一种卧式平面连杆机构组合式教具制造技术

一种卧式平面连杆机构组合式教具，该教具包括机架部分、运动部分、动力部分和测速部分。机架部分包括机架、从动轴横梁以及收纳箱；运动部分包括连杆组件、连接轴及轴支撑万向球；动力部分包括电机、小带轮、同步带、大带轮、各带轮轴及电控箱中的输入控制模块；测速部分包括角位移传感器、小带轮、从动轴座组件及电控箱中的速度采集模块，其中从动轴座单元又包括从动轴座、三个传动齿轮及角位移传感器。通过各部分的拼接，实现多种平面连杆机构的运动演示，较好解决了在同一教具上实现不同平面连杆机构的设计、运动演示、特性研究等问题。本发明专利技术可进行曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆等一些基本平面四连杆机构的演示，也可以通过改变连杆长度或者自由组合成不同的机构，实现了多种机械原理平面连杆机构的知识点再现，能有效提升教学效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械类教学用具，特别是涉及一种卧式平面连杆机构组合式教具。
技术介绍
机械原理课是机械类专业技术基础课程，任务是让学生了解有关常用机构和常用零件方面的基础知识，再学习机构方面的复杂设计计算。认识零件和机构是一个重要环节，如何让学生通过老师的讲解快速地掌握复杂抽象的机构运动原理，教具是很好的选择，机械类教具的使用大大加快了学生理解和掌握课堂知识的过程，应用前景广泛。平面连杆机构构件运动形式多样，如转动、摆动、移动等复杂运动。直观性是主要的教学原则之一，学生需要感性知识或经验为基础来更好地掌握书本知识，尤其是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、平面连杆叠加机构、平面连杆虚约束机构的机械知识，如果单纯利用讲解和画图的方式是不能完全对其进行阐述和理解的，这样不仅增加了老师的教学负担，而且影响学生的学习效果。现在市场上是有类似产品的，但其功能相对较为单一，而且参数都是不可调的，只能进行的单个机构的演示，而且每个教具都需单独配备一个电控箱，成本高效率低。还有一些机械类创新实验的教具，需要学生自己组装，因为设计方面的原因，运动过程中压力角和摩擦力都比较大，无法实现运动，也没有动力源更没有电控和运动参数输出，由于各零部件非常分散，效率低是其一，在实验时间内能不能搭建成功都是个大问题，更别谈实现运动。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服市场上现有平面连杆机构教具的功能简单效率低、使用拆装保存不便、稳定性差而寿命又不长等不足，提供一种卧式平面连杆机构组合式教具，在实现曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆等一些基本平面四连杆机构演示的同时，也可以自由组合成不同的机构，还可以改变连杆长度参数进行多种连杆实验，变换简单操作灵活效率大大提高，由于轴支撑万向球的支撑作用，有效避免了悬臂梁的存在，降低了杆件和轴类零件的材料要求和加工要求，从而降低了成本、增强了机构稳定性、增长了机构整体使用寿命。本专利技术所述卧式平面连杆机构组合式教具包括机架部分、运动部分、动力部分和测速部分。机架部分包括机架、从动轴横梁以及收纳箱；运动部分包括连杆组件、连接轴及轴支撑万向球；动力部分包括电机、主轴、同步带组件及电控箱中的输入控制部分；测速部分包括角位移传感器、从动轴座组件及电控箱中的速度采集部分。所述机架为一体化构件，结构相对复杂，采用焊接方式拼接。以工作面板为基础，在四角焊接立柱作为支撑脚；在工作面板下，工作面板四边和过主轴位置焊接三横三纵6根面板加强板；面板以下还要焊接主轴、电机轴和角位移传感器轴这三个轴的安装结构，以及三个承托收纳箱的抽屉式横梁；工作面板右侧按焊接四支撑脚的方式，焊接从动轴横梁导轨；在右下角的支撑脚上焊接从动轴座组件存放梁。所述连杆组件包括连杆内杆、连杆外杆、蝶形椭圆销和两个深沟球轴承（或一深沟球轴承加一个类轴承的固定环）。连杆内杆的一端固接一个深沟球轴承（过盈配合或再加之以焊接），另一端插入连杆外杆内，再使用蝶形椭圆销进行轴向紧固，连杆外杆的另一端固接一个深沟球轴承或类轴承的固定环。所述同步带组件包括一个大带轮、两个小带轮、三根带轮轴、六个深沟球轴承、同步带及同步带压紧机构。带轮轴上固结一个带轮，两端再各固接一个深沟球轴承，并将该部件安装在机架上，再通过同步带将带轮连接起来，最后用安装在机架上的同步带压紧机构将同步带压紧。所述从动轴座组件包括从动轴座、两个蝶形螺钉、从动轴、两个深沟球轴承、一个弹簧卡夹、从动轴齿轮（齿轮Ⅰ）、增距惰轮（齿轮Ⅱ）、角位移传感器上的齿轮（齿轮Ⅲ）、角位移传感器。在从动轴上安装好两个深沟球轴承，然后安放入从动轴座中，再安装弹簧卡夹防止其轴向跳动，在从动轴座的另一边安装角位移传感器，其轴向上伸出从动轴座，将齿轮Ⅰ和齿轮Ⅲ固装在从动轴和角位移传感器轴上，再将齿轮Ⅱ安装在从动轴座上另两齿轮中间，连接另两齿轮，组装好后的从动轴座通过两个蝶形螺钉固定在从动轴横梁或从动轴座组件存放梁上。所述电控箱包括电机驱动器、数据处理器（A/D模块、PWM模块、蓝牙模块）和机架右下角的收纳箱（收纳箱Ⅰ）。电机驱动器和数据处理器的各物理结构分散固定在收纳箱Ⅰ内，并在收纳箱Ⅰ右侧壁上开孔装电源接口，最后收纳箱以抽屉结构安放于机架右下角工作面板之下。本专利技术的有益效果：在实现曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆等一些基本平面四连杆机构演示的同时，也可以自由组合成不同的机构，还可以改变连杆长度参数进行多种连杆实验，变换简单操作灵活效率大大提高，由于轴支撑万向球的支撑作用，有效避免了悬臂梁的存在，降低了杆件和轴类零件的材料要求和加工要求，从而降低了成本、增强了机构稳定性、增长了机构整体使用寿命，整体为长方体结构，电控部件都安放在收纳箱Ⅰ中，各零部件及少量小维修工具也都可放入收纳箱Ⅱ和收纳箱Ⅲ中，以便于封装和存储运输。总的说来有以下优点：材料、制造成本低，便于封装，存储运输方便，机构演示种类多，零部件在各机构中重复使用率高，拆装使用方便，稳定性好，使用寿命长。附图说明图1为卧式平面连杆机构组合式教具的底部结构示意图；图2a为卧式平面连杆机构组合式教具的曲柄摇杆机构演示结构示意图（俯视图）；图2b为卧式平面连杆机构组合式教具的曲柄摇杆机构演示结构示意图（前视图）；图3为卧式平面连杆机构组合式教具的连杆组件结构示意图。在上述图中：1-小带轮轴Ⅰ；2-小带轮Ⅰ；3-小带轮轴Ⅱ；4-小带轮Ⅱ；5-同步带组件；6-大带轮；7-圆柱销；8-压紧板；9-压紧弹簧；10-螺母；11-压紧轮轴；12-同步带压紧轮；13-收纳箱Ⅱ；14-收纳箱Ⅰ；15-收纳箱Ⅲ；16-机架；17-主轴；18-从动轴座横梁；19-角位移传感器Ⅰ；20-电机；21-连杆Ⅱ（长度范围：100mm-160mm）；22-连杆Ⅲ（长度范围：100mm-160mm）；23-连杆Ⅳ（长度范围：160mm-250mm）；24-从动轴；25-齿轮Ⅰ；26-从动轴座Ⅰ；27-从动轴座Ⅱ；28-齿轮Ⅱ；29-角位移传感器齿轮轴；30-齿轮Ⅲ；31-角位移传感器Ⅱ；32-钉形导线柱；33-连接轴；34-轴支撑万向球；35-连杆外杆；36-蝶形椭圆销；37-连杆内杆。具体实施方案为了便于理解，以下结合优选实施方式并配合附图进行详细说明。先说明本专利技术的几个机构演示的共同结构：如图1、2所示，首先是向机架(16)安装同步带组件(5)。安装小带轮Ⅰ(2)时先将同步带组件(5)放于小带轮轴Ⅰ(1)要穿过的位置，然后将一个深沟球轴承安装于机架电机轴下一个轴承槽中，再把小带轮Ⅰ(2)放于其工作时的位置，再从机架工作面板上方插入小带轮轴Ⅰ(1)，再从机架工作面板上方安入深沟球轴承，最后这则是紧固小带轮Ⅰ(2)于小带轮轴Ⅰ(1)上。于此安装方式，安装小带轮Ⅱ(4)和大带轮(6)。然后是安装压紧机构，通过压紧轮轴(11)和螺母(10)将同步带压紧轮(12)固定在同步带压紧板(8)上，再将压紧板(8)通过圆柱销(7)安装在机架上，再安装上压紧弹簧(9)，便达到压紧同步带的作用。最后将收纳箱Ⅱ(13)、收纳箱Ⅲ(15)及装有电控部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卧式平面连杆机构组合式教具，其特征在于：所述卧式平面连杆机构组合式教具包括机架部分、运动部分、动力部分和测速部分；机架部分包括机架、从动轴横梁以及收纳箱；运动部分包括连杆组件、连接轴及轴支撑万向球；动力部分包括电机、主轴、同步带组件及电控箱中的输入控制部分；测速部分包括角位移传感器、从动轴座组件及电控箱中的速度采集部分。

【技术特征摘要】
1.一种卧式平面连杆机构组合式教具，其特征在于：所述卧式平面连杆机构组合式教具包括机架部分、运动部分、动力部分和测速部分；机架部分包括机架、从动轴横梁以及收纳箱；运动部分包括连杆组件、连接轴及轴支撑万向球；动力部分包括电机、主轴、同步带组件及电控箱中的输入控制部分；测速部分包括角位移传感器、从动轴座组件及电控箱中的速度采集部分。
2.根据权利要求1所述的一种卧式平面连杆机构组合式教具，其特征在于：所述机架为一体化构件，采用焊接方式拼接；以工作面板为基础，在四角焊接立柱作为支撑脚；在工作面板下，工作面板四边和过主轴位置焊接三横三纵6根面板加强板；面板以下还要焊接主轴、电机轴和角位移传感器轴这三个轴的安装结构，以及三个承托收纳箱的抽屉式横梁；工作面板右侧按焊接四支撑脚的方式，焊接从动轴横梁导轨；在右下角的支撑脚上焊接从动轴座组件存放梁。
3.根据权利要求1所述的一种卧式平面连杆机构组合式教具，其特征在于：所述连杆组件包括连杆内杆、连杆外杆、蝶形椭圆销和两个深沟球轴承，或是一个深沟球轴承加一个类轴承的固定环；连杆内杆的一端固接一个深沟球轴承，采用过盈配合或再加之以焊接，另一端插入连杆外杆内，再使用蝶形椭圆销进行轴向紧固，连杆外杆的另一端固接一个深沟球轴承或类轴承的固定环。
4.根据权利要求1所述的一种卧式平面连杆机构组合式教...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小兵，张汉友，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36