速度波动调节演示教具设计说明书.docx
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速度波动调节演示教具设计说明书
速度波动调节演示教具
(设计说明书)
长春工程学院
2013年12月9日
目录
一、参赛人员基本信息-1-
二、设计目的-1-
三、创新构思-1-
1、本节内容简介-1-
2、设计创新点-1-
四、设计方案-1-
五、工作原理和机构说明-1-
(1)离心调速器机构简图-2-
(2)节流阀工作机构-2-
(3)限位开关触动机构-3-
六、控制原理说明和原理示意图-3-
1、控制原理示意图-3-
2、控制原理说明-4-
七、慧鱼样机主要零件图-4-
八、主要功能指标-5-
九、应用前景-5-
十、样机实物照片-6-
一、参赛人员基本信息
设计题目:
学生姓名:
所学专业:
所在班级:
指导老师:
2、设计目的
在传统的《机械原理》课堂中,老师通常通过PPT为同学讲解课程,而且课堂的容量非常大,课堂枯燥无味。
对于一些重点知识,老师也只能通过自己的讲解,再配有一些简单的动画,同学也只能简单的看到,而不能亲自动手做一做,对知识难以有更深的理解。
这些都让同学们感觉学习没有兴趣,以至于学生不能很好的理解、学习知识。
因此我们小组针对《机械原理》中速度波动调节这一节知识,改进和设计了一款新颖的演示教具。
让同学快速、透彻的学习本节知识,提高学习兴趣。
3、创新构思
1、本节内容简介
非周期性速度波动多是由于工作阻力或驱动力在机械运转过程中发生突变,从而使输入能量与输出能量在一段较长时间内失衡所造成的。
若不加以调节,它会使系统的转速持续上升或下降,严重时将导致"飞车"或停止运转。
调速器用于减小某些机器非周期性速度波动的自动调节装置。
它可使机器转速保持定值或接近设定值。
水轮机、汽轮机、燃气轮机和内燃机等与电动机不同,其输出的力矩不能自动适应本身的载荷变化,因而当载荷变动时,由它们驱动的机组就会失去稳定性。
汽轮发电机是这方面的典型例子:
当用电负荷增大时,必须开大汽阀更多地供汽,否则将导致"停车";反之,当用电负荷减少时,必须关小汽阀,否则会导致"飞车"事故。
这类机组必须设置调速器,使其能随着载荷等条件变化,随时建立载荷与能源供给量之间的适应关系,以保证机组作正常运转。
2、设计创新点
(1)该教具以电机的不同转速模拟不同的载荷。
当载荷减少,原动机主轴转速增加,重块外张,套筒上移,控制件下降,以减少能源供给量,直到与载荷相适应为止,当载荷增加,与此相反。
这样就保持机组的转速接近于设定值。
(2)我们将载荷变化后减速器的调节过程以机械式的触动不同数量的限位开关点亮小灯数量变化的形式展示出来,更加的清楚明了、富有创意,激发同学们的兴趣。
(3)教具分为两种不同工作模式。
模式一中,按下不同的开关,对应不同载荷。
切换开关的过程中体现出减速器的调节过程。
模式二中,只要按下开关,载荷就由大到小、再由小到大循环变化,减速器调节过程也随之循环变化。
(4)整个演示教具结构简单,多由小巧的连杆机构组成,演示效果明显,且只用一个动力源,节能、环保。
四、设计方案
首先,确定我们制作的教具,是以电机的不同转速模拟机组不同的载荷。
当载荷减少时,原动机主轴转速增加,重块外张,套筒上移,通过杠杆增力机构增大套筒上移的力,使与杠杆相连的输出端连接的控制件下降,以减少能源供给量,直到与载荷相适应为止,当载荷增加时,与此相反。
这样就保持机组的转速接近于设定值。
另外,我们将通过简单的放大机构,将杠杆输出端结点微小的动作放大,在与连杆、滑块相连组成开环。
因此,滑块会有较大的移动幅度,通过滑块触动固定在弹簧上的限位开关。
当荷载不同时,电机转速不同,滑块升起的程度不同,可以触动不同数量的开关,有相应的小灯亮起。
我们将载荷变化后减速器的调节过程以点亮小灯数量变化的形式展示出来,更加的清楚明了。
最后,改教具还分为两种不同工作模式。
模式一中,按下不同的开关,对应不同载荷。
切换开关的过程中体现出减速器的调节过程。
模式二中,只要按下开关,载荷就由大到小、再由小到大循环变化,减速器调节过程也随之循环变化。
五、工作原理和机构说明
(1)离心调速器机构简图
当选着相应载荷,电机启动后,通过锥齿轮将转动传动到离心调速器的转轴4上,带动连杆机构3上的两个钢球绕转轴4转动,钢球的惯性令其做离心运动。
在连杆2的带动下,滑块1沿转轴4向上滑动,而弹簧则对两个钢球提供向心力。
(2)节流阀工作机构
首先,通过构件6、7组成的杠杆,将滑块1的力增大。
再由连杆8和节流阀9组成连杆机构,可以有效的控制节流阀9的开合程度。
当载荷减小时,滑块1上移,进而节流阀9下移,工作介质进给量减小,机组的转速接近设定值。
(3)限位开关触动机构
为了使我们设计的教具演示效果更加明显,我们特意做以上的设计。
通过连杆10和11、14组成的放大机构,将构件6右端的运动副B的移动范围放大。
再与滑块13相连,最终滑块13有较大伸缩范围。
当载荷不同时,滑块13的伸缩程度不同,可触动不同数量的限位开关(开关通过弹簧安装在固定构件15上)。
以上的设计可以将载荷变化后减速器的调节过程以点亮小灯数量变化的形式展示出来,更加的清楚明了。
六、控制原理说明和原理示意图
1、控制原理示意图
2、控制原理说明
模式一:
首先按下总开关1,再按下不同的开关(开关3、4、5、6),开关3、4、5、6分别对应不同载荷,在切换开关的过程中,即达到模拟载荷变化的过程。
再通过我们的观察便可清楚的看到减速器的调节作用。
模式二:
同样首先需要按下总开关1,再按下开关2,模拟载荷便自动由小到大、再由大到小循环变化,减速器调节过程也随之循环变化。
7、慧鱼样机主要零件图
1、充当连杆的长条
2、15x15x30长方体
八、主要功能指标
占地面积:
40cmx30cm
高度:
35cm
整体重量:
5.8kg
小灯数量:
4个
载荷范围:
通过开关选着进行模拟
9、应用前景
目前《机械原理》课堂大多讲理论知识,老师通常通过PPT为同学讲解课程,而且课堂的容量非常大,课堂枯燥无味。
对于一些重点知识,老师也只能通过自己的讲解,再配有一些简单的动画,同学也只能简单的看到,而不能亲自动手做一做,对知识难以有更深的理解。
我们设计的演示教具,在老师讲速度波动调节这一节时,便可解决上述问题。
只要通过老师讲解,再辅助该教具,学生便可快速、透彻的学习到知识,并激发学习兴趣。
理解非周期性速度波动多是由于工作阻力或驱动力在机械运转过程中发生突变,从而使输入能量与输出能量在一段较长时间内失衡所造成,明白减速器对非周期性速度波动的调节过程。
本教具结构简单,制作方便,设计合理,性价比高。
将载荷变化后,减速器的调节过程以点亮小灯数量变化的形式展示出来,新颖、富有创意。
用于教学后,它一定会是老师的得力助手。
十、样机实物照片
1、离心调速器
2、节流阀控制部分
3、小灯显示部分
4、样机整体
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 速度 波动 调节 演示 教具 设计 说明书
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