用不同類型的齒輪進行傳動，典型齒輪如圖33所示圖33齒輪構(gòu)件凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，常為主動件，作等速轉(zhuǎn)動，但也有