机电装备设计

实验大纲 - 机电装备设计

课程负责人:杜宝江 开课部门:机械工程 编写时间:2008年3月

课程代码 14100211 学分 0.5 总学时 16
理论学时 实验(实践)学时 16 上机学时
课程英文名称 virtual simulation experiment for Mechanical and electrical equipment design
面向对象 装备设计(机械设计制造及其自动化、建筑工程、动力工程等)
前修课程或要求 机械原理零件、PLC原理与应用、机械结构设计、机械装备设计、计算机辅助设计技术、计算机辅助三维结构设计。课程安排在第6学期与《虚拟样机技术》同步完成

一、课程内容简介

机电装备设计虚拟仿真实验主要讲解和训练在虚拟仿真设计平台下的:机电零部件参数化设计、标准标配件参数化设计、控制系统参数化设计、数字分析与结构优化设计实验、装备虚拟样机生成和模拟运行、虚机实电设计稿合理性检测等与大装备设计相关的综合设计方法、步骤和实现技术。

二、实验教学目的与任务

本实验为装备设计类专业的专业实验课之一。

本实验通过CAD/CAE/CAM基础软件和自主开发的模型信息库支撑的拖动搭建设计和虚机实电校验软件组成的实验系统,实现装备机、电、液的结构与工艺综合设计方法与能力训练,培养学生综合设计知识运用,加强创新思维锻炼,提高设计水平和效能。

三、实验教学的基本要求

利用图形工作站运行CAD软件平台、PLC控制平台、虚拟样机展示与检验平台的虚拟化设计技术和实验教学手段,让学生直观地了解和掌握现代装备机电液综合设计技术和虚拟样机的生成与校验方法、虚拟设计的原理、优势和过程,提高装备设计的实验教学水平,培养学生装备综合设计能力和现代设计技术的运用能力,以适应我国高端装备制造业转型和绿色制造对工科人才的培养要求。

四、教学内容及要求

理论教学部分

(1)机电装备设计虚拟仿真实验软硬件系统原理 (2)机电装备虚拟设计原理、步骤和内容概述

实验教学部分

实验一 装备制造认知实验 内容及要求 1.装备结构设计认知 2.装备制造过程认知 3. 装备装配与施工过程认知 4. 装备运行控制过程认知 实验二 机电零部件参数化设计实验 内容及要求 通过CAD设计终端,完成1个运动部件及其零件的设计模型,按要求编写部件和零件的参数化驱动程序(如图9所示),输出1个零件NC代码并3D打印。部件形成虚拟样机,在360度或270度全息显示器上显示。 实验三 标准标配件参数化设计实验 内容及要求 通过CAD设计终端,完成2个标准标配件的设计模型、参数化驱动生成程序、工程信息等建库训练,练习机械、电气、液压管路件标准件库的设计应用,标准件组件和阵列装配,实现设计应用过程和虚拟模型信息库的积累 实验四 控制系统参数化设计实验 内容及要求 通过PLC控制系统的硬件搭建、模态组件,参照现场实物和虚拟仿真控制系统实例,设计完成一个小型机构的控制元件组态和控制程序编写,通过接口模块,连接虚拟样机,进行模拟运行,检验PLC控制单元的搭建连接与T形图设计的合理性 实验五 数字分析与结构优化实验 内容及要求 通过自主开发的结构拓扑优化实验程序,对1个大型工程结构件(曲轴、支撑梁板、行车或吊装机器人梁架等)进行有限元分析计算和结构优化设计,生成模型分析和优化结果报告 实验六 装配虚拟样机生成和模拟运行实验 内容及要求 通过CAD设计终端,在部件和电气控制元件模型的基础上,采用VR编辑器,完成1个部件的虚拟样机设计,包括机械和电气元件的全部装配和运行动作,虚拟操作面板和控制信号接口,形成完整的虚拟样机模型,在设计终端和360度全息显示器上观看运行 实验七 虚机实电设计合理性检测实验 内容及要求 在上述实验的基础上,运行PLC或仿真程序,通过虚机实电设计样机合理性校验软件的设定,实现实时驱动的虚拟样机,从而逐项检查控制程序和机械结构存在的设计不合理问题,列出问题,在虚拟样机上通过红色闪烁和错误信息显示标定进去,打印设计错误检测报告,并进行错误修改

五、考核与成绩评定

按实验目的、虚拟实验系统原理、实验方法步骤、实验原始数据应用和实验结果分析写出每个实验项目的实验报告。根据虚拟设计实验项目的实验质量、实验结果、实验报告等综合指标考核,最终分别评定该实验课程成绩。听课与认知实验:20分,零件模型和虚拟样机模型:20分,PLC程序:10分,虚机实电运行与检验:20分,有限元力学与优化分析:10分,实验报告、出勤、表现等:20分。满分100分。

六、实验指导书及参考资料(参考书、讲义、课程网站地址等)

1.指定用书(书籍按照“书名(版次),作者,出版社,出版时间”顺序填写) [1] 虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程,郭卫东编著 ,北京航空航天大学出版社,2008 [2] 虚拟制造技术,杜宝江著,上海科技出版社,2012 [3] 机电装备设计虚拟仿真实验指导书,杜宝江,上海理工大学自编教材,2012 2.参考书 [1] 计算机辅助设计技术基础.第二版,孙家广编著,清华大学出版, 2000.9 [2] PLC控制的自动化系统:仿真与实现,段玉生编著,清华大学出版社,2012

 

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