新型機電一體化實訓(xùn)桌的整體設(shè)計與應(yīng)用

彭紅梅，陳 亞

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州221011）

0 引言

在機電一體化的教學(xué)過程中電路的布設(shè)與搭接是最為關(guān)鍵的學(xué)習(xí)過程和步驟，通常的是在一個帶有安裝孔位的電氣板上按照教學(xué)內(nèi)容要求進行搭設(shè)，為了提高整體的學(xué)習(xí)和工作效率，目前的相關(guān)操作都是在相關(guān)的實訓(xùn)桌上進行的，該種實訓(xùn)桌整體結(jié)構(gòu)較為簡單，現(xiàn)設(shè)計一種機電一體化的實訓(xùn)桌，在不影響機電一體化實訓(xùn)教學(xué)的同時可以更便于整體的收納，收納后的桌面平整，也不影響其他的相關(guān)教學(xué)使用。

1 設(shè)計目標及要求

實驗臺的功能和尺寸符合現(xiàn)階段學(xué)生的學(xué)習(xí)和身體條件要求，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終處于最佳的生理狀態(tài)，延長實驗桌的生命周期。主要特點：工作臺的高度、角度可調(diào)節(jié)，滿足不同身高學(xué)生的使用需求；功能多樣化，給學(xué)生學(xué)習(xí)提供便利性。

在實訓(xùn)桌的設(shè)計中要求做到：第一是結(jié)構(gòu)安全，實驗桌要有足夠的強度和穩(wěn)定性，避免在使用過程中出現(xiàn)破裂和傾倒發(fā)生；固定部件的鉚釘不可外漏，抽屜外拉應(yīng)有定位裝置，以免過度滑出砸傷學(xué)生腳部。第二，部件造型是否符合安全性要求，邊角和楞必須設(shè)計成圓角，避免擦碰造成的傷害[1]。第三要求材料安全性，無毒環(huán)保。第四要求用電安全。

桌椅的尺寸人機功效友好能增加使用者的舒適度降低使用疲勞，能有效增強學(xué)習(xí)注意力。該實訓(xùn)桌的使用者主要是大學(xué)一、二年級學(xué)生，年齡在20歲左右。對該年級學(xué)生身高統(tǒng)計，結(jié)合2016年國民體質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，該年齡段人群身高平均1.75 m，查詢《學(xué)校課桌椅功能尺寸》標準（GB/T3976-2002）數(shù)據(jù)，桌體1上桌面的高度0.75 m，椅面高度0.43 m較為適宜[2]。

設(shè)計方法上應(yīng)符合學(xué)生實驗臺設(shè)計原則，應(yīng)用標準化設(shè)計方法，參考家具包裝設(shè)計對造型、規(guī)格、材料、結(jié)構(gòu)、工藝等設(shè)計要求。

2 整體設(shè)計

2.1 整體結(jié)構(gòu)

本機電一體化實訓(xùn)桌的主體結(jié)構(gòu)由桌體1、豎向定位支架4、蓋板13組成，桌體1和豎向定位支架4上安裝有橫向定位槽9與豎向定位槽12[2]，如圖1所示。

圖1 機電一體化實訓(xùn)桌整體設(shè)計

實訓(xùn)桌1桌面板兩側(cè)的邊沿處分別固定有對稱設(shè)置的水平方向定位架3，該水平方向定位架3的中部垂直固定有一根豎向定位架4；兩根豎向定位架4頂部的兩端之間通過支撐頂板5連接固定成一體，兩根豎向定位架4的中部設(shè)置有驅(qū)動座6，該驅(qū)動座6的兩端分別對稱設(shè)置有帶有安裝孔位的電氣板7；電氣板7靠近實訓(xùn)桌1桌面一端的兩側(cè)分別向外垂直延伸出第一定位軸桿8，所述水平方向定位架3上沿其長度方向開設(shè)有可以與第一定位軸桿8間隙滑動配合的第一定位槽9，所述電氣板7與驅(qū)動座6接觸一端的兩側(cè)附近分別開設(shè)有定位槽b，該定位槽b內(nèi)設(shè)置有定位架10，所述的定位架10與電氣板7之間通過鉸軸11轉(zhuǎn)動連接配合，該鉸軸11的兩端分別延伸出電氣板7；豎向定位架4的一側(cè)沿其長度方向開設(shè)有與鉸軸11端部間隙滑動配合的第二定位槽12，該第二定位槽12與第一定位槽9垂直相交。支撐頂板5的兩端分別設(shè)置有可以與其轉(zhuǎn)動連接配合的蓋板13，該蓋板13可以整體罩扣在電氣板7.蓋板13的內(nèi)側(cè)固定安裝有一個連桿14，該連桿14的端部設(shè)置有一個可以與其轉(zhuǎn)動連接配合的驅(qū)動桿15，所述驅(qū)動桿15的端部與驅(qū)動座6的頂部轉(zhuǎn)動連接配合。兩個定位架10的中部通過一根定位軸17固定成一體，該定位軸17的中部固定有驅(qū)動座6，該驅(qū)動座6的兩側(cè)分別開設(shè)有可以與電氣板7邊沿處間隙滑動配合的弧形凹槽，驅(qū)動座6的上頂面處固定有耳座18，該耳座18上設(shè)置有可以與其轉(zhuǎn)動連接配合的驅(qū)動桿15.蓋板13的兩側(cè)分別安裝有可以與其轉(zhuǎn)動連接配合的氣彈簧19，該氣彈簧19的端部與豎向定位架4的外側(cè)面處轉(zhuǎn)動連接配合[1，2]。

2.2 機構(gòu)運動

向下拉動把手20，連桿14、連桿15、支撐頂板5、電氣板7發(fā)生連桿機構(gòu)運動，在氣動彈簧19的阻力下定位桿軸8和驅(qū)動座6在定位槽9和定位槽12內(nèi)平滑移動，蓋板13可將桌體1遮罩，工作臺處于關(guān)閉狀態(tài)。反之將把手20向上抬起，可將工作臺打開[3]。帶有安裝孔位的電氣板7在打開狀態(tài)時呈現(xiàn)20°左右的傾斜，有助于學(xué)生實訓(xùn)操作降低疲勞。

2.3 附件

桌體1內(nèi)安裝抽屜槽a和抽屜2，可存放實訓(xùn)耗材和工具。蓋板13上安裝有照明燈16，還可根據(jù)需要安裝風(fēng)扇等其他配件，為實訓(xùn)操作者提供舒適的環(huán)境。蓋板13采用平滑膠合板制作，當(dāng)蓋板扣合在電氣板上后蓋板13的背面可以作為一個傾斜的桌面使用。

整體設(shè)計如圖2所示。

圖2 電氣板7整體設(shè)計

3 新型機電一體化實訓(xùn)桌的應(yīng)用

本實訓(xùn)桌可在電氣板上安裝可編程控制器、變頻器、觸摸屏、接觸器、繼電器、按鈕開光等電器元件，基本涵蓋了電氣控制和應(yīng)用的各個領(lǐng)域，適用于目前各種生產(chǎn)線、機床的電氣控制模擬實訓(xùn)。如有需要可以將多臺實訓(xùn)桌連接配合使用，模擬一些復(fù)雜的機電控制系統(tǒng)。通過外接壓縮空氣或液壓油，在電氣板上配合固定裝置，本實驗桌也可進行液壓氣動實驗。

4 結(jié)束語

新型機電一體化實訓(xùn)桌結(jié)合機電一體化專業(yè)實訓(xùn)要求，在設(shè)計上充分考慮了多用性和舒適性需求，具備以下特點：

（1）該實訓(xùn)桌桌體內(nèi)設(shè)置有抽屜a，可在抽屜內(nèi)收納實訓(xùn)所需元器件及工具。

（2）電氣板7的傾斜程度可調(diào)，便于學(xué)生根據(jù)自己身高特點調(diào)節(jié)操作角度，降低疲勞程度。

（3）蓋板13上安裝有照明燈，保證實訓(xùn)時照明度充足，也可根據(jù)需要安裝小型風(fēng)扇，在夏季給學(xué)生降溫，增加了學(xué)生實訓(xùn)時的舒適度。

（4）蓋板13放下時，傾斜蓋板起到防塵作用，蓋板背面可作為桌面使用，便于學(xué)生在實訓(xùn)前聽講要點記錄筆記。

（5）本實訓(xùn)桌設(shè)計簡單，多數(shù)零部件可采用標準件，成本較低。

從教育學(xué)和教育心理學(xué)的角度分析，專業(yè)機電一體化實訓(xùn)桌的應(yīng)用，可以給學(xué)生更直觀和清晰的印象，加深大腦皮層對信息和知識的反饋，第一時間將所學(xué)知識應(yīng)用于實踐。從技術(shù)掌握的角度分析，功能全面的實驗臺可以更有效的模擬設(shè)備運轉(zhuǎn)，更好地嘗試解決電氣故障，讓學(xué)生形成良好的分析思路，提高問題解決能力。

本實訓(xùn)桌在機電一體化專業(yè)教學(xué)中已投入電工實訓(xùn)、傳感器應(yīng)用實訓(xùn)、維修電工實訓(xùn)等課程的教學(xué)應(yīng)用，由于其多功能低成本的特點，具備一定推廣價值。