組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱的制作方法
【專(zhuān)利摘要】組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，涉及一種機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)箱。解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)有對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證不全面，不能進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，并且不能演示出四桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)存在體積龐大，零件繁多，缺少實(shí)踐操作性等問(wèn)題，包括箱體后表面的傳動(dòng)部分，箱體前表面的展示部分和收納部分，傳動(dòng)部分通過(guò)控制開(kāi)關(guān)控制展示部分運(yùn)動(dòng)，收納部分設(shè)置在展示部分的上部，展示部分包括導(dǎo)桿、滑塊、頂絲、可調(diào)桿、第一輸出軸、第二輸出軸和在左右側(cè)板上對(duì)應(yīng)設(shè)置的多個(gè)U形通槽，傳動(dòng)部分控制第一輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，控制第二輸出軸擺動(dòng)，為可調(diào)桿提供動(dòng)力。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化機(jī)構(gòu)的快速切換與演示，提供學(xué)生自由動(dòng)手能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)箱，具體涉及一種可自由切換、組合多樣的鉸鏈四桿及其演化機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱。

【背景技術(shù)】
[0002]如今學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的興趣，課堂氣氛比較沉悶，教師在課堂上很難調(diào)動(dòng)同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性，而且現(xiàn)在教師在上機(jī)械原理課程時(shí)主要以PPt課件授課為主，對(duì)于一些連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)只能通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示其效果，缺乏實(shí)際演示，所以同學(xué)們難以理解其中的部分知識(shí)。在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課上，同學(xué)們也只能通過(guò)觀察機(jī)械原理展示柜來(lái)加深對(duì)一些連桿機(jī)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的理解，在實(shí)驗(yàn)課上只能夠觀察、了解連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成，缺少讓學(xué)生自己動(dòng)手的環(huán)節(jié)。且存在以下問(wèn)題:一、現(xiàn)有的機(jī)械原理展示柜對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證不全面，不能進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，不能演示出四桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。二、機(jī)械原理展示柜體積龐大，零件繁多，缺少實(shí)踐操作性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)有對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證不全面，不能進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，并且不能演示出四桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)存在體積龐大，零件繁多，缺少實(shí)踐操作性等問(wèn)題，提供一種組合式連桿實(shí)驗(yàn)箱。
[0004]組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，包括箱體后表面的傳動(dòng)部分，箱體前表面的展示部分和收納部分，傳動(dòng)部分通過(guò)控制開(kāi)關(guān)控制展示部分運(yùn)動(dòng)，所述收納部分設(shè)置在展示部分的上部，所述展示部分包括導(dǎo)桿、滑塊、頂絲、可調(diào)桿、第一輸出軸、第二輸出軸和在左右側(cè)板上對(duì)應(yīng)設(shè)置的多個(gè)U形通槽，所述導(dǎo)桿放置在U形通槽內(nèi)，導(dǎo)桿上內(nèi)套滑塊，滑塊上設(shè)有頂絲，所述可調(diào)桿與滑塊連接，通過(guò)頂絲的松緊固定滑塊在導(dǎo)桿上的位置，實(shí)現(xiàn)曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)；所述傳動(dòng)部分控制第一輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，控制第二輸出軸擺動(dòng)，為可調(diào)桿提供動(dòng)力。
[0005]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱用于理工科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、機(jī)械原理中與連桿機(jī)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面的驗(yàn)證和演示，其設(shè)計(jì)方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的觀察和動(dòng)手切換，并進(jìn)行相應(yīng)的分析。如極位夾角，死點(diǎn)，急回運(yùn)動(dòng)等。學(xué)生可以自己實(shí)踐操作，快速的進(jìn)行機(jī)構(gòu)變換。實(shí)驗(yàn)箱主要特點(diǎn)在于可以組合出多種連桿機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單明了，便于實(shí)驗(yàn)觀察。可以通過(guò)手動(dòng)驗(yàn)證死點(diǎn)和極位夾角的存在，也可以通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)驗(yàn)證急回運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)箱采用雙驅(qū)動(dòng)和雙輸出的設(shè)計(jì)方式；各桿長(zhǎng)度皆可快速調(diào)節(jié)，可以快速的切換出不用的四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型，變換靈活、方便。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱的傳動(dòng)部分原理示意圖；
[0007]圖2為本發(fā)明所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱傳動(dòng)部分的組成示意圖；
[0008]圖3為本發(fā)明所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱中展示部分的示意圖；
[0009]圖4為本發(fā)明所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱的連桿結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，包括箱體后表面的傳動(dòng)部分，箱體前表面的展示部分和收納部分，傳動(dòng)部分通過(guò)控制開(kāi)關(guān)控制展示部分運(yùn)動(dòng)，所述收納部分設(shè)置在展示部分的上部，其特征是，所述展示部分包括導(dǎo)桿
11、滑塊12、頂絲13、可調(diào)桿14、第一輸出軸16、第二輸出軸17和在左右側(cè)板上對(duì)應(yīng)設(shè)置的多個(gè)U形通槽10，所述導(dǎo)桿11放置在U形通槽10內(nèi)，導(dǎo)桿11上內(nèi)套滑塊12，滑塊12上設(shè)有頂絲13，所述可調(diào)桿14與滑塊12連接，通過(guò)頂絲13的松緊固定滑塊12在導(dǎo)桿11上的位置，實(shí)現(xiàn)曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)；所述傳動(dòng)部分控制第一輸出軸16轉(zhuǎn)動(dòng)，控制第二輸出軸17擺動(dòng)，為可調(diào)桿14提供動(dòng)力。
[0011]本實(shí)施方式所述的傳動(dòng)部分包括電機(jī)1、聯(lián)軸器2、離合器3、減速器4、手柄5、同步帶輪6、同步帶7、彈簧26、擺桿8和偏心輪9 ;所述電機(jī)I通過(guò)聯(lián)軸器2與離合器3相連，離合器3與減速器4相連，減速器4與手柄5相連，減速器與同步帶輪6相連，同步帶輪6 —端與第一輸出軸16連接,實(shí)現(xiàn)第一輸出軸16的轉(zhuǎn)動(dòng),另一端與偏心輪9相連,偏心輪9與擺桿8相連，擺桿8的一端與第二輸出軸17連接，實(shí)現(xiàn)第二輸出軸17的擺動(dòng)，彈簧26的一端連接在擺桿8上，另一端固定于箱體后表面上，實(shí)現(xiàn)擺桿8的復(fù)位。
[0012]本實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)雙輸出傳動(dòng)方式和兩種驅(qū)動(dòng)方式，一路，通過(guò)電機(jī)I帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速器4實(shí)現(xiàn)第一輸出軸16做轉(zhuǎn)動(dòng)，為導(dǎo)桿11提供原動(dòng)力；另一路:通過(guò)蝸輪軸上連接同步帶7，使擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)8實(shí)現(xiàn)輸出軸17擺動(dòng)(擺動(dòng)角度與偏心輪9大小有關(guān))，為可調(diào)桿14提供原動(dòng)力。兩路同時(shí)輸出。兩種驅(qū)動(dòng)方式:由內(nèi)側(cè)板的電磁離合器開(kāi)關(guān)控制18。離合器吸合則由電機(jī)I驅(qū)動(dòng)；電磁離合器3分離則需手搖手柄5提供動(dòng)力。當(dāng)演示死點(diǎn)時(shí)，電磁離合器3必須斷開(kāi)，保護(hù)電機(jī)I，通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證。
[0013]本實(shí)施方式所述的可調(diào)桿14為三根桿，每根桿由外套半桿14-1和內(nèi)嵌半桿14-2組成，所述外套半桿14-1的一端開(kāi)有凹槽，凹槽上部通過(guò)小螺釘14-4固定薄鐵片14-3，用于約束內(nèi)嵌半桿14-2的自由度；內(nèi)嵌半桿14-2在外套半桿14-1內(nèi)部滑動(dòng)，外套半桿14_1的側(cè)面用頂絲14-5固定內(nèi)嵌桿14-2深入外套半桿14-1凹槽的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)桿的長(zhǎng)度。所述可調(diào)桿14的連接處裝配有筆26，展示部分的展示板上貼有白紙，用于畫(huà)出相應(yīng)的曲線，當(dāng)可調(diào)桿14的長(zhǎng)度滿(mǎn)足曲柄搖桿條件時(shí)可以畫(huà)出搖桿的軌跡，通過(guò)畫(huà)出的軌跡計(jì)算出極位夾角。
[0014]本實(shí)施方式所述的滑塊12通過(guò)頂絲13固定在導(dǎo)桿11上作為機(jī)架，所述三根桿與機(jī)架組成四桿機(jī)構(gòu)。通過(guò)頂絲13的松緊來(lái)固定或松開(kāi)滑塊12。當(dāng)擰緊頂絲13滑塊12固定在導(dǎo)桿上時(shí)，輸出軸與滑塊12的距離作為機(jī)架，滑塊12固定位置不同，即實(shí)現(xiàn)機(jī)架長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。松開(kāi)頂絲13，滑塊12可自由活動(dòng)時(shí)，桿14，導(dǎo)桿11與滑塊12演示曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)。將導(dǎo)桿11放置在與第一輸出軸16和第二輸出軸17軸線在同一水平線上的U形通槽10內(nèi)，用于演示對(duì)心曲柄滑塊。其余U形槽用于演示偏置曲柄滑塊，機(jī)架通過(guò)頂絲13固定并調(diào)節(jié)滑塊12位置實(shí)現(xiàn)機(jī)架長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。
[0015]本實(shí)施方式中，在實(shí)驗(yàn)箱上部，用隔板24分離出一塊長(zhǎng)方體空間用作收納，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將零件方入，方便整理收集。所述收納部分的隔板24上設(shè)置有電機(jī)開(kāi)關(guān)25和離合器的開(kāi)關(guān)18。分別用于控制電機(jī)和離合器的通、斷電。
[0016]本實(shí)施方式還包括第二手柄15，所述第二手柄15設(shè)置在箱體收納部分的頂部。
[0017]米用本實(shí)施方式所述的實(shí)驗(yàn)箱在演不四桿機(jī)構(gòu)時(shí),導(dǎo)軌11選擇與輸出軸對(duì)心位置放置，滑塊12通過(guò)第二頂絲23固定導(dǎo)軌11上充當(dāng)機(jī)架，與三根可調(diào)桿14構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)。連接輸出軸的不同，決定原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)/擺動(dòng))。滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件時(shí)，調(diào)節(jié)三根桿和機(jī)架的長(zhǎng)度，可演示出典型四桿機(jī)構(gòu)(雙曲柄，雙搖桿，曲柄搖桿機(jī)構(gòu))。
[0018]四桿機(jī)構(gòu)演化:
[0019]一、當(dāng)滑塊12在導(dǎo)軌11上自由滑動(dòng)(此時(shí)可看作滑塊與導(dǎo)軌構(gòu)成的桿長(zhǎng)度趨于無(wú)窮大)，故只需兩根可調(diào)桿，組合可實(shí)現(xiàn)曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)。曲柄滑塊分為對(duì)心曲柄滑塊和偏置曲柄滑塊。對(duì)心時(shí)導(dǎo)軌安裝于中心高的U形槽10內(nèi)，偏置時(shí)導(dǎo)軌的安裝位置根據(jù)需要決定。偏置曲柄滑塊中滑軌的運(yùn)動(dòng)來(lái)回速度不一，可以演示出其急回特性。
[0020]二、還可以通過(guò)不同零件的組合，演化出導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。調(diào)節(jié)桿長(zhǎng)，能驗(yàn)證桿長(zhǎng)條件和曲柄存在條件。驗(yàn)證死點(diǎn)存在:四桿長(zhǎng)度滿(mǎn)足雙搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，手搖手柄，即可驗(yàn)證死點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)箱兩根輸出軸可同時(shí)輸出，亦可搭接出自由度為二的五桿機(jī)構(gòu)(四根可調(diào)節(jié)桿+機(jī)架)。一可驗(yàn)證自由度的知識(shí)點(diǎn)，二也能開(kāi)闊學(xué)生思維。
【權(quán)利要求】
1.組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，包括箱體后表面的傳動(dòng)部分，箱體前表面的展示部分和收納部分，傳動(dòng)部分通過(guò)控制開(kāi)關(guān)控制展示部分運(yùn)動(dòng)，所述收納部分設(shè)置在展示部分的上部，其特征是，所述展示部分包括導(dǎo)桿(11)、滑塊(12)、頂絲(13)、可調(diào)桿(14)、第一輸出軸(16)、第二輸出軸(17)和在左右側(cè)板上對(duì)應(yīng)設(shè)置的多個(gè)U形通槽(10)，所述導(dǎo)桿(11)放置在U形通槽(10)內(nèi)，導(dǎo)桿(11)上內(nèi)套滑塊(12)，滑塊(12)上設(shè)有頂絲(13)，所述可調(diào)桿(14)與滑塊(12)連接，通過(guò)頂絲(13)的松緊固定滑塊(12)在導(dǎo)桿(11)上的位置，實(shí)現(xiàn)曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)；所述傳動(dòng)部分控制第一輸出軸(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制第二輸出軸(17)擺動(dòng)，為可調(diào)桿(14)提供動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述傳動(dòng)部分包括電機(jī)⑴、聯(lián)軸器⑵、離合器⑶、減速器⑷、手柄(5)、同步帶輪(6)、同步帶(7)、彈簧(26)、擺桿⑶和偏心輪(9);所述電機(jī)⑴通過(guò)聯(lián)軸器(2)與離合器(3)相連，離合器(3)與減速器⑷相連，減速器⑷與手柄(5)相連，減速器與同步帶輪(6)相連，同步帶輪(6) —端與第一輸出軸(16)連接，實(shí)現(xiàn)軸(16)的轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端與偏心輪(9)相連，偏心輪(9)與擺桿(8)相連，擺桿(8)的一端與第二輸出軸(17)連接，實(shí)現(xiàn)第二輸出軸(17)的擺動(dòng)，彈簧(26)的一端連接在擺桿(8)上，另一端固定于箱體后表面上，實(shí)現(xiàn)擺桿(8)的復(fù)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述可調(diào)桿(14)為三根桿，每根桿由外套半桿(14-1)和內(nèi)嵌半桿(14-2)組成，所述外套半桿(14-1)的一端開(kāi)有凹槽，凹槽上部通過(guò)小螺釘(14-4)固定薄鐵片(14-3)，用于約束內(nèi)嵌半桿(14-2)的自由度；內(nèi)嵌半桿(14-2)在外套半桿(14-1)內(nèi)部滑動(dòng)，外套半桿(14-1)的側(cè)面用頂絲(14-5)固定內(nèi)嵌桿(14-2)深入外套半桿(14-1)凹槽的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)桿的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述可調(diào)桿(14)中兩根桿的連接處裝配有筆(26)，展示部分的展示板上貼有白紙，用于畫(huà)出相應(yīng)的曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，將導(dǎo)桿(11)放置在與第一輸出軸(16)和第二輸出軸(17)軸線在同一水平線上的U形通槽(10)內(nèi)，用于演示對(duì)心曲柄滑塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述收納部分的隔板(24)上設(shè)置有電機(jī)開(kāi)關(guān)(25)和離合器的開(kāi)關(guān)(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，還包括第二手柄(15)，所述第二手柄(15)設(shè)置在箱體收納部分的頂部。
【文檔編號(hào)】G09B25/02GK203982675SQ201420369393
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】劉悅, 游金興, 李維, 吳雪麗, 劉思培, 余永好 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)