中人ZRJX-LCS零差速雙流傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)

一、實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介
車輛傳動(dòng)系統(tǒng)是車輛總體的重要組成部分，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形式多樣。特別是現(xiàn)代典型的雙流傳動(dòng)系統(tǒng)，如零差速、正差速、負(fù)差速、正獨(dú)立、零獨(dú)立、負(fù)獨(dú)立的特點(diǎn)和工作原理，作為坦克、農(nóng)用和工程用的履帶式車輛有別于輪式車輛的特色，是理解履帶式車輛行駛原理和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，僅靠課堂學(xué)習(xí)，內(nèi)容抽象，不利于學(xué)生的深入理解和掌握。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生履帶式車輛傳動(dòng)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)加深學(xué)生理解履帶式車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和原理。
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能主要是為學(xué)生提供了零差速雙流傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，讓學(xué)生熟練掌握雙流傳動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和控制方案的設(shè)計(jì)，包括分流/匯流機(jī)構(gòu)方案、變速機(jī)構(gòu)方案、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)方案等。
二、實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)
1—轉(zhuǎn)向電機(jī)、2—左角位移傳感器、3—左車輪、4—左車輪旁減速齒輪、5—左轉(zhuǎn)向差動(dòng)輪系、6—變速換擋齒輪機(jī)構(gòu)、7—右轉(zhuǎn)向差動(dòng)輪系、8—右車輪旁減速齒輪、9—右車輪、
10—右角位移傳感器、11—主電機(jī)、12—主傳動(dòng)帶、13—主角位移傳感器、14—轉(zhuǎn)向角位移傳感器、15—轉(zhuǎn)向傳動(dòng)帶、16—控制面板、17—底座
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由底座、變速換擋齒輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、零差速分流/匯流機(jī)構(gòu)和左右車輪傳動(dòng)系統(tǒng)組成。車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)主要由主電機(jī)11驅(qū)動(dòng)，通過(guò)變速換擋齒輪機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)模擬車輛的變速；轉(zhuǎn)向電機(jī)1通過(guò)左右轉(zhuǎn)向差動(dòng)輪系5和7使左右車輪3和9的轉(zhuǎn)速不一樣，從而實(shí)現(xiàn)模擬車輛的轉(zhuǎn)彎。
同時(shí)零差速雙流傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在主傳動(dòng)帶輪12上、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)帶15上、左右車輪3和9上安裝了角位移傳感器，并配備了控制檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件，學(xué)生可通過(guò)測(cè)控軟件或控制面板控制左右車輪的變速和轉(zhuǎn)向。
三、主要技術(shù)參數(shù)
1、供電電源：220V/50HZ；
2、主電機(jī)功率：245W，主電機(jī)轉(zhuǎn)速： 0-1500r/min；
3、轉(zhuǎn)向電機(jī)功率：125W，轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)：0—1500r/min；
4、角位移傳感器（4個(gè)）：脈沖數(shù)500；
5、外型尺寸：1300×650×1000
6、虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)
機(jī)械實(shí)訓(xùn)安全教育虛擬仿真軟件：本軟件基于unity3d開發(fā)，軟件采用三維漫游的形式，可通過(guò)鍵盤控制移動(dòng)，鼠標(biāo)控制鏡頭方向，設(shè)有機(jī)械安全距離實(shí)驗(yàn)，機(jī)械安全保護(hù)裝置實(shí)驗(yàn)、機(jī)械安全防護(hù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考核，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，三維漫游畫面采用箭頭與腳印圖案提示移動(dòng)至實(shí)驗(yàn)位置，機(jī)械對(duì)象周圍圓圈顯示了工作半徑，實(shí)驗(yàn)過(guò)程伴有三維機(jī)器人的對(duì)話框提醒。
A、機(jī)械安全距離實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括防止上下肢觸及危險(xiǎn)區(qū)的安全距離實(shí)驗(yàn)（內(nèi)分2種圍欄高度與開口大?。?，選擇進(jìn)入后，鏡頭前彈出GB23821-2009《機(jī)械安全防止上下肢觸及危險(xiǎn)區(qū)的安全距離》要求，錯(cuò)誤示范：實(shí)驗(yàn)過(guò)程為人體進(jìn)入機(jī)械對(duì)象工作半徑受到傷害后，血色畫面與語(yǔ)音提醒收到機(jī)械傷害，并回至原位并進(jìn)行下一實(shí)驗(yàn)，最終一步為正確做法。
B、機(jī)械安全保護(hù)裝置實(shí)驗(yàn)分為安全聯(lián)鎖開關(guān)、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀等保護(hù)裝置實(shí)驗(yàn)，可選類別（安全輸入、安全控制、安全輸出、其他）、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品列表（安全聯(lián)鎖開關(guān)、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、安全護(hù)欄）。安裝位置有藍(lán)色閃爍框架提醒，實(shí)驗(yàn)流程：選擇安全護(hù)欄并安裝、選擇安全連鎖開關(guān)（或選擇安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀）并安裝、選擇安全控制器并安裝至電氣控制箱、選擇安全繼電器并安裝至電氣控制箱、點(diǎn)擊電氣控制箱上的啟動(dòng)按鈕。若進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將提示報(bào)警音，且機(jī)械對(duì)象停止工作，選擇電氣控制箱上的復(fù)位按鈕可停止。
C、機(jī)械安全防護(hù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考核要求完成機(jī)械安全系統(tǒng)的安裝，正確安裝安全護(hù)欄、安全聯(lián)鎖開關(guān)、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、24V電源、信號(hào)燈及急停按鈕，考核分為十個(gè)考核點(diǎn)，部分考核點(diǎn)有3個(gè)選項(xiàng)，由學(xué)生自由選擇，最終10項(xiàng)考核點(diǎn)選好后，提交確認(rèn)，系統(tǒng)自動(dòng)得出總分?jǐn)?shù)以及各考核點(diǎn)的得分情況。
D、軟件須為整體同一平臺(tái)，不得以單獨(dú)的資源展現(xiàn)。
E、同時(shí)為客戶提供本軟件的VR安裝包方便用戶拓展為VR實(shí)驗(yàn)，VR設(shè)備及軟件安裝調(diào)試不需提供。
機(jī)械裝配與鉗工裝配虛擬仿真軟件：本軟件基于unity3d開發(fā)，可選6級(jí)畫質(zhì)，設(shè)有減速器、軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與虛擬拆裝、常見(jiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真，機(jī)構(gòu)資源庫(kù)，典型機(jī)械機(jī)構(gòu)（汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的虛擬拆裝），軟件為一個(gè)整體軟件，不能為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的資源。
A.減速器設(shè)計(jì)與虛擬拆裝界面可選渦輪蝸桿圓錐齒輪減速器、二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器、圓錐圓柱齒輪減速器、同軸式圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、一級(jí)圓柱齒輪減速器。
渦輪蝸桿圓錐齒輪減速器：進(jìn)入軟件后自動(dòng)播放裝配內(nèi)容，視頻中各步驟均有文字說(shuō)明
二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器：進(jìn)入軟件后采用視頻的形式播放內(nèi)容，視頻內(nèi)容應(yīng)包含：零件名稱（掃描二維碼可看零部件名稱）、拆裝演示（包含拆卸、裝配）、虛擬拆裝（包含整體、低速軸、中速軸、高速軸、箱蓋、箱座）
圓錐圓柱齒輪減速器、同軸式圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、一級(jí)圓柱齒輪減速器：點(diǎn)擊進(jìn)入后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到edrawings界面，模型均為三維模型，通過(guò)點(diǎn)擊零部件顯示零部件名稱，可360°全方位旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、平移，同時(shí)可通過(guò)移動(dòng)零部件功能，將整個(gè)減速器進(jìn)行拆卸組裝，同時(shí)可以選擇主頁(yè)按鈕回到減速器最初始的狀態(tài)。圓錐齒輪減速器、一級(jí)圓柱齒輪減速器增加了插入橫斷面功能，可自由拖動(dòng)橫斷面觀察減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
B.軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及虛擬拆裝界面可選零件認(rèn)知、拆裝演示、實(shí)戰(zhàn)操作。
1、零件認(rèn)知：內(nèi)設(shè)斜齒輪、無(wú)孔端蓋、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器鍵、軸、齒輪鍵、帶孔端蓋、軸套、深溝球軸承的三維模型與零件名稱，任意零件均可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)
2、拆裝演示：內(nèi)置2個(gè)案例，將鼠標(biāo)移動(dòng)到某一零件位置時(shí)（底座與軸承座除外），該零件自動(dòng)放大，并顯示零件名稱，設(shè)有拆卸與裝配按鈕，功能由軟件自動(dòng)完成軸系結(jié)構(gòu)拆卸與裝配。三維場(chǎng)景均可進(jìn)行360°全方位旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、平移。
3、實(shí)戰(zhàn)操作：三維零件整齊擺放于桌面，由學(xué)生手動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)的零件并移動(dòng)至軸系結(jié)構(gòu)上，擺放順序正確且位置正確時(shí)零件才能安裝上去，設(shè)有重新開始按鈕，方便學(xué)生重新進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。將鼠標(biāo)移動(dòng)到某一零件位置時(shí)（底座與軸承座除外），該零件自動(dòng)放大，并顯示零件名稱。
C、常見(jiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真可選鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、I\II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)軌跡綜合、偏心直動(dòng)滾子推桿凸輪、對(duì)心直動(dòng)平底推桿凸輪。
1、各個(gè)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能輸入相對(duì)應(yīng)的參數(shù)，由軟件自動(dòng)計(jì)算參數(shù)，并可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和自動(dòng)繪制曲線圖。
D、機(jī)構(gòu)資源庫(kù)可選平面連桿機(jī)構(gòu)11種、凸輪機(jī)構(gòu)5種、齒輪機(jī)構(gòu)6種、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8種、加緊機(jī)構(gòu)11種、輪系機(jī)構(gòu)6種、其他機(jī)構(gòu)（機(jī)械設(shè)備模擬）8種
E、汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的虛擬拆裝可選曲軸箱裝拆演示、曲軸箱虛擬裝配、配氣系裝拆演示、配氣系虛擬裝配
1、曲軸箱裝拆演示與配氣系裝拆演示均設(shè)有拆卸按鈕、裝配按鈕、重新開始、分解觀察按鈕，將鼠標(biāo)移動(dòng)到某一零件位置時(shí)，該零件自動(dòng)放大，并顯示零件名稱，功能由軟件自動(dòng)完成軸系結(jié)構(gòu)拆卸與裝配。使用分解觀察按鈕時(shí)，曲軸箱或配氣系三維模型自動(dòng)展示爆炸圖，可進(jìn)行360°全方位旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、平移
2、曲軸箱虛擬裝配與配氣系虛擬裝配的三維零件均整齊擺放于桌面，均由學(xué)生手動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)的零件并移動(dòng)至機(jī)構(gòu)上，當(dāng)擺放順序正確且位置正確時(shí)零件才能安裝上去，設(shè)有重新開始按鈕，方便學(xué)生重新進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。將鼠標(biāo)移動(dòng)到某些零件位置時(shí)，自動(dòng)顯示零件名稱。
四、性能特點(diǎn)
1．該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用離合器控制變速換擋齒輪機(jī)構(gòu)，可平穩(wěn)快速地實(shí)現(xiàn)模擬車輛的變速；
2. 該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用能無(wú)極調(diào)速的轉(zhuǎn)向電機(jī)1控制模擬車輛的轉(zhuǎn)彎，可得到任意轉(zhuǎn)彎半徑；
3、檢測(cè)系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集與電機(jī)調(diào)節(jié)控制于一體。檢測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的AVR系列單片機(jī)系統(tǒng)，以串口通訊，測(cè)試數(shù)據(jù)精度高、速度快、穩(wěn)定。
4、該系統(tǒng)配套軟件以Vb為平臺(tái)制作開發(fā)，其內(nèi)容豐富，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹、車輛的虛擬運(yùn)動(dòng)、車輛運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、車輛運(yùn)動(dòng)仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等內(nèi)容，具有綜合性、開放性的特點(diǎn)