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1、诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 直线相对位置教具演示器的虚拟设计及仿真演示 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械产品的设计方案比选，材料选择及产品设计应遵循的步骤，零件工作图及装配图等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容，提高学生的自主设计能力。本课题要求设计一款可用于直线相对位置授课用教具演示器，要求能够变化不同位置关系的
2、直线。2主要任务（1）查阅资料，制定设计方案,要求结构合理，可操作性强。（2）利用三维软件建立三维模型，完成运动仿真。（3）选择主要部件所需材料，并进行分析。（4）绘制所属部件的零件图及装配图。（5) 撰写毕业论文。3主要参考资料1 杨可桢，程光蕴机械设计基础M高等教育出版社；2013.062 机械设计手册M机械工业出版社 2010.053 马麟机械制图M高等教育出版社；2013.064进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅资料，制定设计方案。3月3日3月23日2利用三维软件建立三维模型，完成运动仿真。3月24日4月13日3选择各零部件的材料。4月14日5月4日4绘制所属部件的零件图及装配
3、图。5月5日6月1日5撰写设计说明书一份，答辩。6月2日6月22日审核人： 年 月 日直线相对位置教具演示器的虚拟设计及仿真演示摘 要：本课题所设计的是一款用于教学的直线相对位置教具演示器，要求能够变化不同位置关系的直线。在设计过程中，通过查阅收集大量相关资料和对生活中各种产品机构的观察，对不同传动机构进行对比分析最后确定了一种最佳的教具演示器的设计方案，然后根据已定的方案完成整体结构的设计、传动机构的选择及各部件尺寸的分配，使该产品结构更紧凑可靠。结构设计完成后，利用三维软件Solidworks进行三维建模，并进行运动学仿真。该教具结构较简单，各零部件也相对普通易于制造，是一种经济实用的教具
4、演示器。主要用于机械制图和画法几何的教学工作中，不仅能帮助老师更好地讲解相关课程，也有利于同学们更直观地观察直线相对位置之间的变换。关键词：教具演示器，Solidworks，机械制图和画法几何Virtual Design and Emulational Demonstration of Teaching Aids Demonstrator for the Linear Relative PositionAbstract：This topic is to design teaching aids demonstrator for the linear relative position，whic
5、h is required to be able to change the linear relationship between different locations .In the process of design ,through referring to and collecting a large number of relevant materials, observations of various products in life and comparative analysis of different drive mechanism , I finally deter
6、mined an optimal design scheme of teaching aids demonstrator .then I finished design of the overall structure ,selection of transmission mechanism and distribution of the size of the each component , to make the product structure more compact and more reliable.After finishing design of the structure
7、 ,I ended 3D modeling and kinematic simulation by 3D soft Solidworks . This structure whose each spare part is ordinary and easy to manufacture is simple. So this product is a kind of economical and practical teaching aids demonstrator . This teaching aids demonstrator is mainly used in teaching wor
8、k of mechanical drawing and descriptive geometry ,and it can not only help teachers to explain the related courses better, but also is helpful for students to observe the change of linear relative position more intuitively . Keywords: Teaching aids demonstrator ,Solidworks ,Mechanical drawing and de
9、scriptive geometry目录1 前言11.1 教具演示器研究的目的及意义11.2 发展情况11.3本课题要解决的问题及拟采用的研究手段31.4本课题需要完成的任务41.5本章小结62 整体结构的设计方案72.1总体结构设计方案的确定72.2主传动机构的设计102.2.1齿轮传动机构设计概述102.2.2齿轮齿条的设计计算112.3 动力装置的选择122.4 控制系统的程序设计142.4.1 可编程序控制器PLC的介绍142.4.2对电机1的控制（即对两直线相交时的控制）162.4.3对电机2的控制（即对两直线平行时的控制）192.5本章小结213 基于Solidworks软件的三维
10、建模及运动仿真223.1 Solidworks软件介绍223.1.1 Solidworks软件特点223.1.2 参数化设计223.2 教具演示器零件的三维建模及装配233.3基于Solidworks的教具演示器运动学仿真263.4本章小结264 结论27参考文献28致谢29II太原工业学院毕业设计1 前言1.1 教具演示器研究的目的及意义（1）设计目的：学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械产品的设计方案比选，材料选择及产品设计应遵循的步骤和程序，零件工作图及装配图等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容，提高学生的自主设计能力和对专业知识的运用。为学生在毕业后
11、从事机械电子工程的工作打好基础。本课题要求设计一款可用于直线相对位置授课用教具演示器； 要求能够变化不同位置关系的直线； 绘制其装配图和主要零件图；用三维软件进行运动仿真。（2）设计意义：随着现代社会科学技术的迅速发展，许多先进技术也应运用到教学领域，为现代教学技术注入了新的力量。长期以来，教师使用的教具都过于固定，不能够灵活多变。一种教具往往只能演示机构的一种状态，这样一来，不仅会造成大量资源的浪费，而且会给教师的教学带来很多不便，同时，同学们也无法观察到机构的两种状态的变化过程，从而给学生的理解带来困难。此次设计的教具演示器结构简单、使用方便、动作可靠、灵活多变、直观具体。这样，既可供单独
12、观察又可供同步比较，经演示后能很快帮助同学们解决教学中难以想象、难以讲解的直线相对位置的问题。1.2 发展情况（1）国内外研究进展国内研究进展：在我国进行课程改革前，大部分学校所拥有的教学设备主要是为了用于我们的验证性和演示性试验。绝大部分都可以适应课改所倡导的分组试验及探索性试验的要求，然而小部分则需要我们不断地改进，并开发其新的用途和功能，当然还有很小一部分存在明显的不足和缺陷，例如有些教学设备过于固定，我们在实验时，根本无法观察到其内部是如何变化的。因此，结合这些教学设备的不足之处，我们需要进行不断完善和创新新的教学设备，以帮助我们更好地开展我们的教学工作。就目前来说，我国教具行业得到了
13、非常迅速的发展，教具的生产规模在不断地扩大，我们的教具生产厂家已经多达八百余家，年产值高达几亿元人们币，此外，其出口规模也得到了迅速发展。当然，我国教具不仅规模庞大，而且种类繁多，能够远远满足国内教学的需求。目前，我国教具研究和开发工作一直在不断进行着，于1984年和1992年，我国负责教具研发相关部门先后制定了开展规划工作，并进行了两次全国教具优秀研究成果的评比，三次全国自制教具的评比，通过这两次评比的实施，为我国教具研究队伍注入了新活力，且更加有利于开展我们今后的教具研发工作1。以下图1.1和图1.2即为我国的自制教具。图1.1 教具一图1.2 教具二国外研究进展：早在20世纪，意大利著名
14、教育家、蒙台梭利教育法的创始人玛利亚蒙台梭利就发明设计了Montessori teaching tool,它主要有六大领域：感官教育教具、数学教育教具、语言教育教具、科学文化教具、日常生活教育教具及音乐教具。在Montessori teaching tool中，最典型的是感官教育教具部分，比如：粉红塔、插座圆柱体、长棒、棕色梯等。Montessori teaching tool最大的优点是，孩子能自己操作教具，从中获得大量感官经验和掌握不容易被理解的数理知识。Montessori teaching tool根据孩子年龄段的情况来设计，各个年龄段的教具都有自己的特色。教具的特色：Montesso
15、ri teaching tool的色调通常都是干净、朴实的。由于它具有教育的意义，所以这种教具的色调一般情况下都为单色调，以此来彰显其教育意义及目的；教具的设计，主要以个人的操作为考虑目标；每种教具的使用，都有其特定的先后顺序，只有按步骤才能完成；通过步骤和顺序培养孩子的逻辑推理能力1。图1.3 Montessori teaching tool（2）发展前景随着现代科技的飞速发展，教育在经济社会发展和民族振兴中发挥着越来越重要的作用。然而，在影响教育质量的因素中，教具的研究和发展起着至关重要的作用。随着各种新知识、新文化的出现，我们对于某些抽象概念理解起来还是比较费劲，然而教具可以很好地帮助我们解决这些难题。就目前来说，教具应该
