開題報告-GPC-1智能液壓實驗臺設計

畢業(yè)設計開題報告課題名稱：GPC-01型智能液壓實驗臺設計學生姓名：學號：指導教師：所在院(系)部：機械工程學院專業(yè)名稱：機械設計制造及其自動化（流體傳動與控制）2017年3月13日說明1．根據(jù)南京工程學院《畢業(yè)設計(論文)工作管理規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》，由指導教師簽署意見、教研室審查，系教學主任批準后實施。2．開題報告是畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。3．畢業(yè)設計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。4．本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于2000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。5．開題報告檢查原則上在第2～4周完成，各系完成畢業(yè)設計開題檢查后，應寫一份開題情況總結報告。畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名學號專業(yè)指導教師職稱所在院(系)機械工程學院課題來源企、事業(yè)單位委托課題課題類型畢業(yè)設計課題名稱宋體五號，以下四行同GPC-01型智能液壓實驗臺設計宋體五號，以下四行同畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義課題背景：1795年，英國人約瑟夫發(fā)明了世界上第一臺水壓機，標志著液壓傳動技術應用的開始。受到當時制造工藝限制，其發(fā)展緩慢，直到上世紀二三十年代，才開始制造液壓元件并在機床上首次應用。本世紀60年代以后，液壓技術隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展。當前液壓技術正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。如今液壓傳動技術正向著高速高效、低噪音低消耗、機電液一體化方向發(fā)展，是自動化技術的重要組成部分。液壓傳動技術與電子機械技術緊密結合，對加快我國自動化技術的發(fā)展速度，搶占技術制高點乃至整個現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展都有重大意義。課題內(nèi)容：GPC-1型智能液壓實驗臺是在傳統(tǒng)液壓傳動綜合教學實驗裝置基礎上，增加了智能化測試與分析手段，流量、壓力及轉速等參數(shù)均采用傳感器測量，通過數(shù)據(jù)采集卡和計算機連接，實現(xiàn)計算機智能數(shù)據(jù)采集、分析、處理、即時顯示、曲線自動生成等功能。是跟蹤現(xiàn)代化液壓工業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)機電一體化教學的新型液壓傳動與控制綜合實驗臺（中低壓系統(tǒng)）。課題意義：“液壓與氣壓傳動”是本科工科院校機械類專業(yè)的一門非常重要的基礎課程，其具有很強的實踐性，液壓實驗是該課程理論教學的重要環(huán)節(jié)和必要補充，液壓實驗臺的出現(xiàn)，讓學生能夠通過實驗教學，親身接觸液壓元件和液壓系統(tǒng)，通過自己動手搭建液壓油路，親自檢測液壓傳動過程中的參數(shù)，全身心感受液壓傳動的特點。液壓實驗臺也正使得教學理論與實踐緊密結合。為了適應當今科技快速發(fā)展，滿足現(xiàn)代化液壓教學要求，本文設計了一種通過計算機控制的智能液壓實驗臺，提出了液壓實驗臺的系統(tǒng)總體方案，并將計算機仿真、界面設計等應用于該實驗臺，使得該液壓實驗臺在實驗教學中有了更大的發(fā)展前景。液壓傳動是一門實踐性很強的課程，學生普遍感覺在學習中缺乏具體的參照，針對這門課抽象的特點，理論教學必須要用做實驗來彌補，實踐出真知，實踐是對理論教學的一種完善。通過實驗教學對學生所學的液壓原理進行驗證，了解液壓工作過程及其液壓元件的具體構造、結構特點等，驗證液壓回路的功能和回路構成及特點；用理論指導實驗，增加原有結論的深度和廣度?，F(xiàn)在工科學校的一般液壓實驗教學還不完善，實驗設備還比較簡陋，功能不全，效果不明顯，教學方法落后跟不上時代的發(fā)展的需要。現(xiàn)在學校進行的液壓實驗一般分為兩大類，一類是特性實驗，其主要目的是為了讓學生了解典型元件的內(nèi)部結構并驗證工作原理；另一類是回路組裝實驗，其目的在于培養(yǎng)學生讀圖識圖組裝調(diào)試等綜合能力。而液壓實驗臺綜合了這兩個方面的因素，是很好的液壓實驗教學平臺，可以通過這個教學平臺很好解決理論與實踐脫離不能有機結合的弊端，學生可以通過實際操作，實際觀察和感受液壓工作過程，既可以觀察到液壓元件的動作，還可觀察得到整個液壓系統(tǒng)的或一個部分液壓系統(tǒng)的工作狀況。根據(jù)液壓教學工作者的體會，設計一種計算機控制、具有計算機仿真的、機電一體化的教學實驗臺尤為必要。讓學生自主搭建回路、觀察元器件內(nèi)部結構，并對實驗過程進行動態(tài)跟蹤顯示，對實驗結果自動進行分析處理，提高實驗精度，了解液壓元件的特性，使學生能正確設計液壓系統(tǒng)，增加學生的感性認識，將抽象的理論技術轉變?yōu)樾蜗蟮膶嶒灛F(xiàn)象，調(diào)動學生的學習興趣，體會液壓技術的神奇，提高教學的實效性和實踐性。文獻綜述研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：傳統(tǒng)液壓實驗臺基本都由傳感器和儀表等組成，以秦川機床廠的QCS系列實驗臺為例，液壓系統(tǒng)介質(zhì)的幾個物理量如壓力、流量的測量都是采用機械式的裝置進行測量：系統(tǒng)液壓油壓力采用機械結構的油壓表來測量；流量則用齒輪式結構流量計來進行測量。在實驗過程中，主要由儀表和實驗人員記錄數(shù)據(jù)，然后操作者根據(jù)實驗采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，得到設備的性能。這種方法需要操作者熟練的技能，且勞動強度大，自動化程度不高、功能單一、實驗精度不高；由于元件不透明，無法讓學生直觀感受液壓元件的內(nèi)部結構和油液流動的過程，增大了學生學習這門課程的難度。最主要的是這種實驗臺是以演示和驗證為主，每個設備制定的實驗都是固定的，具有很大的局限性。[4]現(xiàn)代液壓技術的發(fā)展和現(xiàn)代教學要求為液壓實驗臺的發(fā)展提供了發(fā)展動力和發(fā)展空間。現(xiàn)在高校用的比較多的是以下幾種：①透明式。這種實驗臺的油液調(diào)制成特殊顏色，油管采用透明塑料管，閥體采用透明玻璃件。最大的好處是學生可以清楚地觀察到元器件內(nèi)部結構和油液流動情況，大大提高了直觀性。缺點是采用塑料油管，壓力較低，閥體是玻璃構件不已維護。②快速插接式。這種實驗臺具有靈活的快接接頭，閥體采用可靠的卡扣式安裝在實驗臺上，所配備的元件均為工業(yè)元件，插裝方便，不易泄漏，實驗臺有模塊化的特點。各個液壓元件與相應連接的電氣線路可組成電液控制系統(tǒng)，還能擴充為PLC控制、單片機控制、計算機控制的綜合性實驗裝置。③帶計算機技術的復合型實驗臺。計算機技術的應用，使得試驗臺在測試數(shù)據(jù)方面具有優(yōu)勢：（1）計算機測試方面：數(shù)據(jù)采集卡和傳感器的使用使得測試數(shù)據(jù)進入計算機并輸出相應曲線，改變了以往要人工測試時間位移流量等物理量并記錄數(shù)據(jù)最后描點作圖的實驗流程，計算機減少了實驗誤差，提高了特性試驗的自動化程度。（2）仿真建模方面：通過仿真軟件建模，進行初期設計，激發(fā)學生的創(chuàng)造性。（3）遠程教育：計算機的各種語言可構建虛擬實驗環(huán)境，并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程教育。[5]當前教學需要和現(xiàn)行科學技術的更新決定著實驗臺的發(fā)展趨勢分為模塊化、智能化、虛擬儀器化這幾個大方向。工業(yè)控制計算機的運用變得越來越普遍，因為工業(yè)控制計算機上可承載組態(tài)軟件，用戶自己研發(fā)的軟件及其其他軟件，利用仿真軟件繪制動畫，組態(tài)軟件的加入使得靜態(tài)畫面隨著實驗對象產(chǎn)生動態(tài)效果。[9]參考文獻：[1]成大先.《機械設計圖冊》化學工業(yè)出版社

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[2]雷天覺.《新編液壓工程手冊》北京理工大學出版社1998[3]王文斌.《機械設計手冊》（4卷）機械工業(yè)出版社

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[4]汪業(yè)常.《淺談液壓實訓臺的開發(fā)與液壓實踐教學》

蕪湖職業(yè)技術學院報[5]李斌.《電氣控制綜合實驗臺的設計》機械工業(yè)與自動化2007

[6]賈銘新.《液壓傳動與控制》第二版國防工業(yè)出版社2001

[7]吳永明，陳建華.《計算機輔助設計基礎》高等教育出版社2000[8]黃宋魏.《電氣控制與PLC應用技術》第五版高等教育出版社2007[9]王志峰.《交流液壓實驗臺的研制與實踐》燕山大學

[10]賢焱.《液壓傳動與控制》重慶大學出版社1993

研究內(nèi)容GPC-1型智能液壓實驗臺是在傳統(tǒng)液壓傳動綜合教學實驗裝置基礎上，增加了智能化測試與分析手段，流量、壓力及轉速等參數(shù)均采用傳感器測量，通過數(shù)據(jù)采集卡和計算機連接，實現(xiàn)計算機智能數(shù)據(jù)采集、分析、處理、即時顯示、曲線自動生成等功能。是跟蹤現(xiàn)代化液壓工業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)機電一體化教學的新型液壓傳動與控制綜合實驗臺（中低壓系統(tǒng)）。學生需要在設計的實驗臺中完成：1.壓力形成實驗；2.液壓泵性能實驗；3.溢流閥靜動態(tài)性能實驗；4.節(jié)流調(diào)速回路性能實驗；5.比例閥性能實驗。研究計劃第一周：畢業(yè)實習，查閱資料第二周：熟悉課題，撰寫開題報告第三周：擬定方案第四周：液壓系統(tǒng)原理圖設計第五周：液壓系統(tǒng)原理圖設計第六周：結構總成第七周：結構總成第八周：電氣控制系統(tǒng)設計第九周：電氣控制系統(tǒng)設計第十周：電控柜設計第十一周：PLC端子接線圖第十二周：零件設計第十三周：編制實驗系統(tǒng)指導書第十四周：編寫設計說明書第十五周：完善設計說明第十六周：準備畢業(yè)答辯特色與創(chuàng)新在液壓實驗臺中加入流量計、壓力計以及位移傳感器，以在實驗中實時獲取液流的流量、壓力以及液壓對頂缸的桿伸出位移數(shù)據(jù)，參數(shù)曲線在計算機界面上清楚地呈現(xiàn)，為了可以實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件運動的變調(diào)速功能，特在系統(tǒng)中新加入比例閥。開放式的教學平臺，讓學生可以發(fā)揮想象，自己搭建油路，模擬液壓系統(tǒng)運行，記錄參數(shù)。指導教師意