哈工大机电产品现代设计方法实验报告
哈工大 机电产品现代设计方法实验报告
1 实验目的（1）掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台；（2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标；(3) 对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。
2 实验内容(1) 轴或负载台的有限元分析(2) 基于Adams的运动学分析与仿真3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）网络协同设计环境，如图1所示：包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。
计算机网络硬件环境和相应软件环境。
图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。
型图1 协同设计仿真平台组成典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图2所示。
1）利用CAD建模工具，建立产品模型；2）利用ADAMS建立产品运动学模型；3）根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场；4）用ADAMS分析得到的运动参数（位移、速度）。
图2 协同设计仿真平台组成SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language，统一建模语言，一种面向对象的标准建模语言，用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展，是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言，用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。
在这里我们绘制参数图如下。
在下面的参数图中，我们确定了系统中各部件的相互约束情况。
图４产品初步结构与ＳｙｓＭＬ图4实验结果（含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等，可附页）（一）底座转台关键件有限元分析：1，在CAD中打开零件的三维模型图，导出为IGES格式模型文件（*.igs）,在Ansys中运行file->import->IGSE...导入该模型; 或者按照以下步骤创建零件模型。
运行Preprocessor->Modeling->V olumns->Cylinder->Solide Cylinder，弹出如下对话框，在对话框中输入相应数值，。
机电创新综合实验报告
机电创新综合实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过机电创新综合实验，综合运用机械、电子、自动控制等知识，设计并制作一种能够自动完成特定任务的机电设备。
二、实验原理本次实验需要设计并制作一种能够在特定区域内自动巡航的无人飞行器。
实验的原理如下：1. 硬件设计：飞行器包括机身、电机、螺旋桨、控制器等组件。
首先需要设计一个轻巧、稳定的机身，以承载其他组件并提供稳定的飞行平台。
其次，选择合适的电机和螺旋桨，以提供足够的推力和控制飞行器的姿态。
最后，选择合适的控制器，将传感器数据解析并控制电机输出，以实现飞行器的稳定和自动巡航。
2. 软件设计：飞行器需要依靠一种自主导航和遥控操作的控制系统。
软件设计主要包括以下几个方面：导航系统，通过陀螺仪、加速度计等传感器获取飞行器的姿态信息，并进行姿态控制；无线通信系统，实现飞行器与操作者之间的通信和遥控操作；自主导航系统，通过激光雷达、摄像头等传感器获取环境信息，并根据预设的路径规划自主飞行。
三、实验过程1. 硬件设计与制作：- 设计并制作飞行器机身：选择轻巧、坚固的材料制作飞行器机身，保证足够的强度和稳定性。
- 选择并安装合适的电机和螺旋桨。
- 选择并安装合适的控制器，集成传感器和执行器。
2. 软件设计与编程：- 编写导航系统代码，实现通过传感器获取姿态信息，并进行姿态控制。
- 编写无线通信系统代码，实现与操作者之间的通信和遥控操作。
- 编写自主导航系统代码，实现传感器信息的获取、路径规划和自主飞行。
3. 实验调试与测试：- 对飞行器进行硬件和软件的调试。
- 进行飞行器的地面测试，检验控制系统的稳定性和控制精度。
- 进行飞行器的空中测试，检验自主导航系统的性能和稳定性。
四、实验结果与分析经过实验，设计的机电设备成功实现了在特定区域内的自动巡航功能。
飞行器的导航系统能够实时获取姿态信息，并对飞行器进行精确控制。
无线通信系统可以实现与操作者之间的实时通信和遥控操作。
机电产品三维设计实验报告
机电产品三维设计实验报告一、实验目的本实验旨在通过应用三维设计软件，设计一个机电产品的三维模型，并验证其功能性和可靠性。
二、实验设备1. 计算机2. CAD软件（如SolidWorks）三、实验过程及结果1. 确定设计需求实验开始时，我们首先明确了设计需求，即设计一个咖啡机的三维模型。
该咖啡机需要具备研磨咖啡豆、煮咖啡、泡奶等功能，并能够通过一个简洁的控制面板进行操作。
2. 绘制外观结构基于设计需求，我们使用CAD软件绘制了咖啡机的外观结构。
这包括机身、控制面板、咖啡粉仓、水箱等。
我们参考了市场上现有的咖啡机产品，并根据实际需求进行了一些改进和创新。
通过CAD软件，我们可以快速绘制出精确的三维模型。
3. 添加组件和装置在绘制外观结构的基础上，我们添加了各种组件和装置。
例如，我们添加了研磨咖啡豆的研磨器件、注入水的水泵、煮咖啡的加热装置、泡奶的奶箱等等。
通过设计合理的结构和细致的装置，我们确保咖啡机能够正常工作，并提供高质量的咖啡。
4. 设计电路系统为了实现咖啡机的各种功能，我们设计了相应的电路系统。
我们使用CAD软件绘制了电路板，并通过连接线将各个电子元件进行了连接。
通过电路系统，我们可以控制各个装置的运作，实现咖啡机的整体功能。
5. 优化设计绘制完成后，我们对设计进行了优化。
我们仔细检查了各个部件的尺寸和结构，并进行了合理的调整。
同时，我们进行了模拟运行测试，以验证咖啡机的功能性和可靠性。
通过不断优化和改进，我们最终得到了一个完善的设计方案。
6. 制作样机在CAD软件中完成设计后，我们使用3D打印机将设计方案转化为实际样机。
通过3D打印技术，我们可以快速制作出咖啡机的外观结构和各个零部件。
然后，我们将各个零部件进行组装，完成最终的样机。
通过样机的制作，我们可以直观地了解到设计方案的实际效果。
四、实验结论通过本实验，我们成功地应用CAD软件设计了一个功能齐全且可靠性良好的咖啡机。
通过三维设计，我们能够直观地了解到咖啡机的外观结构和内部组成。
机电产品设计实训报告
一、实训背景随着科技的飞速发展，机电一体化产品在各个领域中的应用越来越广泛。
为了提高我们的实践能力和创新意识，学院特组织了一次机电产品设计实训。
本次实训旨在让我们通过实际操作，了解机电产品设计的基本流程，掌握设计工具的使用，并培养团队协作精神。
二、实训目标1. 熟悉机电产品设计的基本流程和方法。
2. 掌握CAD、SolidWorks等设计软件的基本操作。
3. 提高创新意识，培养解决问题的能力。
4. 增强团队协作精神，提高沟通能力。
三、实训内容本次实训主要分为以下几个阶段：1. 需求分析首先，我们根据实训要求，结合实际需求，确定了设计一款小型自动化搬运机械。
该机械主要用于搬运轻小型物品，以提高工作效率。
2. 设计方案在需求分析的基础上，我们进行了初步的方案设计。
主要内容包括：（1）机械结构设计：确定机械的整体结构，包括传动系统、执行机构、控制系统等。
（2）选型计算：根据设计要求，选择合适的电机、减速器、传动带等零部件。
（3）控制系统设计：确定控制系统的组成，包括PLC、传感器、执行器等。
3. 绘制图纸使用CAD和SolidWorks等设计软件，绘制了机械的装配图、零件图等图纸。
在绘图过程中，我们遵循了以下原则：（1）符合国家标准和规范。
（2）简洁明了，便于阅读和理解。
（3）标注清晰，尺寸准确。
4. 装配与调试根据图纸，我们将零部件进行组装，并进行调试。
调试过程中，我们遇到了以下问题：（1）传动系统噪音较大。
（2）控制系统不稳定。
针对这些问题，我们进行了以下改进：（1）更换了低噪音轴承。
（2）优化了PLC程序，提高了控制系统的稳定性。
四、实训成果通过本次实训，我们完成了一款小型自动化搬运机械的设计与制作。
主要成果如下：1. 完成了机械的装配图、零件图等图纸。
2. 制作了机械的实体模型。
3. 调试并优化了机械的性能。
五、实训总结1. 理论知识与实践相结合：本次实训让我们深刻体会到，理论知识与实践操作密不可分。
哈工大典型机械部件设计组装与测试实验报告
哈工大典型机械部件设计组装与测试实验报告实验报告：哈工大典型机械部件设计组装与测试一、实验目的：1. 掌握典型机械部件的设计方法和原理；2. 学习部件的组装与测试过程；3. 培养实际操作和解决问题的能力。
二、实验内容：1. 根据给定的机械部件图纸，设计相应的零部件；2. 将设计好的零部件按照图纸要求进行组装；3. 进行组装后的机械部件的功能测试。
三、实验步骤：1. 根据给定的机械部件图纸，使用CAD软件进行零部件的设计。
确保设计的零部件符合图纸要求，并能够正确组装。
2. 将设计好的零部件按照图纸要求进行加工。
可以使用数控机床进行精确加工，保证零部件的尺寸精度。
3. 将加工好的零部件进行清洗，确保零部件表面干净无杂质。
4. 将清洗后的零部件按照图纸要求进行组装。
注意组装的顺序和方式，确保零部件的正确组装，避免错误。
5. 进行组装后的机械部件的功能测试。
通过对机械部件进行逐个部件的测试，检查其运转是否正常。
同时进行整体测试，检查机械部件的功能是否完善。
四、实验结果分析：1. 根据实验步骤进行机械部件的设计、加工、组装和测试。
2. 对于设计的零部件，需要进行精确的加工，确保尺寸和形状的精度。
3. 在组装过程中，需要注意组装序列和方式，避免错误的组装和部件的磨损。
4. 在测试过程中，需要逐个部件进行测试，确保其运转正常。
同时进行整体测试，确认机械部件的功能完善。
五、实验结论：1. 通过实验，掌握了典型机械部件的设计方法和原理；2. 学习了部件的组装与测试过程；3. 培养了实际操作和解决问题的能力。
六、存在问题与改进措施：1. 在实验过程中，可能存在设计上的不准确，需要加强设计的能力；2. 加工过程中可能存在误差，需要提高加工的精度；3. 组装过程中可能存在错误的组装，需要加强组装的认真程度；4. 功能测试过程中可能存在部件运转不正常，需要加强测试的细致度。
七、实验心得：通过本次实验，我对典型机械部件的设计、组装与测试有了更深入的了解。
哈工大 电工电子 自主设计实验
组合逻辑电路在实际生活中的应用(一)实验目的1.掌握74LS138、74LS151、74LS00、74LS20等元件的逻辑功能和使用方法；2.能够将所学知识合理运用到生活实际之中；3.通过实验，进一步熟悉组合逻辑电路的分析和设计方法。
(二)总体设计方案将组合逻辑电路知识应用到生产生活实践中，设计出方便人们生活的电路，如电机启动控制装置、照明系统分地控制、三人表决装置等逻辑电路。
⑴电机起动控制装置：设计一个电机起动控制装置，保证三台电动机A、B、C满足：A起动，B必须起动；B起动，C必须起动；否则报警。
⑵照明系统控制装置：a.设计一个控制楼梯电灯的逻辑电路，要求无论是在楼上还是在楼下按动开关都可以打开或关掉楼梯灯。
b.设计一个路灯控制电路，具体要求是：当总电源开关闭合时，安装在三个不同地方的三个开关都能独立地控制灯的打开和熄灭；当总电源开关断开时，无论三个地方的开关是什么状态，路灯都不亮。
⑶三人表决电路：分别用与非门、译码器和数据选择器三种方法实现三人表决电路，要求：少数服从多数。
(三)实验电路图1.电机起动控制2(a)楼梯电灯控制2(b)路灯控制3.三人表决电路(a)与非门(b)译码器(c)数据选择器(四)仪器设备名称、型号1.EEL-69模拟数字电子技术试验箱2.双路直流稳压电源3.数字万用表(五)理论分析或仿真分析结果1.电机起动控制装置：A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 0 11 1 1 01.照明系统控制装置:a.楼梯电灯控制A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0b.楼梯电灯控制S A B C F0 0 0 0 00 0 0 1 00 0 1 0 00 0 1 1 00 1 0 0 00 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 01 0 0 0 01 0 0 1 13.三人表决电路(六)详细实验步骤及实验结果数据记录 2.电机起动控制装置： ⑴按照逻辑图连接电路⑵分别对三个输入端施加高低电平，观察输出端电平高低情况 ⑶数据记录 ①真值表：1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1A B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1111A B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 111②结论：逻辑表达式为 CB B A F +=3.照明系统控制装置: c.楼梯电灯控制 ⑴按照逻辑图连接电路⑵分别对两个输入端施加高低电平，观察输出端电平高低情况 ⑶数据记录 ①真值表：②结论：逻辑表达式为 B A B A F +=b.路灯控制⑴按照逻辑图连接电路⑵分别对四个输入端施加高低电平，观察输出端电平高低情况 ⑶数据记录 ①真值表：A B F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 11S A B C F 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 111②结论：逻辑表达式为 )(ABC C B A C B A C B A S Y +++=4.三人表决电路 ⑴按照逻辑图连接电路⑵分别对三个输入端施加高低电平，观察输出端电平高低情况 ⑶数据记录 ①真值表：②结论：逻辑表达式为 ABCC B A C AB BC A Y +++=(七)实验结论1.应用74LS00、74LS20等元件可以实现电动机起动控制、路灯控制等功能，在生活中具有广泛应用。
机电创新设计实训小结报告
一、前言随着科技的飞速发展，机电一体化技术在各个领域得到了广泛应用。
为了提高学生的实践能力和创新意识，我校开展了机电创新设计实训课程。
本次实训旨在通过实际操作，让学生深入了解机电一体化技术，掌握相关设计方法，培养创新设计能力。
以下是我对本次实训的小结报告。
二、实训内容1. 实训目的本次实训的主要目的是让学生掌握以下内容：（1）了解机电一体化技术的基本原理和应用领域；（2）熟悉机电创新设计的基本流程和方法；（3）培养团队合作精神和创新意识；（4）提高实际操作能力和动手能力。
2. 实训内容（1）理论学习：通过查阅资料、课堂讲解等方式，了解机电一体化技术的基本原理、应用领域和发展趋势。
（2）项目设计：以小组为单位，针对某一实际问题，进行创新设计。
设计过程中，要求学生运用所学知识，解决实际问题。
（3）模型制作：根据设计图纸，利用3D打印、激光切割等技术，制作出实体模型。
（4）性能测试：对模型进行性能测试，验证设计方案的可行性。
三、实训过程1. 实训前期准备在实训开始前，教师组织学生进行分组，每组4-5人。
随后，教师向学生讲解实训要求、项目设计流程和注意事项。
2. 项目设计在项目设计阶段，学生充分发挥团队协作精神，积极讨论、交流，确定设计方向。
在设计过程中，学生运用所学知识，结合实际需求，提出了多种设计方案。
经过多次讨论和修改，最终确定了最佳设计方案。
3. 模型制作在模型制作阶段，学生熟练运用3D打印、激光切割等先进技术，将设计图纸转化为实体模型。
在制作过程中，学生遇到了许多困难，但在教师和团队成员的帮助下，一一克服。
4. 性能测试性能测试阶段，学生根据设计方案，对模型进行了一系列性能测试，如负载测试、速度测试等。
测试结果显示，模型性能良好，达到了预期目标。
四、实训收获1. 提高实践能力：通过实际操作，学生掌握了机电创新设计的基本流程和方法，提高了实践能力。
2. 培养创新意识：在项目设计过程中，学生充分发挥创新意识，提出了多种设计方案，锻炼了创新思维。
机电创新实践上机实验报告
机电创新实践课程上机实验报告班级：机械工程系机电15-1班姓名：李振董旭、陈再兴、刘博文、刘洋洋实验名称：机电创新实践课程上机实验上机地点：4号教学楼B103上机时间：2018.11.7指导教师：王仲文哈尔滨理工大学荣成学院完成时间：2018 年11 月9 日多功能康复两用轮椅模型设计一、整体介绍1、基本组成轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。
普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。
根据日常生活中常见的医疗用轮椅，结合查阅的生活中常用康复轮椅的组成以及各部分结构参数，采用Pro/E三维绘图软件绘制出多功能康复两用轮椅模型，多功能康复两用轮椅模型如图1-1与图1-2所示。
图1-1 多功能康复两用轮椅模型示意图1图1-2 多功能康复两用轮椅模型示意图2多功能康复两用轮椅主要由轮椅架、车轮、刹车装置和座椅靠背等机械部分组成，可以在电动与手动两种驱动方式下运动，电动形式下采用电动机进行驱动，可以实现驱动的动力功能。
本次实践设计的多功能康复两用轮椅是一款用于康复治疗的改进常用轮椅模型，两用轮椅把手下方是座椅，座椅后面是靠背，两用轮椅把手前下方是置物箱，整体的车体可折叠，具有存放方便、运动灵活和便于使用等优点，机身高强度、高承重但重量不大、安全舒适、方便出行。
本实践设计的两用轮椅无须拆卸电池，可折叠，方便携带与存放，爬坡能力强，安全防倾翻，设计人性化，操纵方便，重量轻，适合进行医疗康复的患者以及老年人使用。
2、主要功能及实现方式介绍2.1 车轮多功能康复两用轮椅的车轮需要承载主要的重量，本次所设计的两用轮椅的四个车轮采用相同的直径，即四个车轮的大小和形状是一致的，车轮的半径统一设计，设计的车轮如图2-1和图2-2所示。
图2-1 多功能康复两用轮椅车轮模型图2-2 多功能康复两用轮椅车轮后轮模型本次设计的车轮，采用四个车轮形状和大小相同的设计与普通轮椅相比具有很多的优点。
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1 实验目的
（1）掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台；
（2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标；
(3) 对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。
2 实验内容
(1) 轴或负载台的有限元分析
(2) 基于Adams的运动学分析与仿真
3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）
网络协同设计环境，如图1所示：包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。
计算机网络硬件环境和相应软件环境。
图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。
型
图1 协同设计仿真平台组成
典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图2所示。
1）利用CAD建模工具，建立产品模型；
2）利用ADAMS建立产品运动学模型；
3）根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场；4）用ADAMS分析得到的运动参数（位移、速度）。
CAD模型
（STEP / IGES格式）
1.产品CAD建模
（CATIA）
3.CAE有限元分
析
（CATIA）
FEM 分析结果
（应力、应变、模态）
2.动力学分析
（ADAMS）
驱动力、反应
时间
有限元输入载荷
4.控制仿真
（MATLAB）
运动参数：位
移、速度
动力参数：惯
量、载荷
图2 协同设计仿真平台组成
SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language，统一建模语言，一种面向对象的标准建模语言，用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展，是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言，用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。
在这里我们绘制参数图如下。
在下面的参数图中，我们确定了系统中各部件的相互约束情况。
图４产品初步结构与ＳｙｓＭＬ图
4实验结果（含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等，可附页）（一）底座转台关键件有限元分析：
1，在CAD中打开零件的三维模型图，导出为IGES格式模型文件（*.igs）,在Ansys中运行file->import->IGSE...导入该模型; 或者按照以下步骤创建零件模型。
运行Preprocessor->Modeling->V olumns->Cylinder->Solide Cylinder，弹出如下对话框，在对话框中输入相应数值，。
2，选择单元类型；运行Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，选择Structural中的Solid，由于10个结点的单元计算精度要比8个结点的计算精度高，故选择“Tet 10node 92”单元。
3，材料属性设置；运行Preprocessor->Material Props>Material Models，弹出如下所示对话框，依次双击Structural，Linear，Elastic，Isotropic，弹出图所示对话框。
4，网格划分；运行Preprocessor->Meshing->Size Cntrl->Manual Size->Global->Size设置划分网格的大小。
5，运行Mesh->Mesh Tool，弹出如图所示对话框，在Shape选项栏后面，选择Tri和Free，单击Mesh弹出选择实体对话框，选择一个实体进行网格划分。
6，施加约束；选择菜单Solution->Define Loads->Apply->Structure-> Displacement->On Nodes，选择若干节点，弹出图所示对话框，选择All DOF，单击OK。
7，施加载荷；
选择菜单Solution->Define Loads->Apply->Structure ->Pressure->On Areas，弹出如图所示对话框。
拾取一个或多个面，单击OK按钮。
弹出如图所示对话框。
在V ALUE选项栏中填写受力。
8，求解；运行Solution->Solve->Current LS，弹出如图所示对话框。
9 结果显示；运行General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，弹出如图所示对话框，运DOFSolution>Displacement vector sum和Stress>von Misesstress，分别显示分析结果的位移云图和应力云图。
（二）基于ADAMS 的运动学仿真
１．构造ADAMS/View样机机械模型；在ADAMS/View中建好的样机机械模型如图6所示。
该模型主要由马达、减速齿轮、转盘、支撑杆、仰角轴承及其天线组成，它们之间通过一定
的约束关系连接在了一起。
天线顶部
天线
支撑杆
底盘
图6 雷达天线样机机械模型
1.构造ADAMS样机——起重机的建模和仿真
根据实验指导书，建立铲车的三维模型。
当然，三维模型也可以通过专门三维建模软件
进行建模，然后导入ADAMS，也可以直接用ADAMS建模。
2.设定运动副约束；在转盘和支撑杆之间设定回转铰链副jiontA，方向：Y轴；在支撑杆和天线之间设定俯仰铰链幅jiontB，方向：Z轴。
3.设定运动；铰链副jiontA处设定正负90度运动，铰链幅jiontB处设定正负10度运动。
4.进行运动仿真；按照设定的运动进行仿真。
5.测量；记录仿真过程中天线顶部的位置。
5 实验心得体会：
通过这次实验，我学习了ADAMS和ANSYS两款软件，巩固了我在课堂上学习的知识，加深了我对课程的理解。
在实验过程中，老师多次悉心讲解，编写的实验指导书内容详实，充分，易于理解。
在此，对老师的辛勤付出表示感谢。