电机传动实验设备的制作方法

本实用新型涉及教学用具技术领域，尤其涉及电机传动实验设备。

背景技术：

随着机电自动化技术发展，电机传动设计日趋多样、复杂和精密。机电工程和自动控制专业的实验教学，涉及越来越多类型的电机、传动机构及“动力-传动”的复合或组合。传统的“单类型电机—单类型传动机构”教学设备适合专一应用领域的实验教学。组合这些设备用于综合性、基础性的实验教学，设备利用程度小，占用较多场地，操作过程繁琐，不能很好地满足教学需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电机传动实验设备，旨在解决现有技术中单台设备无法满足任一类型电机与任一类型传动机构配对组合进行实验的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：电机传动实验设备，包括具有台面的控制柜，所述台面上设有定位板和负载测试模块，所述定位板的两侧分别设有驱动安装区和传动安装区，所述驱动安装区和所述传动安装区上分别设有可拆卸的电机模块和传动模块，所述电机模块的输出端与所述传动模块的输入端连接，所述传动模块的输出端与所述负载测试模块的输入端连接；所述负载测试模块、所述电机模块和所述传动模块分别与所述控制柜电性连接。

优选地，所述电机模块包括电机、第一支撑板和第一联轴器，所述电机安装于所述第一支撑板的第一侧，所述第一联轴器位于所述第一支撑板的第二侧并连接于所述电机的主轴与所述传动模块的输入端之间；所述第一支撑板与所述驱动安装区可拆卸连接。

优选地，所述第一支撑板的底部设有至少一个第一凹槽和至少一个第一上固定孔，所述驱动安装区上设有至少一个向上凸起的第一凸台和至少一个第一下固定孔；各所述第一凸台与一对应的所述第一凹槽适配连接，各所述第一上固定孔与一对应的所述第一下固定孔通过第一紧固件穿设固定连接。

优选地，所述第一支撑板包括第一竖立部和连接于所述第一竖立部底部的第一横向部，各所述第一凹槽和各所述第一上固定孔均位于所述第一横向部上，所述驱动安装区设有一向下凹陷形成的第一台阶部，所述第一竖立部与所述第一横向部的连接处抵接于所述第一台阶部上。

优选地，所述传动模块包括传动机构、第二支撑板、输入轴、输出轴、第一旋转编码器和第二旋转编码器，所述输入轴与所述输出轴平行设置且可转动地安装于所述第二支撑板上，所述传动机构设于所述第二支撑板的第一侧并连接于所述输入轴与所述输出轴之间，所述第一旋转编码器和所述第二旋转编码器分别安装于所述输入轴和所述输出轴上并位于所述第二支撑板的第二侧，所述输入轴与所述电机模块的输出端连接，所述输出轴与所述负载测试模块连接；所述第二支撑板与所述传动安装区可拆卸连接。

优选地，所述第二支撑板的底部设有至少一个第二凹槽和至少一个第二上固定孔，所述传动安装区上设有至少一个向上凸起的第二凸台和至少一个第二下固定孔；各所述第二凸台与一对应的所述第二凹槽适配连接，各所述第二上固定孔与一对应的所述第二下固定孔通过第二紧固件穿设固定连接。

优选地，所述第二支撑板包括第二竖立部和连接于所述第二竖立部底部的第二横向部，各所述第二凹槽和各所述第二上固定孔均位于所述第二横向部上，所述传动安装区设有一向下凹陷形成的第二台阶部，所述第二竖立部与所述第二横向部的连接处抵接于所述第二台阶部上。

优选地，所述传动机构为链条传动机构、V带传动机构、同步带传动机构或者齿轮传动机构。

优选地，所述负载测试模块包括第三支撑板、第四支撑板、丝杆、移动螺母、第二联轴器、磁粉制动器、位移传感器和连接块，所述第三支撑板和所述第四支撑板间隔安装于所述台面上，所述丝杆可转动地安装于所述第三支撑板和第四支撑板上，所述第二联轴器连接于所述丝杆的第一端与所述传动模块的输出端之间，所述磁粉制动器安装于所述丝杆的第二端，所述移动螺母与所述丝杆螺纹连接并位于所述第三支撑板与所述第四支撑板之间，所述位移传感器设于所述丝杆的一侧并与所述丝杆相互平行，所述连接块安装于所述移动螺母上并与所述位移传感器配合连接。

优选地，所述控制柜还包括设于所述台面上的计算机和控制面板，所述控制面板与所述计算机电性连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的电机传动实验设备，操作实验时，选定好需要进行实验的电机模块和传动模块，将传动模块和电机模块分别安装在台面定位板上的传动安装区和驱动安装区上，将电机模块的输出端与传动模块的输入端连接，将传动模块的输出端与台面上设置的负载测试模块的输入端连接，然后固定好传动模块和电机模块，通过控制柜进行实验调试和控制电机模块、传动模块和负载测试模块进行实验测试。本实用新型的电机传动实验设备，由于可以选定不同的传动模块和电机模块配对组合进行实验，拆装简易、快速；实验过程中形成的测试数据具有较高的可对比性，适用于进行基础课程阶段对比演示和验证各类型电机模块和传动模块的综合性实验教学。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的传动模块与电机模块和负载测试模块分开连接时的立体结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的控制柜与定位板连接的立体结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的定位板的立体结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的电机模块的侧视图。

图6为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的电机模块的俯视图。

图7为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的传动模块的俯视图。

图8为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的传动模块的侧视图。

图9为本实用新型实施例提供的电机传动实验设备的负载测试模块的俯视图。

附图标记包括：

10—控制柜 11—台面 12—计算机

13—控制面板 20—定位板 21—驱动安装区

22—传动安装区 30—负载测试模块 31—第三支撑板

32—第四支撑板 33—丝杆 34—移动螺母

35—第二联轴器 36—磁粉制动器 37—位移传感器

38—连接块 40—电机模块 41—电机

42—第一支撑板 43—第一联轴器 50—传动模块

51—传动机构 52—第二支撑板 53—输入轴

54—输出轴 55—第一旋转编码器 56—第二旋转编码器

211—第一凸台 212—第一下固定孔 213—第一台阶部

221—第二凸台 222—第二下固定孔 223—第二台阶部

421—第一竖立部 422—第一横向部 521—第二竖立部

522—第二横向部 4221—第一凹槽 4222—第一上固定孔

5221—第二凹槽 5222—第二上固定孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～9描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图9所示，本实用新型实施例提供的电机传动实验设备，包括具有台面11的控制柜10，所述台面11上设有定位板20和负载测试模块30，所述定位板20的两侧分别设有驱动安装区21和传动安装区22，所述驱动安装区21和所述传动安装区22上分别设有可拆卸的电机模块40和传动模块50，所述电机模块40的输出端与所述传动模块50的输入端连接，所述传动模块50的输出端与所述负载测试模块30的输入端连接；所述负载测试模块30、所述电机模块40和所述传动模块50分别与所述控制柜10电性连接。

操作实验时，选定好需要进行实验的电机模块40和传动模块50，将传动模块50和电机模块40分别安装在台面11定位板20上的传动安装区22和驱动安装区21上，将电机模块40的输出端与传动模块50的输入端连接，将传动模块50的输出端与台面11上设置的负载测试模块30的输入端连接，然后固定好传动模块50和电机模块40，通过控制柜10进行实验调试和控制电机模块40、传动模块50和负载测试模块30进行实验测试。

本实用新型实施例的电机传动实验设备，由于可以选定不同的传动模块50和电机模块40配对组合进行实验，拆装简易、快速；实验过程中形成的测试数据具有较高的可对比性，适用于进行基础课程阶段对比演示和验证各类型电机模块40和传动模块50的综合性实验教学。

当然，本实施例中的定位板20两侧设置的驱动安装区21和传动安装区22可以是与定位板20一体的结构，也可以是独立的板结构与定位板20拼接在一起，总之，其目的是为了实现安装电机模块40和传动模块50。

本实施例中，结合图1～2和图5～6所示，所述电机模块40包括电机41、第一支撑板42和第一联轴器43，所述电机41安装于所述第一支撑板42的第一侧，所述第一联轴器43位于所述第一支撑板42的第二侧并连接于所述电机41的主轴与所述传动模块50的输入端之间；所述第一支撑板42与所述驱动安装区21可拆卸连接。具体的，电机模块40由电机41、第一支撑板42和第一联轴器43组成一个整体，电机41的作用是作为驱动源使用，即输出动力，根据实验需求，电机41可以选用直流电机、交流电机、步进电机或者伺服电机。第一支撑板42一方面起到对电机41支撑和安装的作用；另一方面方便整个电机模块40与定位板20上的驱动安装区21实现可拆卸连接，从而实现对电机模块40的可更换。第一联轴器43的作用是连接电机41的主轴和传动模块50的输入端，传动模块50的输入端一般为轴状结构，那么联轴器可以连接于传动模块50的的轴状结构与电机41的主轴之间，将主轴的动力传动至传动模块50上。

本实施例中，结合图2～6所示，所述第一支撑板42的底部设有至少一个第一凹槽4221和至少一个第一上固定孔4222，所述驱动安装区21上设有至少一个向上凸起的第一凸台211和至少一个第一下固定孔212；各所述第一凸台211与一对应的所述第一凹槽4221适配连接，各所述第一上固定孔4222与一对应的所述第一下固定孔212通过第一紧固件(图未示)穿设固定连接。具体的，组装电机模块40时，将电机模块40的第一支撑板42的一个第一凹槽4221与驱动安装区21上的一个第一凸台211的侧面对准，然后从侧面将第二支撑板52推进使得第一凹槽4221与第一凸台211配合，此时，至少有一个第一上固定孔4222与一个第一下固定孔212对准，再通过一个第一紧固件穿设锁紧第一上固定孔4222和第一下固定孔212，例如采用螺栓与螺母组成的紧固件锁紧第一上固定孔4222和第一下固定孔212，从而完成了整个电机模块40的安装。配合的第一凹槽4221和第一凸台211的设计，不但可以起到电机41的定位安装的作用，还可以确保电机模块40与驱动安装区21之间实现可拆卸连接，且可加强连接后的稳定性。

本实施例中，结合图5～6所示，所述第一支撑板42包括第一竖立部421和连接于所述第一竖立部421底部的第一横向部422，各所述第一凹槽4221和各所述第一上固定孔4222均位于所述第一横向部422上，所述驱动安装区21设有一向下凹陷形成的第一台阶部213，所述第一竖立部421与所述第一横向部422的连接处抵接于所述第一台阶部213上。具体的，当需要安装电机模块40时，将电机模块40的第一支撑板42从侧面推动以使得第一凹槽4221与第一凸台211配合，并直至第一竖立部421与第一横向部422的连接处抵接到第一台阶部213位置，此时，表示第一支撑板42安装到位，最后通过第一紧固件将第一横向部422锁紧在定位板20的驱动安装区21上，完成整个电机模块40的安装，安装非常方便。当然，拆卸也非常方便，拆卸时，松开第一紧固件，拆除第一联轴器43与传动模块50的输入端的连接，将第一支撑板42从侧面拉出即可。

本实施例中，结合图1～2和图7～8所示，所述传动模块50包括传动机构51、第二支撑板52、输入轴53、输出轴54、第一旋转编码器55和第二旋转编码器56，所述输入轴53与所述输出轴54平行设置且可转动地安装于所述第二支撑板52上，所述传动机构51设于所述第二支撑板52的第一侧并连接于所述输入轴53与所述输出轴54之间，所述第一旋转编码器55和所述第二旋转编码器56分别安装于所述输入轴53和所述输出轴54上并位于所述第二支撑板52的第二侧，所述输入轴53与所述电机模块40的输出端连接，所述输出轴54与所述负载测试模块30连接；所述第二支撑板52与所述传动安装区22可拆卸连接。具体的，传动模块50由传动机构51、第二支撑板52、输入轴53、输出轴54、第一旋转编码器55和第二旋转编码器56组成一个整体，传动机构51的作用是将输入轴53输入的动力传递到输出轴54上进行输出，即动力的输入和输出，根据实验需求，传动机构51可以选用链条传动机构、V带传动机构、同步带传动机构或者齿轮传动机构。第二支撑板52一方面起到对输入轴53和输出轴54的支撑和安装的作用；另一方面方便整个传动模块50与定位板20上的传动安装区22实现可拆卸连接，从而实现对传动模块50的可更换。第一旋转编码器55和第二旋转编码器56与控制柜10电性连接，其作用是分别用于测量输入轴53和输出轴54的转速，实现转速检测。

本实施例中，结合图3～4和图7～8所示，所述第二支撑板52的底部设有至少一个第二凹槽5221和至少一个第二上固定孔5222，所述传动安装区22上设有至少一个向上凸起的第二凸台221和至少一个第二下固定孔222；各所述第二凸台221与一对应的所述第二凹槽5221适配连接，各所述第二上固定孔5222与一对应的所述第二下固定孔222通过第二紧固件(图未示)穿设固定连接。具体的，组装传动模块50时，将传动模块50的第二支撑板52的一个第二凹槽5221与驱动安装区21上的一个第二凸台221的侧面对准，然后从侧面将第二支撑板52推进使得第二凹槽5221与第二凸台221配合，此时，至少有一个第二上固定孔5222与一个第二下固定孔222对准，再通过一个第二紧固件穿设锁紧第二上固定孔5222和第二下固定孔222，例如采用螺栓与螺母组成的紧固件锁紧第二上固定孔5222和第二下固定孔222，从而完成了整个电机模块40的安装。配合的第二凹槽5221和第二凸台221的设计，不但可以起到传动机构51定位安装的作用，还可以确保传动模块50与传动安装区22之间实现可拆卸连接，且可加强连接后的稳定性。

其中，结合图3～4和图8所示，第二凹槽5221和第二凸台221均有两个。两个第二凹槽5221分别设于第二支撑板52长度方向的两侧，且第一个第二凹槽5221位于输入轴53的正下方，第二个第二凹槽5221位于输出轴54的正下方，这样，输出轴54和输出轴54转动时，第二支撑板52在该位置处与定位板20的传动安装区22的连接因稳定性好而不会出现松动；对应的，两个第二凸台221也分别设于传动安装区22长度方向的两侧，两个第二凸台221平行设置，其中位于输入轴53下方的第二凸台221与第一凸台211在长度方向的中心线共线。

本实施例中，结合图7～8所示，所述第二支撑板52包括第二竖立部521和连接于所述第二竖立部521底部的第二横向部522，各所述第二凹槽5221和各所述第二上固定孔5222均位于所述第二横向部522上，所述传动安装区22设有一向下凹陷形成的第二台阶部223，所述第二竖立部521与所述第二横向部522的连接处抵接于所述第二台阶部223上。具体的，当需要安装传动块时，将传动模块50的第二支撑板52从侧面推动以使得第二凹槽5221与第二凸台221配合，并直至第二竖立部521与第二横向部522的连接处抵接到第二台阶部223位置，此时，表示第二支撑板52安装到位，最后通过第二紧固件将所述第二横向部522锁紧在定位板20的传动安装区22上，完成整个传动模块50的安装，安装非常方便。当然，拆卸也非常方便，拆卸时，松开第二紧固件，拆除输入轴53与第一联轴器43的连接以及输出轴54与负载测试模块30的输入端的连接，将第二支撑板52从侧面拉出即可。

本实施例中，第一凹槽4221和第一凸台211的配合可以采用过渡配合，且由于整个电机模块40的质量较大，为了增加电机模块40安装后的稳定性，可以增加第一凹槽4221与第一凸台211的宽度。同理，第二凹槽5221和第二凸台221的配合可以采用过渡配合，且由于整个传动模块50的质量较大，为了增加传动模块50安装后的稳定性，可以增加第二凹槽5221与第二凸台221的宽度。

本实施例中，结合图1～2和图9所示，所述负载测试模块30包括第三支撑板31、第四支撑板32、丝杆33、移动螺母34、第二联轴器35、磁粉制动器36、位移传感器37和连接块38，所述第三支撑板31和所述第四支撑板32间隔安装于所述台面11上，所述丝杆33可转动地安装于所述第三支撑板31和第四支撑板32上，所述第二联轴器35连接于所述丝杆33的第一端与所述传动模块50的输出端之间，所述磁粉制动器36安装于所述丝杆33的第二端，所述移动螺母34与所述丝杆33螺纹连接并位于所述第三支撑板31与所述第四支撑板32之间，所述位移传感器37设于所述丝杆33的一侧并与所述丝杆33相互平行，所述连接块38安装于所述移动螺母34上并与所述位移传感器37配合连接。具体的，电机41的主轴转动通过第一联轴器43的作用将动力传递到输入轴53上，输入轴53通过传动机构51将动力传递到输出轴54上，输出轴54通过第二联轴器35的作用带动丝杆33转动，此时，可以设定磁粉制动器36加大负载，实现负载控制；丝杆33在转动时，带动移动螺母34移动，移动螺母34带动连接块38移动从而通过与其连接的位移传感器37来测定位移量，实现行程检测。

具体的，根据实验的需求，负载测试模块30还包括电子尺等来辅助进行实验。

本实施例中，结合图1～3所示，所述控制柜10还包括设于所述台面11上的计算机12和控制面板13，所述控制面板13与所述计算机12电性连接。具体的，控制面板13用于对电机41的运动控制和数据采集，装有数据采集卡、运动控制卡、电机41驱动器、开关按钮和快速线接头。计算机12用于接收、显示、保存传动模块50上的第一旋转编码器55和第二旋转编码器56实时传送的输入转速、输出转速和移动螺母34的位移等数据，发送指令控制电机41和磁粉制动器36。

具体的使用过程简述如下：

S1.准备教学需要的各类型电机模块40和传动模块50；

S2.安装传动模块50：传动模块50的第二支撑板52的第二凹槽5221从正面分别与定位板20的第二凸台221从外侧端对齐；向第二凸台221内侧端推动，让输出轴54伸入负载测试模块30的第二联轴器35，传动模块50碰到定位板20的传动安装区22的第二台阶部223时，便确定到位，用第二紧固件将传动模块50固定在定位板20的传动安装区22上，并紧固第二联轴器35；

S3.安装电机模块40：将电机模块40的第一支撑板42的第一凹槽4221从正面与定位板20的第一凸台211外侧端对齐，向第一凸台211内侧端方向推动，让电机41的主轴上的第一联轴器43与传动模块50的输入轴53连接，电机模块40碰到定位板20的驱动安装区21上的第一台阶部213时，便确定到位，用第一紧固件将电机模块40固定在定位板20的驱动安装区21上，并紧固第一联轴器43；

S4.进行实验调试和实验测试。

S5.更换电机模块40或传动模块50，松开第一联轴器43和第二联轴器35，卸下要拆除的电机模块40或者传动模块50上的第一紧固件或者第二紧固件，沿着第一凸台211长度方向向外拉电机模块40或者沿着第二凸台221长度方向向外拉传动模块50，使得连接的第一联轴器43或者第二联轴器35脱离连接，向上提起取下要拆除的电机模块40或者传动模块50，按照S2或S3的步骤安装替换电机模块40或者传动模块50。

S6.按照S4和S5的步骤操作，直到完成全部实验内容。

本实施例的电机传动实验设备至少可完成的实验，举例如下：

一、选一类型电机41和一类型传动机构51，电机41转速不变、不加负载时，通过传动机构51的输出转速、移动螺母34的位移、运动时间计算出丝杆33的导程；

二、选一类型电机41和多类型传动机构51，电机41转速不变、不加负载时，通过传动机构51的输入转速、输出转速计算比较不同类型传动机构51的传动比；

三、选一类型电机41和多类型传动机构51，电机41转速变化、不加负载时，通过传动机构51的输入转速、输出转速曲线比较不同类型传动机构51的瞬时速度变化特点；

四、选一类型电机41和多类型传动机构51，不加负载，控制电机41正反转，通过传动机构51的输入转速、输出转速曲线比较不同类型传动机构51的瞬时速度变化特点；

五、选一类型传动机构51和多类型电机41，电机41转速不变、负载不断增加时，通过传动机构51的输入转速或输出转速的数值，比较不同类型电机41的速度变化曲线；

六、选一类型传动机构51和多类型电机41，电机41转速不变、不加负载，进行相同位移停止实验，通过移动螺母34的位移，比较不同类型电机41的工作控制原理。

当然，还可以进行其他实验，在此不再进行一一赘述。

综上所述可知本实用新型具有至少以下三点优良特性：一、拆装简易、快速，安装定位装置的尺寸一致，配合公差统一；二、节省成本和场地空间，能够任意配对不同类型的电机41或传动机构51，完成多种“电机41-传动机构51”的教学实验；三、适用于综合性实验教学，例如，一个电机模块40对应不同的传动模块50或者一个传动模块50对应不同的电机模块40，测试数据具有较高的可对比性。本实用新型适合基础课程阶段对比演示、验证各类型的电机41和传动机构51；从而得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。