液壓傳動技術(shù)、傳感技術(shù)和可編程控制技術(shù)( PLC) 是現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的核心技術(shù)，眾多的機(jī)械加工機(jī)床、運(yùn)輸設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備和工程機(jī)械均在逐步地采用或改造成為具有液壓傳動系統(tǒng)和配置可編程控制的新型設(shè)備及含有該類技術(shù)的現(xiàn)代化高科技新產(chǎn)品，其高精度、率、高質(zhì)量以及高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益等*性使其廣泛應(yīng)用． 尤其是近年來，液壓傳動技術(shù)不僅在作為一種基本的傳動形式上具有重要的技術(shù)地位，也以其優(yōu)良的靜態(tài)及動態(tài)性能成為一種重要的伺服控制措施．

目前，液壓傳動技術(shù)、傳感技術(shù)和可編程控制技術(shù)是高校機(jī)電類專業(yè)的主干課程，也是課程體系中的重要教學(xué)內(nèi)容，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，但是所采用的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)設(shè)備基本上都是偏重于驗證理論知識． 液壓傳動技術(shù)、傳感技術(shù)和可編程控制技術(shù)所對應(yīng)的實(shí)驗室也是分開的、獨(dú)立的，都是由制造商按照現(xiàn)行教材研制的常規(guī)理論驗證性實(shí)驗實(shí)訓(xùn)設(shè)備，基本不具備技術(shù)的先進(jìn)性和前瞻性，學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力很難得到提高，對學(xué)生就業(yè)后在此技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展缺乏有力的促進(jìn)作用．

1 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺的結(jié)構(gòu)

根據(jù)機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)要求，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對高校人才綜合素養(yǎng)的職業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，設(shè)計與開發(fā)了一臺功能性很強(qiáng)的機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺． 該平臺將液壓傳動技術(shù)、傳感技術(shù)和可編程控制器( PLC) 技術(shù)有機(jī)地融合在一起，通過專業(yè)理論和應(yīng)用技術(shù)的融會貫通，使學(xué)生真正理解機(jī)電一體化的概念、意義和作用，更重要的是該設(shè)計平臺可以使學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)進(jìn)行不同技術(shù)要求的程序設(shè)計編制、系統(tǒng)連接調(diào)試、操作運(yùn)行記錄與運(yùn)行結(jié)果的計算處理，真正意義上領(lǐng)會和掌握相關(guān)課程理論知識，并有效地提升了學(xué)生的實(shí)踐技能，提高了學(xué)生的動手能力，開發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力． 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示，外觀效果圖如圖2 所示．

圖1 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺結(jié)構(gòu)框圖

圖2 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺外觀效果圖

2 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺液壓系統(tǒng)

機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺液壓系統(tǒng)如圖3 所示，XY向油缸結(jié)構(gòu)如圖4 所示，液壓油缸活塞桿和連接板如圖5 所示．

圖3 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

液壓系統(tǒng)主要由X 向和Y 向液壓直線油缸連接結(jié)構(gòu)組成，2只油缸均為基本液壓直線油缸，其中X向油缸有效行程為400 mm，Y 向油缸有效行程為300mm; Y 向油缸和X 向油缸分別固定在底座和X 向底座上; 2 只油缸活塞桿均通過連接板和Y 向溜板及X向溜板連接，從而驅(qū)動Y 向溜板和X 向溜板做直線往復(fù)運(yùn)動; 活塞桿和連接板通過雙圓螺母緊固，其余的連接緊固件均為內(nèi)六角螺釘．

圖4 XY 向油缸結(jié)構(gòu)圖

圖5 液壓油缸活塞桿和連接板

3、機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺的溜板

機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺Y 向溜板( X 向滑座) 為典型矩形箱體類零件，和普通立式數(shù)控銑床的Y 向溜板( X 向滑座) 結(jié)構(gòu)基本相似． Y 向溜板( X 向滑座) 主視角軸側(cè)視圖如圖6 所示，仰視角軸側(cè)視圖如圖7 所示．

圖6 Y 向溜板( X 向滑座) 主視角軸側(cè)視圖

圖7 Y 向溜板( X 向滑座) 仰視角軸側(cè)視圖
外觀尺寸約為800 mm × 400 mm × 80 mm; 底部空缺部分深度尺寸約為50 mm，兩側(cè)為減輕重量進(jìn)一步條形凹進(jìn); 全部壁厚約為10 mm;
上平面2 長條狀凸臺為X 向直線滾動導(dǎo)軌條的安裝支撐條，其上分布的線性螺孔將按照選定的直線滾動導(dǎo)軌外購件樣本確定; 上面中間部分下降約20 mm，目的是使X 向油缸中心下降，減小尺寸空間，上平面中部兩端的兩塊矩形凸臺為X 向液壓油缸安裝支撐凸臺．
大端側(cè)視視角軸側(cè)視圖表面半圓孔兩側(cè)的4 個螺孔安裝Y 向油缸活塞桿連接板; 仰視視角軸側(cè)視圖兩條Y向條狀凸臺及16 個內(nèi)六角螺釘安裝孔用于將該Y 向溜板( X 向滑座) 和Y 向滾動導(dǎo)軌的4 塊滾動塊通過16 個內(nèi)六角螺釘連接( 每條導(dǎo)軌2 個滾動塊) ．
800 mm 側(cè)面的5 個螺孔用于安裝帶有T 形槽的X向位置元件調(diào)節(jié)條，T 形槽內(nèi)安裝X 向位置控制位置開關(guān)( SQ) ; 400 mm 側(cè)面的4 個螺孔用于安裝帶有T 形槽的Y 向位置碰塊調(diào)節(jié)條，T 形槽內(nèi)安裝Y 向位置碰塊; 材質(zhì)可選HT300，或鋁合金; 兩個Y 向矩形槽孔與Y 向滾動導(dǎo)軌條低精度、大間隙配合; 半圓孔槽目的是為了避免和Y 向油缸干涉．

4、機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺的二次擴(kuò)展

該工作臺可以進(jìn)行二次開發(fā)，即可作為單片機(jī)綜合實(shí)驗實(shí)訓(xùn)設(shè)備、電機(jī)拖動實(shí)驗實(shí)訓(xùn)設(shè)備、數(shù)控原理與系統(tǒng)實(shí)驗實(shí)訓(xùn)設(shè)備，或用于上述課程的課程設(shè)計輔助設(shè)備． 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺二次擴(kuò)展結(jié)構(gòu)圖如圖8 所示．

圖8 機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)平臺二次擴(kuò)展結(jié)構(gòu)圖

①該工作臺若配置繼電器控制電路系統(tǒng)，即可完成目前教材中的大多數(shù)綜合性繼電器邏輯電路相關(guān)實(shí)驗，并且實(shí)踐教學(xué)效果和意義遠(yuǎn)高于目前高校所用的常規(guī)繼電器控制電路實(shí)驗設(shè)備．

②該實(shí)訓(xùn)工作臺若配置單片機(jī)實(shí)驗裝置，即可高質(zhì)量地完成單片機(jī)控制相關(guān)實(shí)驗． 尤其是該類實(shí)驗實(shí)訓(xùn)可以讓學(xué)生直接觀察到單片機(jī)是如何應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的自動控制，觀察到單片機(jī)系統(tǒng)的控制內(nèi)容和控制效果，給出不同的工作要求，可通過軟件設(shè)計實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)，使學(xué)生真切地體驗到現(xiàn)代化"柔性控制"的魅力．

③X － Y 兩坐標(biāo)工作臺若改裝為滾珠絲桿螺母傳動機(jī)構(gòu)并配置直流或交流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，再和CNC 系統(tǒng)連接就可成為二坐標(biāo)數(shù)控坐標(biāo)工作臺，即可完成數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床典型傳動及數(shù)控編程實(shí)訓(xùn)，其教學(xué)效果直觀、簡捷、方便、安全，而設(shè)備成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他數(shù)控實(shí)驗設(shè)備; 上述二坐標(biāo)工作臺若改裝為絲桿螺母傳動機(jī)構(gòu)并安裝直流或交流電機(jī)，再配置不同類型的直流或交流調(diào)速控制系統(tǒng)，即可完成交、直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗，有利于學(xué)生理解和掌握交、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)知識．

④另外，配置了PLC 或單片機(jī)的液壓動力滑臺可以作為大中型組合機(jī)床、鏜銑床、機(jī)床的自動加工進(jìn)給工作臺，具有一定的柔性控制功能，適用于傳統(tǒng)機(jī)床的技術(shù)改造，有助于提高傳統(tǒng)機(jī)械制造設(shè)備的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，對自動化水平的提高、勞動環(huán)境的改善、勞動強(qiáng)度的降低起到很好的推動作用．