《专业基础实验三》教学大纲
课程编号： 041373 学分：1.0 学时：17 实验学时：17
大纲编制主笔人： 牟吉平、杨平 大纲审核人： 邱惠清
一、课程性质与目的
课程性质：本实验为专业基础实验课程（E）
本科程通过教学实验形式，使学生加深对机械控制技术及流体力学、液压传动课程的理解，巩固课堂上所学的理论知识，培养学生操作和使用液压系统、使用相关仪器设备、分析和解决工程实际问题的能力，实验必须完成一定的作业量。
二、面向专业
机械设计制造及其自动化。
三、实验基本要求
1、了解变频器、步进电动机的工作原理；
2、掌握变频器对异步电动机的控制方式；
3、掌握步进电动机位置控制系统的运行方式；
4、学会PLC与现场器件的接线方法；
5、学会PLC梯形图程序设计及调试；
6、了解各种泵类,阀类液压元件的结构和工作原理;
7、掌握液压泵的工作效率曲线的测试方法;
8、掌握阀类元件的工作特性曲线的测试方法;
9、更深一步探讨液压动态参数的测试技巧。
四、实验教学基本内容
1、变频调速系统
在异步电动机变频调速系统中，通过变频装置获得电压、频率均可调节的供电电源，实现变频调压调速控制。变频器能满足异步电动机变频调速的基本要求。FR-A500是电压型交-直-交变频器，它由整流器、逆变器、电容滤波和控制回路组成，其输出电压控制方式是高载波频率PWM方式。本实验仅实现变频器对异步电动机的点动控制和调速控制，并使学生掌握变频器控制异步电动机的运行模式。
2、步进电动机位置控制系统
本实验使用三相步进电动机，其通电方式为“单三拍”、“双三拍”及“单双六拍”。A、B、C三相驱动脉冲由8031单片机P1.0、P1.1、P1.2口产生，单片机每输出一拍，步进电动机就转动一步，步长由步距角决定。波形连续输出，步进电动机连续运行。如果倒序输出，则步进电动机反向转动。如停止输出，步进电动机停止运行。把相应的代码存入内部存储器以构成环形分配表，只要CPU执行传送指令，将代码表中的数据顺序取出送到端口即可。
3、PLC梯形图程序设计及调试
本实验用三菱或欧姆龙PLC完成十字路口交通信号灯的自动控制，其设计任务分硬件和软件设计两部分。先确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序，画出工艺流程图和动作顺序表，估算输入、输出点数，编制I/O分配对照表，画出PLC与现场器件的实际接线图，画出梯形图，将梯形图对应的指令程序送入PLC，模拟调试、修改，直至完全满足控制要求为止。
4、液压泵和阀类元件的装拆试验
本实验目的是让学生通过装拆，了解柱塞泵，叶片泵，齿轮泵的工作原理；另外也通过装拆先导式溢流阀，单向节流阀，电磁换向阀等典型阀类元件，了解其工作结构原理，为回路学习打下基础。
5、液压泵工作特性测试
利用YZ-02和QCS003型液压试验台，分别对齿轮泵和叶片泵工作特性进行测试。通过电机杠杆平衡原理装置或电机功率表，测定泵在不同输出压力下的输入扭矩，转速，输出流量，得到一系列参数，让学生描绘泵的总效率曲线，容积效率曲线，机械效率曲线和输入、输出功率曲线等。
6、溢流阀静态工作特性测试
通过对液压系统的加载，测定直动型溢流阀和先导型溢流阀的静态工作特性参数、启闭工作特性，实验中让学生了解被试阀的溢流量及阀进出口压力的关系，掌握溢流阀开启压力和闭合压力的计算方法；描绘溢流阀的启闭工作特性曲线并比较二种溢流阀工作特性的好坏。
7、节流阀工作特性测试
通过对节流调速油缸的加载实验，测试和描绘出节流阀进油节流、回油节流和旁油路节流调速的工作特性曲线；测试和描绘出调速阀进油节流调速的工作特性曲线，并进行分析比较它们调速性能的好坏，掌握几种节流调速的调速特性。
8、溢流阀的动态响应特性测试
本实验利用压力、流量、温度等传感器接收信号，通过A/D转换，将模拟量转换成数字量，由计算机进行数据储存打印，描绘溢流阀的阶跃响应动态曲线。
五、实验内容和主要仪器设备与器材配置
序号 |
实验项目 |
内容提要 |
实验类别 |
每 组 人 数 |
实验学时 |
主要仪器设备 |
设备复套数 |
主要消耗材料 |
所在实验室 |
备注 |
验证 |
综合 |
开放 |
000503020201* |
变频调速系统 |
了解变频器的工作原理，掌握变频器控制异步电动机的运行模式，实现变频器对异步电动机的点动控制和调速控制。 |
|
√ |
|
5-6 |
2 |
变频调速实训装置、计算机等 |
4 |
零件损耗 |
机械工程综合实验中心 |
|
000503020202* |
步进电动机位置控制系统 |
了解步进电动机的工作原理，实现步进电动机启动、正转、反转和停止。 |
|
√ |
|
5-6 |
2 |
步进电机及直流电机系统实验装置、计算机等 |
4 |
零件损耗 |
机械工程综合实验中心 |
|
000503020203* |
PLC梯形图程序设计及调试 |
画出工艺流程图和动作顺序表，编制I/O分配对照表，画出PLC与现场器件的实际接线图，设计梯形图，模拟调试。 |
|
√ |
|
3-4 |
4.5 |
可编程控制器综合实验装置、机械手、电梯模型、计算机等 |
4 |
打印机及打印纸 |
机械工程综合实验中心 |
|
000503020204* |
液压泵和阀类元件的装拆试验 |
通过各类液压元件的装拆,了解元件的工作原理 |
√ |
|
|
5-6 |
2 |
齿轮泵,叶片泵,柱塞泵,压力阀,流量阀,方向阀等 |
4 |
内六角扳手螺栓等 |
机械实验中心 |
|
000503020205* |
液压泵工作特性测试 |
进行液压泵容积效率,机械效率,总效率等的测试 |
√ |
|
|
5-6 |
2.5 |
QCS003液压试验台、测速仪、测力仪或YZ-02液压试验台 |
4 |
液压油、清洁布等 |
机械实验中心 |
|
000503020206* |
溢流阀静态工作特性测试 |
测试溢流阀静态特性参数、启闭特性曲线、 |
√ |
|
|
5-6 |
2 |
QCSOO3、YZ-02液压教学试验台 |
4 |
溢流阀液压油等 |
机械实验中心 |
八学时 选做四学时 |
000503020208* |
节流阀工作特性测试 |
测试调速阀和节流阀进、回油和旁油路节流调速的压力-负载特性 |
√ |
|
|
10-12 |
4 |
QCSOO3液压教学试验台 |
2 |
液压油、清洁布 |
机械实验中心 |
000503020207* |
溢流阀动态响应特性测试 |
对溢流阀阶跃响应的动态特性进行记录和描绘 |
|
√ |
|
10-12 |
2 |
QCSOO3液压教学试验台,示波器,压力流量传感器,微机软件等 |
2 |
打印机及打印纸 |
机械实验中心
|
六、实验预习和实验报告的要求、考核方式
1、实验预习
每次实验课之前，学生都要根据本课程有关章节，预习实验项目内容、要求、操作规程与方法。
2、实验报告的要求
每次实验课后，学生都要根据教师要求完成相关的实验报告、实验思考题。
3、考核方式
出勤率占20%，实验操作和实验报告各占40%。实验课成绩作为理论课成绩的一部分。
七、学时分配
总学时 |
理论学时 |
实验学时 |
习题学时 |
现场实践学时 |
上机学时 |
考核学时 |
1周 |
|
17 |
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八、教材、实验指导书与主要参考书
课程教材名称：
1.机电传动控制.
2.流体力学与液压传动.
3.机械控制技术实验指导书.
4.流体力学与液压传动实验指导书.
