一种基于挖掘机的自由度演示仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于挖掘机的自由度演示仪，曲柄摇动凸轮带动小轮左右移动移动块，三个支架安装在移动块上，第一支架、第一摇杆、第一连杆、铲斗的左上端依次相连，第二支架、第二摇杆、第五连杆、第三连杆、铲斗的左下端依次相连，第五连杆的另一端、第三连杆的一端和第二连杆的一端连接在一起，第二连杆的另一端连接在将第一连杆靠近铲斗的位置上。第一液压动力、第二液压动力、第三液压动力一端固定在移动块上，第一液压动力另一端连接第一摇杆，第二液压动力另一端连接第二摇杆，第三液压动力另一端连接第三摇杆。本发明专利技术的有益效果是能够很好地演示挖掘机各部件自由度工作原理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于挖掘机的自由度演示仪
本专利技术属于机械教学教具
，涉及一种基于挖掘机的自由度演示仪。
技术介绍
对于机械课程里经常出现的自由度、局部自由度、复合铰链和虚约束等重要知识，也许单靠书上的描述、老师的讲述很难理解。本说明书结合实践，通过一款创新挖掘机，形象生动的介绍了平面机构的自由度、局部自由度、复合铰链和虚约束等重要知识，并且该挖掘机构设有手摇凸轮，手摇时能使挖掘机前后移动，底座是一个可360度转动的底盘，能够让同学们更加全面的观察挖掘机的运动过程，动力运作方面采用液压技术，也能让学生们更好了解液压的运作原理。随着时代的进步与发展，机械领域仍处于无法取代的地位，这就要求我们要学好机械知识，怎样在一节机械课堂上真正领悟机械知识呢？这不但靠老师生动的讲解，学生丰富的想象，还需要实实在在的教具。这就需要我们从课本出发，联系实际，设计出物美价廉，实用可靠的教学用具了。液压挖掘机就是我们根据机械设计基础设计出来的，包含了自由度，局部自由度，复合铰链和虚约束等机械知识。作品的意义：该作品用在课堂上就好像是把我们常见的挖掘机搬进了课堂，作品可以展示的不仅是普通挖掘机已包含有的自由度，液压传动等机械知识；还可以展示我们另外增加的，机械课堂里经常出现的自由度，局部自由度，复合铰链和虚约束等机械知识。该作品涵盖了机械课程里所有关于自由度的知识点，用装有有色液体的注射器来模仿液压装置更具形象化，同学们还可以自己亲手操作一遍自由度知识点动作。激发学生的机械兴趣，使学生乐于学习，方便教师的教学。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于挖掘机的自由度演示仪，解决了现目前没有用于教学的挖掘机自由度演示的教学设备，使学生不能很好地掌握挖掘机各部件自由度工作原理的问题。本专利技术所采用的技术方案是包括曲柄，曲柄一端连接凸轮的中心轴，曲柄转动带动凸轮围绕凸轮的中心轴转动，凸轮与小轮的左端接触，小轮连接移动块的左端，第一支架、第二支架、第三支架固定在移动块上，第一支架上安装有第一摇杆的一端，第一摇杆的另一端连接第一连杆的一端，第一连杆的另一端连接铲斗的左上端，第二支架上安装有第二摇杆的一端，第二摇杆的另一端连接第五连杆的一端，第五连杆的另一端、第三连杆的一端和第二连杆的一端连接在一起，第三连杆的另一端连接铲斗的左下端，第三支架上安装有第三摇杆的一端，第三摇杆的另一端连接第四连杆的一端，第一连杆向上弯曲，第四连杆的另一端连接第一连杆的弯曲部顶端，第二连杆的另一端连接在将第一连杆靠近铲斗的位置上。第一液压动力、第二液压动力、第三液压动力一端固定在移动块上，第一液压动力另一端连接第一摇杆，第二液压动力另一端连接第二摇杆，第三液压动力另一端连接第三摇杆。进一步，所述移动块由固定块支撑，能在固定块内水平移动。进一步，所述第一液压动力、第二液压动力、第三液压动力采用注射器，注射器内注入有色液体。本专利技术的有益效果是能够很好地演示挖掘机各部件自由度工作原理。附图说明图1是本专利技术挖掘机的自由度演示原理图；图2是本专利技术挖掘机的自由度演示仪结构示意图。图中，1.曲柄，2.凸轮，3.小轮，4.移动块，5.固定块，6.第一支架，7.第二支架，8.第三支架，9.第一摇杆，10.第二摇杆，11.第三摇杆，12.第一连杆，13.第二连杆，14.第三连杆，15.第四连杆，16.第一液压动力，17.第二液压动力，18.第三液压动力，19.铲斗，20.第五连杆。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。液压挖掘机主要由工作装置、液压系统等部分组成。图1为挖掘机自由度原理示意图。制作成的挖掘机包含了机械课程里的自由度、局部自由度、复合铰链和虚约束等重要知识。该挖掘机演示仪能够让同学们更加全面的观察挖掘机的运动过程；通过注射器模仿挖掘机的液压装置的原理作为动力，用透明的有色玻璃来做活动构件，注射器提供动力来使活动构件运动，注射器里注入有色液体通过注射器的伸缩能让学生可以更清晰地看到机械液压工作的一个全过程，这也就达到了让同学们更好、更深刻地理解自由度等知识的目的。本专利技术演示仪结构如图2所示，包括曲柄1，曲柄1可转动，曲柄1一端连接凸轮2的中心轴，曲柄1转动带动凸轮2围绕凸轮2的中心轴转动，凸轮2与小轮3的左端接触，小轮3连接移动块4的左端，第一支架6、第二支架7、第三支架8固定在移动块4上，第一支架6上安装有第一摇杆9的一端，第一摇杆9的另一端连接第一连杆12的一端，第一连杆12的另一端连接铲斗19的左上端，第二支架7上安装有第二摇杆10的一端，第二摇杆10的另一端连接第五连杆20的一端，第五连杆20的另一端、第三连杆14的一端和第二连杆13的一端连接在一起，第三连杆14的另一端连接铲斗19的左下端，第三支架8上安装有第三摇杆11的一端，第三摇杆11的另一端连接第四连杆15的一端，第一连杆12向上弯曲，第四连杆15的另一端连接第一连杆12的弯曲部顶端，第二连杆13的另一端连接在将第一连杆12靠近铲斗19的位置上。第一液压动力16、第二液压动力17、第三液压动力18一端固定在移动块4上，第一液压动力16另一端连接第一摇杆9，第二液压动力17另一端连接第二摇杆10，第三液压动力18另一端连接第三摇杆11。其中，移动块4由固定块5支撑，能在固定块5内水平移动。本专利技术的挖掘机自由度演示仪，本着节约环保的概念，可采用了最普通的注射器来模仿挖掘机的液压装置的原理作为动力，用透明的有色玻璃来做活动构件，注射器提供动力来使活动构件运动，注射器里注入有色液体通过注射器的伸缩能让学生可以更清晰地看到机械液压工作的一个全过程。并且，整个过程1-3人控制，能够让学生自己在自主控制挖掘机的同时，让他们的对机械知识的想象就更具有实在性，就能够更好的理解挖掘机显示出的自由度、局部自由度、复合铰链和虚约束等重要知识。本专利技术的工作原理：(1)整体的运动展示：本专利技术通过控制第一摇杆9和第三摇杆11来驱动第一连杆12的运动，从而实现铲斗19上下前后运动，再通过控制第二摇杆10的运动，来配合第一连杆12的动作，实现铲斗19的位置和姿态的控制，让铲斗19实现铲土、举升和卸料的一系列动作，其中第一摇杆9、第二摇杆10和第三摇杆11的动力分别由第一液压动力16、第二液压动力17和第三液压动力18提供。通过转动曲柄1带动凸轮2的转动，由凸轮2推拉小轮3的左右运动，小轮3装在移动块4上，所以移动块4也会随着一起左右运动，因此由移动块4可带动设备的上半部分的左右运动。(2)局部自由度展示：由曲柄1、凸轮2、小轮3、移动块4组成。手摇曲柄1时凸轮2推动小轮3能使挖掘机在水平线上运动，这样可以展示了局部自由度的运动情况；(3)虚约束：由曲柄1、凸轮2、小轮3、移动块4加固定块5组成。用来约束挖掘机使它只能够在水平面运动，这样可以展示了虚约束的运动情况。(4)复合铰链：由第五连杆20，第二连杆13，第三连杆14组成。3条连杆连接共一端点，均可围绕连接点转动，这样可以展示了复合铰链的运动情况。本专利技术将常见的挖掘机搬进了课堂，专利技术可以展示的不仅是普通挖掘机已包含有的自由度，液压传动等机械知识；还可以展示我们另外增加的，机械课堂里经常出现的复合铰链，局部自由度，虚约束等机械知识。该专利技术涵盖了机械课程里所有关于自由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于挖掘机的自由度演示仪，其特征在于：包括曲柄(1)，曲柄(1)一端连接凸轮(2)的中心轴，曲柄(1)转动带动凸轮(2)围绕凸轮(2)的中心轴转动，凸轮(2)与小轮(3)的左端接触，小轮(3)连接移动块(4)的左端，第一支架(6)、第二支架(7)、第三支架(8)固定在移动块(4)上，第一支架(6)上安装有第一摇杆(9)的一端，第一摇杆(9)的另一端连接第一连杆(12)的一端，第一连杆(12)的另一端连接铲斗(19)的左上端，第二支架(7)上安装有第二摇杆(10)的一端，第二摇杆(10)的另一端连接第五连杆(20)的一端，第五连杆(20)的另一端、第三连杆(14)的一端和第二连杆(13)的一端连接在一起，第三连杆(14)的另一端连接铲斗(19)的左下端，第三支架(8)上安装有第三摇杆(11)的一端，第三摇杆(11)的另一端连接第四连杆(15)的一端，第一连杆(12)向上弯曲，第四连杆(15)的另一端连接第一连杆(12)的弯曲部顶端，第二连杆(13)的另一端连接在将第一连杆(12)靠近铲斗(19)的位置上，第一液压动力(16)、第二液压动力(17)、第三液压动力(18)一端固定在移动块(4)上，第一液压动力(16)另一端连接第一摇杆(9)，第二液压动力(17)另一端连接第二摇杆(10)，第三液压动力(18)另一端连接第三摇杆(11)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于挖掘机的自由度演示仪，其特征在于：包括曲柄(1)，曲柄(1)一端连接凸轮(2)的中心轴，曲柄(1)转动带动凸轮(2)围绕凸轮(2)的中心轴转动，凸轮(2)与小轮(3)的左端接触，小轮(3)连接移动块(4)的左端，第一支架(6)、第二支架(7)、第三支架(8)固定在移动块(4)上，第一支架(6)上安装有第一摇杆(9)的一端，第一摇杆(9)的另一端连接第一连杆(12)的一端，第一连杆(12)的另一端连接铲斗(19)的左上端，第二支架(7)上安装有第二摇杆(10)的一端，第二摇杆(10)的另一端连接第五连杆(20)的一端，第五连杆(20)的另一端、第三连杆(14)的一端和第二连杆(13)的一端连接在一起，第三连杆(14)的另一端连接铲斗(19)的左下端，第三支架(8)上安装有第三摇杆(11)的一端，第三摇杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞寿全，郑容森，陈其全，
申请(专利权)人：玉林师范学院，
类型：发明
国别省市：广西;45