一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺的制作方法
【專利摘要】一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，包括機(jī)架、畫板、軌跡生成機(jī)構(gòu)，軌跡生成器，軌跡生成機(jī)構(gòu)為螺旋式可調(diào)齒輪五桿組合機(jī)構(gòu)，由互相嚙合的第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪和左上連桿、左下連桿、右上連桿、右下連桿組成。左下連桿、右下連桿的下端分別與第二齒輪、第三齒輪的輪軸連接，左下連桿和右下連桿的上端分別與左上連桿和右上連桿的下端鉸接，左上連桿和右上端通過鉸鏈軸連接，畫筆通過第一種軌跡生成器裝設(shè)在鉸鏈軸上，通過第二種軌跡生成器裝設(shè)在連桿上。本實(shí)用新型能在線免拆卸調(diào)節(jié)連桿長度，可實(shí)時在畫板上繪制連桿運(yùn)動軌跡曲線，形象直觀，使學(xué)生更深刻的掌握連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的運(yùn)動特性。
【專利說明】一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)用具，特別是涉及一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺。

【背景技術(shù)】
[0002]平面連桿機(jī)構(gòu)教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺在各高校中得到了廣泛使用，但目前平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺需要調(diào)節(jié)連桿長度時，必須使用扳手重新拆裝，很不方便，浪費(fèi)時間，并且連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的運(yùn)動特性演示無法實(shí)時繪制連桿曲線，不直觀形象，不便于學(xué)生的理解。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的，是提供一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，本實(shí)用新型針對以上不足設(shè)計了螺旋式可調(diào)平面連桿機(jī)構(gòu)，可以無需拆卸在線無級調(diào)節(jié)連桿長度，使用方便，效率高，并且設(shè)計了連桿軌跡生成器，安裝在連桿上，同時設(shè)計了可以實(shí)時繪制連桿運(yùn)動軌跡的畫板，形象直觀，使學(xué)生更深刻的掌握連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的運(yùn)動特性。
[0004]采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，包括機(jī)架、軌跡生成畫板、軌跡生成機(jī)構(gòu)、第一種軌跡生成器或第二種軌跡生成器和電機(jī)，其特征在于:
[0006]機(jī)架，包括上端橫梁、下端橫梁、左側(cè)立柱、右側(cè)立柱、五個中間立柱和底座，左側(cè)立柱、右側(cè)立柱上端分別用螺栓與上端橫梁固定連接，左側(cè)立柱和右側(cè)立柱的下端分別用螺栓與下端橫梁固定連接，左側(cè)立柱、右側(cè)立柱、上端橫梁和下端橫梁共同組成一個框架與底座用螺栓固定連接在一起。
[0007]上端橫梁上橫向開設(shè)有第一橫槽，下端橫梁上橫向開設(shè)有第二橫槽，五個中間立柱豎直設(shè)置，五個中間立柱的上端分別通過第一螺栓桿穿過第一橫槽后通過螺母固定；五個中間立柱的下端分別通過第二螺栓桿穿過第二橫槽后用螺母固定。因此，放松第一螺栓桿和第二螺栓桿可調(diào)節(jié)五個中間立柱之間的橫向距離，便于安裝不同的軌跡生成機(jī)構(gòu)。每個中間立柱上安裝有多個滑塊，滑塊能沿中間立柱上、下滑動，滑動到設(shè)定位置后通過螺栓擰緊定位，每個滑塊上有安裝通孔。
[0008]軌跡生成畫板上端鑲嵌在上連接件的凹槽內(nèi)，上連接件另一端與上支架的一端用螺栓連接，上支架的另一端用螺栓與上端橫梁固定連接，軌跡生成畫板下端鑲嵌在下連接件的凹槽內(nèi)，下連接板的另一端與下支架的一端用螺栓連接，下支架的另一端與底座固定連接。
[0009]軌跡生成機(jī)構(gòu)，為螺旋式可調(diào)齒輪五桿組合機(jī)構(gòu)，包括三個齒輪機(jī)構(gòu)和螺旋式可調(diào)連桿機(jī)構(gòu)。三個齒輪機(jī)構(gòu)，包括第一齒輪、第二齒輪和第三齒輪，第二齒輪、第一齒輪和第三齒輪的輪軸穿過對應(yīng)的一個中間立柱上的滑塊上的安裝通孔連接，且第一齒輪分別與第二齒輪和第三齒輪嚙合。
[0010]螺旋式可調(diào)連桿機(jī)構(gòu)，包括左上連桿、左下連桿、右上連桿和右下連桿，左下連桿和右下連桿的下端分別通過螺栓與第二齒輪和第三齒輪的輪軸連接。左下連桿和右下連桿的上端分別通過螺栓與左上連桿和右上連桿鉸接。
[0011]左上連桿和右上連桿的上端通過鉸鏈軸連接。畫筆通過軌跡生成器與鉸鏈軸連接。
[0012]左上連桿、左下連桿和右上連桿、右下連桿在結(jié)構(gòu)上相同，以左上連桿為例，連桿左端為左旋傳動外螺紋桿，右端為右旋傳動外螺紋桿，中間為一空心調(diào)節(jié)套筒，調(diào)節(jié)套筒左端加工成左旋傳動內(nèi)螺紋，與連桿左旋傳動外螺紋桿旋入配合，調(diào)節(jié)套筒右端加工成右旋傳動內(nèi)螺紋，與連桿右旋傳動外螺紋桿旋入配合，為了避免左旋傳動外螺紋桿和右旋傳動外螺紋桿兩端相互轉(zhuǎn)動，在左旋傳動外螺紋桿和右旋傳動外螺紋桿上分別加工一個凹槽，將卡片兩端分別嵌在凹槽內(nèi)，然后將調(diào)節(jié)套筒從左旋傳動外螺紋桿和右旋傳動外螺紋桿兩端分別旋入，由于連桿兩端螺紋旋向相反，這樣通過旋轉(zhuǎn)中間調(diào)節(jié)套筒就可以無須拆卸在線調(diào)節(jié)桿長，向一個方向旋轉(zhuǎn)中間調(diào)節(jié)套筒使連桿伸長，向另一個方向旋轉(zhuǎn)中間調(diào)節(jié)套筒則使連桿縮短；從而達(dá)到免拆卸在線無極調(diào)節(jié)連桿長度的目的。使機(jī)構(gòu)由于桿長的變化具有不同的運(yùn)動特性，同時，通過調(diào)節(jié)各桿長度可以方便地在畫板上演示連桿可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的功能，使學(xué)生形象、直觀地加深對這部分知識的理解。
[0013]第一種軌跡生成器，包括畫筆、筆套、套筒、連接件、彈簧。
[0014]畫筆緊配合插入筆套內(nèi)，筆套外緣上有凸臺，筆套一端穿過套筒，筆套與套筒形成間隙配合，套筒內(nèi)緣邊卡在筆套外緣的凸臺上，套筒另一端與連接件以螺紋連接的方式連接在一起，在套筒內(nèi)裝有彈簧，彈簧上端頂在筆套下端，彈簧下端頂在連接件上端，連接件下端的外螺紋旋入鉸鏈軸上內(nèi)螺紋孔內(nèi)，使軌跡生成器直接固定安裝在連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈點(diǎn)上，左上連桿和右上連桿通過鉸鏈軸形成轉(zhuǎn)動副，然后通過調(diào)節(jié)左上連桿和右上連桿以及左下連桿和右下連桿的桿長，在畫板上繪制出不同的連桿曲線。
[0015]電機(jī)輸出軸上裝設(shè)的第一皮帶輪與裝設(shè)在第三齒輪的輪軸上的第二皮帶輪通過皮帶連接。
[0016]本實(shí)用新型可使畫筆在軌跡生成畫板上實(shí)時繪制出連桿曲線，形象直觀，通過繪制出的實(shí)際軌跡與理論計算結(jié)果相對比，若基本無差別，說明設(shè)計合理，若差別較大，找出原因并加以解決，讓學(xué)生從理論走向?qū)嶋H，鍛煉學(xué)生們解決實(shí)際問題的能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1的俯視圖。
[0019]圖3是圖1的左視圖。
[0020]圖4是連桿分解示意圖。
[0021]圖5是連桿伸長狀態(tài)示意圖。
[0022]圖6是連桿縮短示意圖。
[0023]圖7是軌跡生成畫板連接示意圖。
[0024]圖8是第一種軌跡生成器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖9是第一種軌跡生成器安裝在左上連桿和右上連桿的鉸鏈點(diǎn)上示意圖。
[0026]圖10是圖9的右視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，包括機(jī)架6、軌跡生成畫板4、軌跡生成機(jī)構(gòu)15、軌跡生成器39和電機(jī)1，其特征在于:
[0028]機(jī)架6，包括上端橫梁9、下端橫梁10、左側(cè)立柱11、右側(cè)立柱12、五個中間立柱13和底座14，左側(cè)立柱11、右側(cè)立柱12上端分別用螺栓與上端橫梁9固定連接，左側(cè)立柱11和右側(cè)立柱12的下端分別用螺栓與下端橫梁10固定連接。左側(cè)立柱11、右側(cè)立柱12、上端橫梁9和下端橫梁10共同組成一個框架與底座14用螺栓固定連接在一起。
[0029]上端橫梁9上橫向開設(shè)有第一橫槽7，下端橫梁10上橫向開設(shè)有第二橫槽8，五個中間立柱13豎直設(shè)置，五個中間立柱13的上端分別通過對應(yīng)的第一螺栓桿16穿過第一橫槽7后通過螺母固定；五個中間立柱13的下端分別通過對應(yīng)的第二螺栓桿40穿過第二橫槽8后用螺母固定。因此，放松第一螺栓桿16和第二螺栓桿40可調(diào)節(jié)五個中間立柱之間的橫向距離，便于安裝不同的軌跡生成機(jī)構(gòu)。每個中間立柱13上安裝有多個滑塊17，滑塊17能沿中間立柱13上、下滑動，滑動到設(shè)定位置后通過螺栓擰緊定位，每個滑塊17上有安裝通孔5。
[0030]軌跡生成畫板4上端鑲嵌在上連接件20的凹槽內(nèi)，上連接件20另一端與上支架21的一端用螺栓22連接，上支架21的另一端用螺栓23與上端橫梁9固定連接，軌跡生成畫板4下端鑲嵌在下連接件24的凹槽內(nèi)，下連接件24的另一端與下支架25的一端用螺栓連接，下支架25的另一端與底座14用螺栓固定連接。
[0031]軌跡生成機(jī)構(gòu)15，為螺旋式可調(diào)齒輪五桿組合機(jī)構(gòu)，包括三個齒輪機(jī)構(gòu)和螺旋式可調(diào)連桿機(jī)構(gòu)。三個齒輪機(jī)構(gòu)，包括第一齒輪38、第二齒輪41和第三齒輪42，第一齒輪38、第二齒輪41和第三齒輪42的輪軸安裝在對應(yīng)的一個中間立柱13上的滑塊17上的安裝通孔5內(nèi)，且第一齒輪38分別與第二齒輪41和第三齒輪42嚙合。
[0032]螺旋式可調(diào)連桿機(jī)構(gòu)，包括左上連桿36、左下連桿43、右上連桿37和右下連桿44，左下連桿43和右下連桿44的下端分別通過螺栓與第二齒輪41和第三齒輪42的輪軸連接。左下連桿43和右下連桿44的上端分別通過螺栓與左上連桿36和右上連桿37鉸接。
[0033]左上連桿36和右上連桿37的上端通過鉸鏈軸35連接。畫筆19通過軌跡生成器39與鉸鏈軸35連接。
[0034]左下連桿43、左上連桿36、右下連桿44和右上連桿37在結(jié)構(gòu)上均相同，以左上連桿36為例，連桿左端為左旋傳動外螺紋桿26，右端為右旋傳動外螺紋桿27，中間為一空心調(diào)節(jié)套筒28，調(diào)節(jié)套筒28左端加工成左旋傳動內(nèi)螺紋，與連桿左旋傳動外螺紋桿26旋入配合，調(diào)節(jié)套筒28右端加工成右旋傳動內(nèi)螺紋，與連桿右旋傳動外螺紋桿27旋入配合，為了避免左旋傳動外螺紋桿26和右旋傳動外螺紋桿27兩端相互轉(zhuǎn)動，在左旋傳動外螺紋桿26和右旋傳動外螺紋桿27上分別加工一個凹槽29，將卡片30兩端分別嵌在凹槽29內(nèi)，然后將調(diào)節(jié)套筒28從左旋傳動外螺紋桿26和右旋傳動外螺紋桿27兩端分別旋入，由于連桿兩端螺紋旋向相反，這樣通過旋轉(zhuǎn)中間調(diào)節(jié)套筒28就可以無須拆卸在線調(diào)節(jié)桿長，向一個方向旋轉(zhuǎn)中間調(diào)節(jié)套筒28使連桿伸長，如圖5，向另一個方向旋轉(zhuǎn)中間調(diào)節(jié)套筒28則使連桿縮短，如圖6 ;從而達(dá)到免拆卸在線無極調(diào)節(jié)連桿長度的目的。該機(jī)構(gòu)由于桿長的變化具有不同的運(yùn)動特性，同時，通過調(diào)節(jié)各桿長度可以方便地在畫板上演示連桿可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的功能，使學(xué)生形象、直觀地加深對這部分知識的理解。
[0035]軌跡生成器39，如圖8，包括筆套31、套筒32、連接件33、彈簧34。
[0036]畫筆19緊配合插入筆套31內(nèi)，筆套31外緣上有凸臺，筆套31 —端穿過套筒32，筆套31與套筒32形成間隙配合，套筒32內(nèi)緣邊卡在筆套31外緣的凸臺上，套筒32另一端與帶有外螺紋45的連接件33以螺紋連接的方式連接在一起，在套筒32內(nèi)裝有彈簧34，彈簧34上端頂在筆套31下端，彈簧34下端頂在連接件33上端，連接件33下端有外螺紋45的部分旋入鉸鏈軸35上的內(nèi)螺紋孔內(nèi)，使軌跡生成器39直接固定安裝在連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈點(diǎn)上，左上連桿36和右上連桿37通過鉸鏈軸35形成轉(zhuǎn)動副，如圖9，圖10所示，然后通過調(diào)節(jié)左上連桿36和右上連桿37以及左下連桿43和右下連桿44的桿長，在畫板上繪制出不同的連桿曲線。
[0037]電機(jī)1輸出軸上裝設(shè)的第一皮帶輪3與裝設(shè)在第三齒輪42的輪軸上的第二皮帶輪18通過皮帶2連接。
【權(quán)利要求】
1.一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，包括機(jī)架(6)、軌跡生成畫板(4)、軌跡生成機(jī)構(gòu)(15)、軌跡生成器(39)和電機(jī)(1)，其特征在于: 機(jī)架(6)，包括上端橫梁(9)、下端橫梁(10)、左側(cè)立柱(11)、右側(cè)立柱(12)、五個中間立柱(13)和底座(14)，左側(cè)立柱(11)、右側(cè)立柱(12)上端分別用螺栓與上端橫梁(9)固定連接，左側(cè)立柱(11)和右側(cè)立柱(12)的下端分別用螺栓與下端橫梁(10)固定連接；左側(cè)立柱(11)、右側(cè)立柱(12)、上端橫梁(9)和下端橫梁(10)共同組成一個框架與底座(14)用螺栓固定連接在一起； 上端橫梁(9)上橫向開設(shè)有第一橫槽(7)，下端橫梁(10)上橫向開設(shè)有第二橫槽(8)，五個中間立柱(13)豎直設(shè)置，五個中間立柱(13)的上端分別通過對應(yīng)的第一螺栓桿(16)穿過第一橫槽(7)后通過螺母固定；五個中間立柱(13)的下端分別通過對應(yīng)的第二螺栓桿(40)穿過第二橫槽(8)后用螺母固定；因此，放松第一螺栓桿(16)和第二螺栓桿(40)可調(diào)節(jié)五個中間立柱之間的橫向距離，便于安裝不同的軌跡生成機(jī)構(gòu)；每個中間立柱(13)上安裝有多個滑塊(17)，滑塊(17)能沿中間立柱(13)上、下滑動，滑動到設(shè)定位置后通過螺栓擰緊定位，每個滑塊(17)上有安裝通孔(5)； 軌跡生成畫板(4)上端鑲嵌在上連接件(20)的凹槽內(nèi)，上連接件(20)另一端與上支架(21)的一端用螺栓(22)連接，上支架(21)的另一端用螺栓(23)與上端橫梁(9)固定連接，軌跡生成畫板(4)下端鑲嵌在下連接件(24)的凹槽內(nèi)，下連接板(24)的另一端與下支架(25)的一端用螺栓連接，下支架(25)的另一端與底座(14)用螺栓固定連接； 軌跡生成機(jī)構(gòu)(15)，為螺旋式可調(diào)齒輪五桿組合機(jī)構(gòu)，包括三個齒輪機(jī)構(gòu)和螺旋式可調(diào)連桿機(jī)構(gòu)，三個齒輪機(jī)構(gòu)，包括第一齒輪(38)、第二齒輪(41)和第三齒輪(42)，第一齒輪(38)、第二齒輪(41)和第三齒輪(42)的輪軸安裝在對應(yīng)的一個中間立柱(13)上的滑塊(17)上的安裝通孔(5)內(nèi)，且第一齒輪(38)分別與第二齒輪(41)和第三齒輪(42)嚙合； 螺旋式可調(diào)連桿機(jī)構(gòu)，包括左上連桿(36 )、左下連桿(43 )、右上連桿(37 )和右下連桿(44)，左下連桿(43)和右下連桿(44)的下端分別通過螺栓與第二齒輪(41)和第三齒輪(42)的輪軸連接，左下連桿(43)和右下連桿(44)的上端分別通過螺栓與左上連桿(36)和右上連桿(37)鉸接； 左上連桿(36)和右上連桿(37)的上端通過鉸鏈軸(35)連接，畫筆(19)通過軌跡生成器(39)與鉸鏈軸(35)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，其特征在于所述的左下連桿(43)、左上連桿(36)、右下連桿(44)和右上連桿(37)在結(jié)構(gòu)上相同，左上連桿(36)左端為左旋傳動外螺紋桿(26)，右端為右旋傳動外螺紋桿(27)，中間為一空心調(diào)節(jié)套筒(28)，調(diào)節(jié)套筒(28)左端加工成左旋傳動內(nèi)螺紋,與連桿左旋傳動外螺紋桿(26)旋入配合,調(diào)節(jié)套筒(28)右端加工成右旋傳動內(nèi)螺紋，與連桿右旋傳動外螺紋桿(27)旋入配合； 所述電機(jī)(I)輸出軸上裝設(shè)的第一皮帶輪(3)與裝設(shè)在第三齒輪(42)的輪軸上的第二皮帶輪(18 )通過皮帶(2 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，其特征在于所述的左旋傳動外螺紋桿(26)和右旋傳動外螺紋桿(27)上分別加工一個凹槽(29)，卡片(30)兩端分別嵌在凹槽(29)內(nèi)，調(diào)節(jié)套筒(28)從左旋傳動外螺紋桿(26)和右旋傳動外螺紋桿(27)兩端分別旋入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)臺，其特征在于: 第一種軌跡生成器(39)，包括筆套(31)、套筒(32)、連接件(33)、彈簧(34)； 畫筆(19)緊密配合插入筆套(31)內(nèi)，筆套(31)外緣上有凸臺，筆套(31) —端穿過套筒(32)，筆套(31)與套筒(32)形成間隙配合，套筒(32)內(nèi)緣邊卡在筆套(31)外緣的凸臺上，套筒(32)另一端與帶有外螺紋(45)的連接件(33)以螺紋連接的方式連接在一起，在套筒(32)內(nèi)裝有彈簧(34)，彈簧(34)上端頂在筆套(31)下端，彈簧(34)下端頂在帶有外螺紋(45)的連接件(33)上端，連接件(33)下端的外螺紋(45)旋入鉸鏈軸(35)上的內(nèi)螺紋孔內(nèi)，使軌跡生成器(39 )直接固定安裝在連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈點(diǎn)上。
【文檔編號】G09B25/02GK204066580SQ201420423164
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】李金泉, 陶軍, 劉遲, 蔣偉, 王彥, 陳琳 申請人:沈陽理工大學(xué)