机械传动方案设计与组合实训台，是供学生理解各类机构传动原理、进行各类机械传动系统装配调试以及机构创新运动设计的平台，目的是通过实践操作和机构设计使学生理解机械产品总体设计方案，锻炼机械产品装配调试技能和机构组合创新设计能力，提高学生在机械制造企业及相关行业一线工艺装配与实施、机械设备安装调试[1]等岗位的职业能力。

1 研究目标

研制一台包含多种机械传动机构和构件的实训台，各传动机构可以在实训台上进行自由搭接传动，将各种常用的机械传动方案在实训台上得以实现。通过各种不同传动机构的组合，实现运动方向、速度以及形式的转换，体现其组合性、互换性和创新性。在具体操作中，教师可以指导学生设计、搭建、组装实验台配套的各传动模块，将学生自己的构思创意、试凑的传动方案按比例组装成实物模型，并应用计算机模拟真实的传动和机构运动情况，直观调整布局、连接方式和运动学尺寸来改进设计，最终由学生确定其设计方案和运动参数。学生可以按照先易后难、循序渐进的方式，先进行基本组合，再做多级和综合排列，最终完成创新设计的组装搭建。

2 总体设计方案

2.1 基本参数

（1）输入电源：220V/50Hz；

（2）交流减速电机：额定功率120W，输出0～ 140r/min可调；

（3）实训台外形尺寸：1400mm×850mm×800mm。

2.2 包含的传动模块

根据拟定的实训内容，结合实训室已开发的实训设备，本实训台应包含机械产品中常见的传动方式和基本传动机构，主要包括齿轮传动（直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等）、带传动、链传动和铰链四杆机构等，以及常用的传动构件如联轴器、万向传动轴等。

2.3 实训台的设计要求

2.3.1 搭建灵活，组装方便

实训台最主要的功能是实现机械传动的多样性和灵活性，使得各种传动机构模块能够自由进行搭接传动，以体现和比较不同机械产品的传动系统特性。

2.3.2 零件的通用化和轻量化

通用化一方面可以减少零部件的设计量，更重要的是简化了制造和装配过程。对于本实训台，应当在各传动轴、轴承座、支撑轴等应用较多的零部件上实现通用化设计。另一方面，实训任务主要是为了训练学生的机械传动系统理解能力和传动设计能力，不严格要求机械装配的精度。为了减轻操作者的劳动强度，在零部件的材料选择上应尽量选择轻质材料。

3 零部件的设计

3.1 实训台架体

实训台架体的结构设计比较简单，难点在于台面的布局。想要实现各个传动机构模块在实训台上的自由搭接，要求各个模块可以被定位装夹在台面的任意位置。目前，市场上类似教仪产品的台架，解决方案是采用整张带有条形槽的型材作为实训台面板，支撑座可以在槽内滑动，解决了传动模块在一个方向的自由定位问题。另一个方向因无法调节间距，只能靠伸长传动轴的长度进行调节，造成传动轴种类偏多。本实训台由若干尺寸规格相同的工业铝条组成面板，铝条两端开孔。通过螺栓与实训台架上层的铝型材相连，螺栓可以在型材槽内滑动。这样每个铝条的间距均可调节，实现了传动模块在台面上两个方向的自由移动和定位。

3.2 各传动模块的设计

3.2.1 通用零部件

实训台的通用零部件包括传动轴、支撑座以及轴承支座组件等。传动轴设计为光轴形式，由于整个实训台的负载很小，与轴上零件之间采用紧定螺钉的固定和连接方式即可。整个实训台设计直径相同、两个长度规格的传动轴。支撑座作为实训台面和轴承支座的连接件，需成对使用。考虑到存在蜗杆传动、交错斜齿轮传动等空间交错轴的情况，设计两个高度规格的支撑座。轴承支座作为支撑传动轴回转的零件，需统一规格，方便安装。

3.2.2 齿轮组件

齿轮传动是机械传动中最常见的形式，其传动比恒定，运转稳定噪声低，可靠性高，一直是变速装置的首选传动方式。实训台需要实现多级调速的齿轮传动，所有齿轮要统一模数，并且有几组齿数和相同的齿轮组，

4 实训台整体效果

采用三维仿真设计软件Proe对实训台所有零部件进行三维建模，并针对两种不同的传动路线方案进行装配检验和实物搭接，如图1所示。