专业综合实验指导书机设.docx
《专业综合实验指导书机设.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专业综合实验指导书机设.docx（55页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
专业综合实验指导书机设
机械专业综合
实验指导书
目录
变量泵性能及方向控制回路实验1
PLC编程及控制实验5
电机机械特性测试实验10
反求技术实验13
铣削加工切削力测量实验20
铣削加工振动幅度测量实验23
数控滚齿机调整及齿轮加工实验26
汽车发动机拆装实验1
工程机械双变总成性能测试实验3
变量泵性能及方向控制回路实验报告1
PLC编程及控制实验报告3
电机机械特性测试实验报告5
反求技术实验报告7
铣削加工切削力测量实验报告10
铣削加工振动幅度测量实验报告12
数控滚齿机调整及齿轮加工实验报告14
汽车发动机拆装实验报告15
工程机械双变总成性能测试实验报告17
变量泵性能及方向控制回路实验
一、实验目的
1、通过实验，了解液压泵的工作特性，理解并掌握变量泵的主要性能，学会小功率变量泵的测试方法。
2、进一步理解方向控制回路的组成、原理及应用。
3、结合液压课所学知识学会系统设计、元件选择、安装、调试液压基本回路。
二、实验用仪器简介
实验仪器：
QCS014A装拆式液压教学实验台、各类液压泵、液压阀及其它液压元件。
1、QCS014A装拆式液压教学实验台总体机构：
（见图一）
图1QCS014A装拆式液压教学实验台
该液压教学实验台包含液压元件部分，液压站，数据采集系统，包含了常见的液压元器件，可进行“液压基本回路”和“液压元件”教学实验。
实验台由一只变量泵和一只柱塞泵供油，工作台架可布置20个元件阀块，管路采用快换接头和胶管总成，电气采用工控机+触摸屏控制，可供10个顺序动作，每个顺序动作同时可输出10个控制信号，液压回路的动作顺序可自行编排。
三、实验原理及内容
（一）变量泵性能实验
一、实验内容
着重测试液压泵的下列特性：
1.变量泵的实际流量Q与压力P之间的关系—Q-P特性曲线；
2.变量泵的容积效率η与工作压力P之间的关系—η-P特性曲线；
二、实验原理与方法
图2液压泵性能实验液压系统原理图（设备QCS041A）
液压泵的工作压力由其外加负载所决定，若液压泵出口串联一节流阀，节流阀出口直通油箱，由节流阀的通流面积AT的变化就可以对泵施加不同的负载，即泵的工作压力将随之变化。
液压泵可以把电动机输入的机械能转化成液压能输出，送给液压系统的执行机构。
液压泵因泄漏会造成流量的损失，油液粘度越低，压力越大，其漏损越大。
本实验测定变量泵在不同工作压力下的实验流量，以得到该变量泵的压力-流量曲线和容积效率-压力曲线。
1．液压泵的流量－压力特性（Q－P）：
通过测定被测泵在不同工作压力（Pi）下的实际流量，得出它的流量－压力特性曲线。
通过调节节流阀就可得到被测泵的不同压力，该压力可通过压力传感器传输给系统；不同压力下被测泵的流量通过流量传感器传输给系统。
只要记录下不同压力下系统流量，就可以描绘出液压泵的流量-压力曲线。
2．液压泵的容积效率－压力特性（
－P）：
液压泵因泄漏会造成流量的损失，油液粘度越低，压力越大，其漏损越大。
本实验测定液压泵在不同工作压力下的实验流量。
泵的容积效率可用下式来计算：
式中的
——泵的实际流量，单位为m3/s；
——泵的理论流量，在实际生产中通常以空载流量（或零压流量）来代替，因空载时泵的泄漏量可以忽略（零压时泄漏量为零）。
理论流量
在这里用空载流量来代替，为了测定理论流量
应将节流阀的通流截面积调至最大。
实际流量
在不同的工作压力下分别测得。
四、实验步骤
1、按照图1接好液压回路，通知老师检查之后方可继续以下步骤。
2、全部打开节流阀和溢流阀，接通电源，启动变量泵，让变量泵空载运转几分钟，排除系统内的空气。
注：
节流阀和溢流阀逆时针方向拧到头完全打开，顺时针方向拧到头完全关闭。
3、关闭节流阀，慢慢调调整溢流阀，将压力P调至6.3MPa作为系统安全压力，然后用锁母将溢流阀锁紧。
4、全部打开节流阀，使被试泵的压力最低，测出此时的流量，即为空载流量。
5、逐渐关小节流阀的通流截面，作为泵的不同负载，测出对应不同压力Pi和流量q，将所测数据填入表1-1。
注意，节流阀每次调节后，须运转一、两分钟后，再测有关数据。
6、实验完成后，将节流阀，溢流阀全部打开，再关闭液压泵，关闭电源。
（二）方向控制回路设计
1.实验台简介
QCS014A装拆式液压教学实验台采用液压元件拆装式，工作台框可布置20个元件，用快换接头和胶管连接油路。
电器采用矩阵板顺序控制，可自编程序完成十个顺序，每个顺序可同时输出十个电讯号。
本实验台能进行时间（用电子记时器）、压力、流量的测定，油液加热可以自动控制。
本实验台可以实现下列12种基本回路：
（1）定量泵三种节流型的调速回路；
（2）变量泵和流量阀的调速回路；（3）差动回路；（4）单向阀串联的速度换接回路；（5）背压阀限制系统最低压力的回路；（5）三级调速回路；（6）二级减压回路；（7）蓄能器保压、泵卸荷回路；（8）单向顺序阀的平衡回路；（9）单向调速阀并联同步回路；（9）行程控制双缸顺序动做回路；（9）双缸供油回路等。
根据教学需要，还可实验其它多种液压回路。
2.实验要求
设计一双作用缸电磁换向回路，要求当电磁阀处于中位时，液压泵不卸荷，液压缸换向精度高，而且该回路的最高压力不超过6.3MPa，流量不超过8L/min，而且要求系统流量可调节，系统压力和流量在系统界面上有所显示。
液压缸位置由传感器测得，要求液压缸动作顺序如下：
液压缸伸出在1号（1号传感器处）位置停下，反向运动在2号位置处停下，经过15秒停顿后，液压缸再次伸出，到达3号位置，此后液压缸动作受系统压力控制，压力超过4MPa后，液压缸继续伸出到达4号位，之后反向退回5号位。
附注意事项：
实验系统要能够符合设计规范，安全可靠；安装调试系统时，注意不要损坏元件和节省实验材料；注意人身安全和设备安全；系统设计压力在6MPa以下，流量小于8L/min；安装完毕后，应仔细校对回路和元件是否有错，经指导教师同意后方可开机；
3.实验步骤
（1）将设计好的液压基本回路原理图交给实验指导老师进行检查；
（2）按照液压基本回路原理图用液压胶管总成在QCS014实验台上搭建回路，并连接各位置传感器；
（3）起动主机，进入万能自编界面，按事先设计好电磁阀的动作顺序表编程。
（4）搭建好的回路必须经过实验指导老师检查，以确认无误且回路完全符合实验要求和实验目的；
（5）将溢流阀的调节手柄完全松开（逆时针转动）；
（6）起动实验台，打开变量泵开关；
（7）调溢流阀使回路的压力为P1（P1≤3Mpa）；
（8）点击手动开关，检查动作顺序是否正确，之后点击自动开关，看回路和程序是否满足实验要求。
五、实验报告
1、将所测得和计算的数据，填入表格，并用坐标纸绘制曲线。
2、回答问题，并绘制实验原理图。
PLC编程及控制实验
一、实验目的
1、通过实验，了解PLC编程环境，掌握梯形图编程语言。
2、通过实验，掌握PLC下位机与上位机的通讯，软件调试方法。
3、通过实验，掌握线圈与触点，中间变量与实际变量关系。
4、设计出控制程序，实现PLC控制。
二、实验用工具及材料
KNT-M601MPS模块化生产制造系统，数据传输电缆，编程计算机。
三、实验设备及PLC端口
1.1KNT-M601MPS模块化生产制造系统的基本组成
康尼KNT-M601模块化生产系统装备由供料传输单元、机械手单元、加工单元、等组成。
其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。
各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。
在KNT-M601模块化生产系统设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色等。
传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。
在控制方面，每个单元单独使用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC进行控制，每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，每台PLC点对点硬连接联网（各PLC之间可以通过PPI总线通讯实现互连的分布式控制方式或点对点硬连接或其他）。
1.2KNT-M601MPS模块化生产制造系统各单元的基本功能
1、供料检测单元的基本功能：
供料检测单元的主要作用是提供毛坯件。
在管状料仓中可存放多个毛坯件。
供料过程中，推料气缸从料仓中将毛坯件逐一推出至传输带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动至传输带末端停止。
2、搬运单元（机械手单元）的基本功能：
在气动搬运单元，摆臂气缸伸出到检测单元一侧，气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气爪，转动180°后将工件搬运到加工单元第一个工位处。
3、加工单元的基本功能：
上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构；分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔90°转角。
当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机构逐次旋转90°，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。
当工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实施卸料工作。
1.3KNT-M601MPS模块化生产制造系统各单元PLC地址分配
1、供料单元
输入信号
输出信号
信号元件及作用
PLC输入口地址
信号元件及作用
PLC输出口地址
启动按钮
I0.0
三色灯绿灯
Q0.0启动
停止按钮
I0.1
三色灯黄灯
Q0.1复位
手动/自动按钮
I0.2（自动--高电平，手动--低电平）
三色灯红灯
Q0.2报警
功能按钮
I0.3
推料缸气阀控制
Q0.4（高电平—推出）
联机按钮
I0.4（联机--高电平，非联机--低电平）
变频器启动
Q0.5（低电平—启动）
复位按钮
I0.5
启动灯
Q1.1
急停按钮
I0.6（未按处于高电平状态，按下低电平）
停止灯
Q1.2
工件有无检测传感器
I0.7
自动灯
Q1.4
工件传输是否到位传感器
I1.0
复位灯
Q1.5
推料缸位置传感器1B1
I1.1
报警灯
Q1.6
推料缸位置传感器1B2
I1.2
2、搬运单元
输入信号
输出信号
信号元件及作用
PLC输入口地址
信号元件及作用
PLC输出口地址
启动按钮
I0.0
步进电机启动与否
Q0.0
停止按钮
I0.1
步进电机旋转方向
Q0.1（高电平—顺时针，低电平—逆时针）
手动/自动按钮
I0.2（自动--高电平，手动--低电平）
启动灯
Q0.3
功能按钮
I0.3
停止灯
Q0.4
联机按钮
I0.4（联机--高电平，非联机--低电平）
自动灯
Q0.6
复位按钮
I0.5
复位灯
Q0.7
急停按钮
I0.6（未按处于高电平状态，按下低电平）
报警灯
Q1.0
传感器4B1（位置传感器）
I0.7
机械手小气缸气阀控制
Q1.1（高电平—气缸伸出）
逆时针限位开关4B2
I1.0
机械手大气缸气阀控制
Q1.2（高电平—气缸伸出）
顺时针限位开关4B3
I1.1
机械手夹头气缸控制
Q1.3（高电平—夹头夹紧）
夹头状态传感器4B4
I1.2（高电平—夹紧，低电平--放开）
机械手大气缸位置传感器4B5
I1.3
机械手大气缸位置传感器4B6
I1.4
机械手小气缸位置传感器4B7
I1.5
机械手小气缸位置传感器4B8
I1.6
3、加工单元
输入信号
输出信号
信号元件及作用
PLC输入口地址
信号元件及作用
PLC输出口地址
启动按钮
I0.0
加工电机位置气缸气阀控制
Q0.3（高电平—气缸伸出）
停止按钮
I0.1
检测气缸气阀控制
Q0.4（高电平—气缸伸出）
手动/自动按钮
I0.2（自动--高电平，手动--低电平）
夹料气缸气阀控制
Q0.5（高电平—气缸伸出）
功能按钮
I0.3
加工电机启动
Q0.6
联机按钮
I0.4（联机--高电平，非联机--低电平）
启动灯
Q1.1
复位按钮
I0.5
停止灯
Q1.2
急停按钮
I0.6（未按处于高电平状态，按下低电平）
自动灯
Q1.4
槽轮位置传感器3S
I0.7
复位灯
Q1.5
放料处传感器
I1.0
报警灯
Q1.6
加工电机位置传感器3B1
I1.1
加工电机位置传感器3B2
I1.2
检测气缸传感器3B3
I1.3
检测气缸传感器3B4
I1.4
夹紧缸位置传感器3B5
I1.5（低电平—夹紧工件）
下料处传感器
I1.6
4、特殊控制指令
SM0.0该位总是打开
SM0.1首次扫描周期时该位打开，一种用途是调用初始化子程序。
SM0.5该位提供时钟脉冲，该脉冲在1秒钟的周期时间内OFF（关闭）0.5秒，ON（打开）0.5秒。
该位提供便于使用的延迟或1秒钟时钟脉冲。
四、实验内容及控制要求
一、各控制按钮及显示灯控制要求：
1、启动灯，必须在复位后，启动灯闪烁。
自动状态下，无急停和错误报警，按下启动按钮，启动程序执行，启动灯一直亮。
急停一按下或有错误，启动灯熄灭。
2、停止按钮，按下停止灯亮，暂停复位或启动程序，启动或复位按钮可使停止灯熄灭。
3、自动/手动旋钮，自动时亮，手动时熄灭。
4、功能按钮，未联入，不起作用（不需要编程）。
5、联网按钮，联网灯亮，亮与不亮不受PLC控制。
6、当第一次开机，或有错误报警时，或急停按钮有按下时，复位灯闪烁。
复位按钮，只有在手动，无急停和错误报警时，可按复位按钮启动复位程序。
复位程序执行完后，复位灯一直亮。
启动程序执行后，复位灯熄灭。
复位灯闪烁时，复位及启动程序失效。
注意：
复位完后，再次复位无效。
7、任何时候，当急停按下或错误报警时，报警灯亮。
急停造成的报警，急停消除后，报警灯熄灭，复位灯闪烁。
错误造成的报警，启动灯灭，但复位灯闪烁，手动状态按复位按钮，报警消除。
8、急停按钮按下，复位和启动灯灭，其余不受影响，复位、启动程序失效。
二、实验步骤
1、打开编程软件STEP7V4.0，据各控制按钮及显示灯控制要求编制各按钮及显示灯的控制程序。
2、根据自己选择的单元编制复位和启动子程序。
3、程序编好后，配置各PLC的系统块，要求将供料单元端口0的PLC地址设置为3，波特率设置为187.5KBP。
搬运单元端口0的PLC地址设置为4，波特率设置为187.5KBP。
加工单元端口0的PLC地址设置为5，波特率设置为187.5KBP。
4、打开机器电源，给PLC通电。
点击软件通讯菜单，出现通讯对话框，去除搜索所有波特率前对号，点击刷新按钮，即可找到三个PLC，要与那个PLC通讯，将其选中。
5、点击文件，下拉菜单中选中下载，确定后即可将程序下载到PLC中。
6、调试各按钮及指示灯，调试复位、启动子程序。
五、实验报告
1、填写实验名称、实验目的，绘制编程流程图。
2、将调试过后的梯形图程序写在实验报告纸上，要求进行相应的注释，并写明是哪个单元，以及程序编制、调试过程中有哪些未解决的问题。
电机机械特性测试实验
一、实验目的
1、通过实验，了解电机性能测试原理和方法。
2、通过实验，掌握电机的机械特性测试方法。
二、实验用工具及材料
电力测功机，被测电机，数据处理软件
三、实验原理及内容
电力测功机测试系统采用交流变频回馈加载，加载能量通过交流负载发电机回馈电网；扭矩、转速通过扭矩传感器直接测量；电量综合测量仪表检测电流、电压、频率、功率因数等；计算机自动检测、显示并完成数据处理、报表及各种曲线。
通过电力测功机测试系统，可实时反映并记录描绘出被测电机功率、扭矩、转速之间的关系。
整个测试系统测试原理图如下：
要测试电机的扭矩、功率和转速，必须使负载电机与被测电机转向相反，二者对扭产生扭矩，从而产生功率。
负载电机由变频器驱动，通过变频器可以对负载电机施加不同的转速和扭矩，从而让负载电机产生负载。
被测电机拖动负载电机一起运动，必须克服负载电机负载，二者达到平衡状态。
此时扭矩传感器可测试出被测电机的扭矩，平衡状态下负载电机的功率与被测电机的功率一致。
此刻负载电机此刻作为发电机产生电压、电流反馈回电网，电压、电流可通过传感器测得，并换算成功率，从而得到被测电机功率。
而转速传感器可直接测得此时的转速，反馈回系统。
系统收集到功率、转速、扭矩数值后，通过数据处理软件记录下被测电机恒速下功率、扭矩值或恒矩下转速、功率值，并描绘出功率—转速—扭矩曲线，从而反映出电机的机械特性，为我们了解电机的性能做好准备。
四、实验步骤及要求
1、在老师指导下，打开总电源开关，给系统供电。
2、打开工控机，点击电机测试系统软件，用户登录密码输入1，确定后进入测试软件界面，点击实验登录按钮，更改实验编号，其余不改动，点击确认。
3、旋转操作台面板上仪表电源开关，给各仪表供电。
之后，打开ET2101电力测功测试仪、NC-3扭矩测量仪、ET2304数据采集仪电源开关，并按下NC-3扭矩测量仪面板上RUN按钮，使其进入测量状态。
4、检查操作台面板上正反转旋钮，必须使其处于正转；模式旋钮，必须处于恒矩；按下本地/远控按钮，使其灯亮。
5、通知老师检查，在老师指导下，打开变频器电源，给变频器供电，并按下操作台面板合闸按钮。
6、在老师指导下，启动被测电机，按下自耦降压启动柜上启动按钮，等待几分钟后黄色显示灯灭，绿色显示灯亮。
7、再次确认操作台面板上正反转旋钮，是否处于正转；模式旋钮，是否恒矩。
之后旋转操作台面板上启停选择旋钮，启动负载变频电机。
8、在软件界面上数据记录选平均记录，手动控制界面，点选M，在下方转矩处输入转矩值，数值不超过130N.M。
输入之后，点击输出，ET2101电力测功测试仪上扭矩值变化，当值与填写的数值一致且稳定后，回到数据记录界面点击开始采集，之后点击记录一次。
这样，在输入扭矩值下，被测电机转速、功率就被记录下来。
重复以上过程，就可以得到不同扭矩下，被测电机转速、功率值并记录。
（注意，测量完不同扭矩下，功率之后，转到步骤13，处理完数据后，再采集不同功率下的扭矩值）如果要采集不同功率下，扭矩、转速值，选择手动控制界面P，同样输入负荷百分比，值不超过40%，点击输出。
ET2101电力测功测试仪上负荷值与输入一致且稳定后，采集记录，重复以上过程。
注意：
被测电机不可调速，因此禁止点选手动控制界面n，模式选择禁止选恒速模式。
9、当数值采集记录完后，使M或P输入0，并输出，ET2101电力测功测试仪上值快速回零，之后旋转启停选择旋钮，使负载变频电机停转。
10、按下自耦降压启动柜上停止按钮，使被测电机停转。
11、按下操作台面板上分闸按钮，让变频器分闸，关闭变频器电源。
12、关闭ET2101电力测功测试仪、NC-3扭矩测量仪、ET2304数据采集仪电源，旋转仪表电源旋钮，停止仪表供电。
13、点击软件界面报表曲线，点击文件选项，选另存为EXCEL文件，可将实验记录数据以EXCEL文件格式导出。
之后，点击曲线选项，点选拟合曲线，选择横纵坐标，横坐标为输出转速，纵坐标为输出功率、输出扭矩，点击绘图，可得到被测电机额定转速下功率与扭矩曲线。
点击绘图到文件，可将曲线保存为图片格式。
14、关闭软件，关闭工控机。
五、实验报告
1、在恒速模式下，测量并记录不同扭矩下功率值，不同负载下，扭矩值，填入下表，要求数据均匀选取，测量点不少于10个，扭矩不超过130N.M，负载不超过40%。
2、根据所测得实验数据，绘制两种测量方式下的扭矩--功率图。
反求技术实验
一、实验目的
1.了解手持式扫描仪的自动定位和表面成像。
2.了解常见的三维测量方法，接触式测量与非接触式测量的优缺点。
3.能正确的安装和使用扫描仪软件（包括硬件说明、设备连接和启动）。
4.在Vxscan软件中了解采集数据后所保存的不同的数据类型和文件格式。
5.了解实物反求的基本流程。
6.掌握一种三维反求软件的使用方法
二、实验用设备简介
1.手持式自定位扫描仪一套。
2．笔记本电脑工作站一台。
3．扫描零件。
4.GeomagicStudio12后置处理软
件。
手持式三维扫描仪概述：
1、自动定位:
StereoVision扫描仪工作站
2个镜头同时看到的三个目标点（围成三角形），这个扫描仪就可以识别到其相对位置关系。
2.十字激光:
实时表面重建
三维手持式扫描仪有一个自动表面的生成：
当你扫描的时候，激光线开始记录时，那些被识别到的数据就会被采集。
EXAscan:
当使用高分辨率的扫面模式时，数据将更好的被显示出来。
注:
输出的Handyscan三维数据:
不是点云，而是一种优化过的表面。
软件将这种三维网格面变成STL文件输出。
3.技术规格
•校准证书:
一个校准证书和一份校准报告.
•精度:
精度严格根据ISO公式的认证，比较小的范围精度可以最高达到0.050毫米。
•二级激光:
对视力无害。
•精度和分辨率的区别:
分辨率是指扫描仪所能显示的最高细节。
而精度是指数据和实物之间的偏差。
三、实验原理及内容
1.数据采集：
a）对象表面分析，分析曲面重构所需要的特征线；
b）连接Handyscan激光扫描仪线缆，开启设备，进行对焦；
c）利用Handyscan激光扫描仪对测定对象进行扫描，完成数据采集；
2.数据处理：
a）将扫描数据导入GeomagicStudio12软件，对噪声点进行删除处理；
b）对点云划分横截线，得到曲面重构所需的特征点；
3.曲面重构：
将特征点连成线，构建特征线；
4.构建实体：
选择特征面，通过拉伸、剪切等过程构建实体。
四、操作注意事项及操作步骤
1.熟悉硬件：
扫描仪数据线电源线1394卡
仪器架定位目标点校准板工作站及Vxcan软件
2.
连接设备：
a）
连接数据线（扫描仪端不连接）；
b）连接电源线；
c）打开Vxscan软件；
d）将1394卡插入电脑,并运行软件,提示
无连接；
e）将数据线连接到扫描仪上。
注意：
如果开始没有连接扫描仪，Vxscan软件将无法连接。
你不得不连接扫描仪并且重新新建个新的任务,Vxscan软件在扫描过程中将占用大量内存，所以推荐使用时关掉其他软件。
如果你想评估内存的使用情况，在软件右下角亮的地方则显示内存的使用率
3.系统校准:
a）隔离校准板:
这是对校准非常重要的，在校准过程中请将除校准板以外的点隔离开来:
隔离校准板采集
b）采集:
请保持激光垂直于校准版，这样做的话你可以从正上方开始按下扫描按钮，保持稳定缓慢的速度垂直向下或从下向上进行数据的采集，当获取到10个点的时候,垂直数据采集则完成，再按提示完成前后左右4个点的采集。
4.激光线的配置
调节参数:
你可以修改扫描仪扫描不同颜色的表面光洁度的参数.主要可以修改以下2个参数:
-激光功率
-快门时间
•调整技术:
为了获取更好的扫描结
升级会员 