一种用于机械设计课程设计的组合实训台及其使用方法与流程

本发明属于机械专业教学设备，具体涉及一种用于机械设计课程设计的组合实训台及其使用方法。

背景技术：

减速器是机械设计教学中必教的重点，并且也是机械设计这一课程设计的要求，目前在教学过程中，采用的大多是书本结合减速器实物进行教学，学生从书本上只能够大概了解减速器的种类和传动原理，而减速器产品大多较笨重并且成本较高，并且单一的减速器产品结构较单一，一些减速器涉及的传动结构较复杂，不利于拆装教学，作为初次接触减速器的学生也不能够较透明的接触到所有部分，因此反而阻碍了学生了解减速器的结构及装配知识。

现有技术中存在很大一部分的关于减速器的实验台，不过大多是以测试减速器的工作性能而设定的，很少有涉及到减速器内部结构拆装组合的教学设备。如申请号为201510597789.8的中国专利文献公开了一种变速箱教学实验台，其技术方案包括底座、托板以及测试架，在托板上安装有变速箱定位夹具，所述测试架为框架结构，在底板上安装有一驱动电机，在顶板上还安装有一动力传递电机，在动力传递电动机的的电动机构轴的另一端安装有小带轮，在顶板的下侧水平设有一主轴，在主轴上安装有一大带轮，所述小带轮和大带轮通过传动皮带相连，该专利能够直观的展示变速箱的动力传递过程，但是对于变速箱内部结构构造和装配关系不能够进行有效展示和拆装操作。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对现有的机械设计课程设计在减速器结构、装配方面缺少有效的教学设备，提供一种用于机械设计课程设计的组合实训台及其使用方法，填补关于减速器在结构、装配方面的专用教学设备的空白。

本发明采用如下技术方案实现：

一种用于机械设计课程设计的组合实训台，包括一实验桌1及减速器模块，所述实验桌的桌面11上设有若干排列的定位槽14，减速器模块分为箱体部件21、端盖密封部件22、轴部件23及齿轮部件24，其中减速器箱体采用分体结构，由若干段分体的箱体部件21围成，其中，所述箱体部件21分别通过固定螺栓4固定在桌面11的定位槽14中，减速器的端盖密封部件22、轴部件23及齿轮部件24在固定的减速器箱体内进行装配。

进一步的，所述箱体部件21通过压板3固定在桌面上，所述压板3一端支撑在桌面上，另一端搭接在箱体部件21的底部凸台上，所述压板3上设有腰形孔31，所述固定螺栓4穿过腰形孔将箱体部件固定在桌面的定位槽14中。

进一步的，所述定位槽14沿纵向和横向交错设置，两个方向的定位槽分别等距均匀分布。

优选的，所述定位槽14为T形槽。

进一步的，所述定位槽14之间的桌面11上设有垫板15，避免箱体部件与桌面接触磨损。

进一步的，所述实验桌1的桌面上排列设有用于放置零件的展示盒13，所述实验桌1的桌面11下方设有储物抽屉12，可分别用于放置拆卸下来的减速器零部件以及不常用的零件或者装配工具。

进一步的，所述组合实训台在实验桌1的中间位置通过展示盒13分为对称的两个实验区域，每个实验区域的桌面11上均设有定位槽14。

在本发明的组合实训台中，所述实验桌1上还通过铰轴设有可调角度的显示器16，显示器16朝向实验区域设置，可显示操作三维各减速器拆装过程和使用方法，提供现场装配视频及三维虚拟仿真软件。

本发明还公开了上述一种用于机械设计课程设计的组合实训台的使用方法，具体如下：学生根据设计的减速器选择相应尺寸的减速器模块，首先将箱体部件21固定在桌面的定位槽中，然后在箱体部件21上依次装配轴部件23和齿轮部件24，并最终将端盖密封部件22与箱体部件21装配固定。

进一步的，减速器箱体为去除上盖的下半部箱体，分体的箱体部件21上有且仅有一个对应轴部件23装配的半圆安装孔位，在固定装配减速器模块时，按照轴部件的传动排布方式依次完成减速器中每个轴部件对应的箱体部件、齿轮部件及端盖密封部件装配，最终实现整个减速器的拼合。

本发明将减速器的下箱体分成若干块，可根据不同设计类型的减速器进行拼装，可用于平行轴减速器、交叉轴锥齿轮减速器或者行星减速器的拼装，并通过实验桌的桌面定位槽进行定位固定，然后根据设计的减速器其他零部件在固定好的下箱体中进行装配，包括轴部件、齿轮部件以及端盖密封部件等，在装配过程中让学生直观地了解减速器的结构和装配知识，简单的装配操作还可提高初步接触减速器的学生的动手能力。

本实验台为一开放性实验台，让学生设计构思减速器外形，可让学生自己根据机械设计课程设计选择减速器方案，选择设计轴承、润滑与密封方案，实现轴承的组合设计，减速器的附件与设计，可实现传动性能的分析与调整，并可完成零部件的结构设计构思与测量绘制，在下箱体剖分面适当的位置上画出润滑油沟，构思设置油标、放油螺塞位置，测量调整齿轮啮合中心距，测量两齿轮啮合实际间隙等实验操作。

由上所述，采用本发明提出了一种新型的教学模式，通过本发明可提高学生对于机械设计的学习兴趣和学习效率，零部件均采用通用铝质，可进行多种类型的减速器教学，成本较低，可在设有机械专业的大专院校或教学机构进行广泛推广应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1为实施例中的减速器组合实训台拼装效果示意图。

图2为实施例中的实验桌桌面局部示意图。

图3为实施例中的桌面定位槽示意图。

图4为实施例中拼装的减速器示意图。

图5为实施例中的压板示意图。

图6为实施例中的另一种实验桌示意图。

图7为图6中的显示器装配示意图。

图8为实施例进行单级圆柱齿轮减速器的第一步装配示意图，为一段箱体的装配。

图9为实施例进行单级圆柱齿轮减速器的第二步装配示意图，为端盖零件的装配。

图10为实施例进行单级圆柱齿轮减速器的第三步装配示意图，为第一轴传动组件的装配。

图11为实施例进行单级圆柱齿轮减速器的第三步装配示意图，为二段箱体、第二轴传动组件的装配。

图12为实施例进行单级圆锥齿轮减速器的总体装配示意图。

图13为实施例进行分流式双级圆柱齿轮减速器的总体装配示意图。

图14为实施例进行圆锥圆柱齿轮减速器的总体装配示意图。

图中标号：1-实验桌，11-桌面，12-储物抽屉，13-展示盒，14-定位槽，15-垫板，16-显示器，161-第一铰轴，162-第二铰轴，2-减速器，21-箱体部件，22-端盖密封部件，23-轴部件，24-齿轮部件，3-压板，31-腰形孔，4-固定螺栓，41-固定螺母，42-垫圈。51-一段箱体，52-二段箱体，52-三段箱体，61-第一轴传动组件，62-第二轴传动组件，63-第三轴传动组件，71-第一端盖组件，72-第二端盖组件。

具体实施方式

实施例

参见图1，本实施例的减速器组合实训台主体为实验桌1，在实验桌1的桌面11下方设有储物抽屉12，可用于放置不常用的零件或者装配工具，实验桌1的桌面上还排列设有用于放置零件的展示盒13，展示盒按照不同类型的零部件进行分类，如轴类零件展示盒、齿轮类零件展示盒、箱体类零件展示盒等，用于临时放置拆卸下来的减速器零部件。

实验桌的桌面11上设有若干定位槽14，本实施例中拼装的减速器为一垂直轴的锥齿轮减速器，如图4所示，减速器箱体采用分体结构，其中下箱体由若干分体的箱体部件21围成，其中，箱体部件21分别通过固定螺栓4固定在桌面11的定位槽14中，减速器的其余部件在拼装的减速器箱体内进行装配，包括将轴部件23、齿轮部件24和端盖密封部件21等装配成减速器整体，其中装配后的减速器上箱体可不组装，用于观察显示减速器内部的整体结构。

在减速器下箱体的固定过程中，可通过箱体部件21的周边凸台上设置的通孔配合固定螺栓4固定在桌面定位槽中，但定位槽的尺寸不一定完全匹配减速器箱体的尺寸，因此，箱体部件21还可通过压板3固定在桌面上，如图5中所示，压板3可采用L形，竖直的一端支撑在桌面上，水平的一端搭接在箱体部件21的凸台上，压板3上设有腰形孔31，固定螺栓4穿过压板上的腰形孔31将箱体部件固定在桌面的定位槽14中，通过固定螺母41和垫圈42实现箱体部件21在桌面11上的固定安装，腰形孔可利于调整固定螺栓4连接到最合适的定位槽位置进行固定。

结合参见图2和图3，本实施例中的定位槽14沿纵向和横向交错设置，两个方向的定位槽分别等距均匀分布，定位槽14优选采用T形槽，可针对固定螺栓和螺母组件配合固定箱体部件，关于T形槽的固定方案，在机床的夹具固定上具有广泛应用，机械领域技术人员应当熟知该技术原理，再次不做赘述。在桌面11上未设置定位槽的位置设有垫板15，避免箱体部件与桌面接触磨损，同时也可起到零部件放置在桌面上的减震作用。

参见图6，本实施例中的实验桌1可加宽设置，在实验桌1的中间通过展示盒13分隔成两个对称的实验区域，两个实验区域的桌面11上均设定位槽结构，可用于两组以上的学生同时进行实验操作。

在桌面11上还可设置显示器16，显示器16于存储有三维各减速器拆装过程和使用方法以及现场装配视频及三维虚拟仿真软件的计算机主机连接，可在学生实验过程中播放相关的影像视频，供学生在实验过程参考。结合参见图7，显示器16的背部支架与第一铰轴161转动装配，实现显示器16的水平转动调节，水平铰轴16的安装座通过第二铰轴162转动装配在展示盒13的边框支架上，实现显示器16的竖直转动调节，满足不同方位学生的观看需求。

以下结合图8至图11详细说明本实施例的使用方法。图8至图11是针对设计的单级圆柱齿轮减速器进行的装配，包括在两根平行分布的轴部件上设置圆柱齿轮形成的单级传动系统，首先根据设计好的单级圆柱齿轮减速器选择好相应的轴部件、箱体部件、齿轮部件及端盖密封部件，如图8所示，将箱体部件中的一段箱体51通过压板3固定在桌面11的定位槽中，一段箱体51为对应其中一轴部件装配的分体式下箱体，分为对称的两块，根据设计的单级圆柱齿轮减速器的宽度固定分布。然后将对应一段箱体51装配的轴部件以及轴上的轴承及齿轮部件装配成第一轴传动组件61，按照图9中所示，将第一轴传动组件61整体通过轴承等旋转装配件安装到一段箱体51的安装孔位上；再在第一轴传动组件61和两端的一段箱体51之间装配具有端盖密封部件的第一端盖组件71和第二端盖组件72，如图10所示，完成对应该轴部件的变速器结构装配；最后，将单级圆柱齿轮减速器的另一轴部件对应的二段箱体52分别与一段箱体51拼装，形成减速器箱体的整体，然后将对应该轴部件的第二轴传动组件61和端盖组件进行装配，完成整个单级圆柱齿轮减速器的装配。

在图8至图11中的单级圆柱齿轮减速器的箱体包括分体的一段箱体51和二段箱体52，分别对应两根轴部件的安装，箱体采用分体模块，在实验中可根据设计的不同齿轮传动参数调整箱体模块之间的距离，实现变速器的长度和宽度尺寸匹配。箱体模块采用去除上盖的下半部箱体，其上设置半圆安装孔位，便于对轴部件上的轴承及端盖组件进行安装，同时对装完后的减速器内部进行观察测量，有利于教学实验的多样性。

如图12、图13和图14中所示，本实施例还可用于单级圆锥齿轮减速器、分流式双级圆柱齿轮减速器以及圆锥圆柱齿轮减速器的设计装配。其中图12为单级圆锥齿轮减速器，其中圆锥齿轮减速器由于轴部件为垂直设置，对应的箱体部件之间采用安装孔位相互垂直的布置方式。在图13的分流式双级圆柱齿轮减速器为双级传动的减速器，具有三根相互平行的轴部件，由于第三组轴部件的出现，需要另外增加三段箱体53以及第三轴传动组件63进行装配，具体的装配步骤与上述的单级圆柱齿轮减速器相同，按照轴部件的传动排布方式依次对三个轴部件对应的箱体部件、齿轮部件及端盖密封部件进行装配，最终实现整个减速器的拼合。图14中的圆锥圆柱齿轮减速器则将单级圆柱齿轮减速器和单级圆锥齿轮减速器进行组合。

以上仅对附图中所列举的减速器类型进行说明，在实际教学中，本实施例还可对机械领域所知的其他通过齿轮传动的减速器进行组装演示，在此不作一一赘述。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。