自动注水机电一体化演示仪设计

马栋栋等

【摘 要】对于机械专业的学生，课堂上学到的只是理论知识，不能得到及时的应用，具体的工作原理和状态不能亲身体会。为解决这一问题，本文设计了一种适合于机械专业机电传动课程的自动注水机电一体化演示仪。该演示仪由机械结构和控制系统组成，可以实现整箱水的分次传输和分装到多个小容器中的功能。其机械结构包括可伸缩导轨、蜗轮蜗杆电机、齿轮齿条等，控制系统包括继电器、行程开关、电磁阀等。该演示仪可以演示齿轮齿条传动、行程开关、时间继电器控制等作用过程，真实生动，具有较好的教学实用价值。

【关键词】机电一体化；实验装置；行程控制；时间控制

0 引言

对于机械专业的学生，在学习专业知识中，课堂上学到的只是理论知识，不能得到及时的应用，具体的工作原理和状态不能亲身体会[1-3]。为解决这一问题，本作品设计了一种适合于机械专业机电传动课程的自动注水机电一体化演示仪。

通过上网查阅资料可得，目前国内自动注水机电一体化演示仪还没有出现在课堂教学中，本作品结合了教师在教学中存在的问题，使之方便教学并且提高上课效率[4-6]。

1 方案设计

本设计包括传输系统、分装系统、注水系统。传输系统主要由导轨构成，并用两块亚克力板支撑，分装系统包括水杯、电磁阀和转盘，注水系统包括水桶和电磁阀。整体结构图如图1所示。

1.1 传输系统

（1）可伸缩导轨

可伸缩导轨，长为357mm，可拉出的长度为139mm，可伸缩导轨用于固定中间的那块板，其中，板的作用是放传输容器，将可伸缩导轨通过螺母连接固定在两侧的亚克力板上。可移动，可控制传输容器距离转盘的位置，使之更为方便的完成传输功能。

（2）齿轮齿条传动

齿轮齿条传动，在两只导轨连接的板的下面安装长为357mm的齿条，齿轮的模数为1.5，齿数为17。齿轮齿条传动是将齿轮的回转运动转变为齿条的直线往复运动，或将齿轮的往复直线运动转变为齿轮的回转运动。齿轮传动依靠主动齿轮和从动齿轮的啮合，传递动力。并且传递动力大，工作平稳，效率高。

1.2 分装系统

如图2所示，转盘是由4层圆盘组成的，直径为200mm，从上至下，厚度分别为5mm，2 mm，10mm，2mm。其中，第一层，均匀分布直径为60mm的杯槽，用于固定小容器的位置，第二层用于支撑杯体以及遮挡转盘内部结构，防止水进入转盘影响转盘正常运行，第三层为转座导轨，使转盘的旋转更方便，第四层用于固定蜗轮蜗杆电机和平稳转盘。最下面用四个角铝固定起来让蜗轮蜗杆电机有一定的安放空间，最后将角铝固定在地板上。

1.3 注水系统

注水系统，如图3所示，注水系统是由水桶架，水桶和电磁阀组成的。水桶架高为340mm，水桶的直径为130mm，高度为160mm，在水桶的底部安装1个电磁阀，控制水流的通断。

2 结论

本文设计的自动注水机电一体化演示仪，其价值在于它不但实现整箱水的分次传输和分装到多个小容器中的功能，还能演示齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆电机工作、行程开关、时间继电器控制等作用过程。其作为一种新型教具，可以把抽象的理论知识化为具体的实物展示，操作简单，方便教学，能够活跃课堂气氛，提高学生的积极性，进而提高教学效果，因此，将会具有良好的教学实用价值。

【参考文献】

[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].8版.北京：高等教育出版社，2012.

[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].7版.北京：高等教育出版社，2001.

[3]马丹萍，李勇，梁勤欧.无线遥控智能小车的运动模拟及轨迹绘制[J].浙江师范大学学报：自然科学版，2015，38（1）：116-120.

[4]秦曾煌.电工学（上册）[M].7版.北京：高等教育出版社，2009.

[5]秦曾煌.电工学（下册）[M].7版.北京：高等教育出版社，2009.

[6]杨黎明.机电传动控制技术[M].国防工业出版社，2007.

[责任编辑：曹明明]