一種平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，該教具包括機(jī)架部分、運(yùn)動(dòng)部分和動(dòng)力部分。機(jī)架部分包括底架、滑動(dòng)架以及支撐架；運(yùn)動(dòng)部分包括連桿單元、連接器以及移動(dòng)副架；動(dòng)力部分包括電機(jī)架、簡(jiǎn)易氣動(dòng)系統(tǒng)，其中電機(jī)架由滑動(dòng)架、電機(jī)支座、電機(jī)、小帶輪、同步帶、支撐架、大帶輪、帶輪軸、撓性聯(lián)軸器、傳動(dòng)聯(lián)接器組成。通過(guò)各部分的自由拼接，實(shí)現(xiàn)了多種平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)演示，較好的解決了在不同教具上實(shí)現(xiàn)不同平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)演示、特性研究等問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多種機(jī)械原理的知識(shí)點(diǎn)再現(xiàn)，能夠提升教學(xué)效果，使課堂教學(xué)更有針對(duì)性和適用性。
【專利說(shuō)明】一種平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械類教學(xué)用具，特別是涉及一種平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平面四桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、平面機(jī)構(gòu)疊加等組合式教具。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械原理課是機(jī)械類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，任務(wù)是讓學(xué)生了解有關(guān)常用機(jī)構(gòu)和常用零件方面的基礎(chǔ)知識(shí)，再學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)方面的復(fù)雜設(shè)計(jì)計(jì)算。認(rèn)識(shí)零件和機(jī)構(gòu)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如何讓學(xué)生通過(guò)老師的講解快速地掌握復(fù)雜抽象的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，教具是很好的選擇，機(jī)械類教具的使用大大加快了學(xué)生理解和掌握課堂知識(shí)的過(guò)程，應(yīng)用前景廣泛。
[0003]連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式多樣，如轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)、移動(dòng)和平面或空間等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。直觀性是主要的教學(xué)原則之一，學(xué)生需要感性知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來(lái)更好地掌握書(shū)本知識(shí)，尤其是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)以及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的機(jī)械知識(shí)，如果單純利用講解和畫圖的方式是不能完全對(duì)其進(jìn)行闡述和理解的，這樣不僅增加了老師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，而且影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
[0004]當(dāng)前國(guó)內(nèi)用于演示平面連桿機(jī)構(gòu)的教具有很多，但設(shè)計(jì)較為古板笨拙，機(jī)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，沒(méi)有變化，只適合講解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式的組成條件，而且組合形式單一，桿長(zhǎng)的變化也有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是克服目前市場(chǎng)上平面連桿機(jī)構(gòu)教具的不足，提供一種平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，在實(shí)現(xiàn)曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿等一些基本平面四連桿機(jī)構(gòu)演示的同時(shí)，也可以自由組合成不同的機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)新穎靈活且操作方便。
[0006]本發(fā)明的一種平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其包括機(jī)架部分、運(yùn)動(dòng)部分和動(dòng)力部分，機(jī)架部分包括底架、滑動(dòng)架以及支撐架，運(yùn)動(dòng)部分包括連桿單元、連接器以及移動(dòng)副架，動(dòng)力部分主要是電機(jī)架。其中底架放置在水平桌面上，滑動(dòng)架、移動(dòng)副架和電機(jī)架安裝在底架上可以完成縱向移動(dòng)，支撐架安裝在滑動(dòng)架上可以完成橫向移動(dòng)，通過(guò)連接器實(shí)現(xiàn)連桿單元與連桿單元、連桿單元與移動(dòng)副架、連桿單元與支撐架以及電機(jī)架與支撐架的連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述底架包括矩形底座以及固定在底座兩端的光軸導(dǎo)軌。
[0008]進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)架包括限位滑塊、定位座及雙軸導(dǎo)軌，其中在雙軸導(dǎo)軌通過(guò)兩端的兩個(gè)定位座分別與限位滑塊連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述支撐架包括雙軸滑塊、支撐座、支撐桿、管夾以及活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副，支撐座固定在雙軸滑塊上，支撐桿插入支撐座的內(nèi)孔中，它可以在支撐座的軸線方向自由移動(dòng)，由管夾控制它的軸向夾緊，支撐桿的上端與活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，其中活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副由轉(zhuǎn)動(dòng)套、滾動(dòng)軸承和活動(dòng)轉(zhuǎn)軸組成，活動(dòng)轉(zhuǎn)軸通過(guò)滾動(dòng)軸承固定在轉(zhuǎn)動(dòng)套上。
[0010]進(jìn)一步地，所述連桿單元包括活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副、夾頭、內(nèi)桿、蝶形螺釘、外桿、桿塞以及固定轉(zhuǎn)動(dòng)副，外桿一端通過(guò)桿塞與活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，內(nèi)桿一端通過(guò)夾頭與固定轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，另一端套入外桿的內(nèi)孔中，其可在外桿軸線方向自由移動(dòng)，由蝶形螺釘完成對(duì)其的軸向夾緊。
[0011]進(jìn)一步地，所述移動(dòng)副架包括雙軸滑塊、臥式軸支座、光軸導(dǎo)軌、限位滑塊、芯軸、移動(dòng)副導(dǎo)軌、導(dǎo)軌聯(lián)接桿a、導(dǎo)軌聯(lián)接桿b、移動(dòng)副連接軸、轉(zhuǎn)動(dòng)套、卡箍、卡箍軸、滑動(dòng)架以及支撐架，其中雙軸滑塊安裝在滑動(dòng)架上，光軸導(dǎo)軌通過(guò)臥式軸支座垂直安裝在雙軸滑塊上，裝有臥式軸支座的限位滑塊安裝于光軸導(dǎo)軌上并且可在上面上下滑動(dòng)，芯軸通過(guò)臥式軸支座固定在限位滑塊上，其別一端通過(guò)滾動(dòng)軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)套連接，憑借導(dǎo)軌聯(lián)接桿a把轉(zhuǎn)動(dòng)套與移動(dòng)副導(dǎo)軌連接在一起，移動(dòng)副導(dǎo)軌的另一端聯(lián)接導(dǎo)軌聯(lián)接桿b由卡箍固定，卡箍通過(guò)卡箍軸與支撐架相連，支撐架安裝在滑動(dòng)架上。
[0012]進(jìn)一步地,所述電機(jī)架由滑動(dòng)架、電機(jī)支座、電機(jī)、小帶輪、同步帶、支撐架、大帶輪、帶輪軸、撓性聯(lián)軸器、傳動(dòng)聯(lián)接器組成。電機(jī)固定在電機(jī)支座上并將電機(jī)支座安裝在滑動(dòng)架上，同時(shí)小帶輪固定于電機(jī)軸，支撐架安裝在滑動(dòng)架上，大帶輪通過(guò)帶輪軸安裝于支撐架，通過(guò)撓性聯(lián)軸器把帶輪軸與傳動(dòng)聯(lián)接器聯(lián)接到一起，電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力由小帶輪通過(guò)同步帶傳遞到大帶輪并由傳動(dòng)聯(lián)接器傳出。
[0013]本發(fā)明的有益效果:把連桿機(jī)構(gòu)的桿、轉(zhuǎn)動(dòng)副等基本組成部分做成基本單元，通過(guò)自由組裝成不同的平面連桿機(jī)構(gòu)，使教具靈活性和多樣性得到一個(gè)較好的提升，在組裝、演示過(guò)程中操作方便、快捷，節(jié)約課堂時(shí)間，而且實(shí)現(xiàn)了多個(gè)實(shí)際生產(chǎn)生活中常見(jiàn)機(jī)械設(shè)備的機(jī)構(gòu)結(jié)合演示，使課堂演示與實(shí)際相結(jié)合，增強(qiáng)課堂趣味。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為平面四桿機(jī)構(gòu)演示結(jié)構(gòu)示意圖(軸測(cè)圖)；
圖2為平面四桿機(jī)構(gòu)演示結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖)；
圖3為平面四桿機(jī)構(gòu)演示結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；
圖4為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演示結(jié)構(gòu)示意圖(軸測(cè)圖)；
圖5為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演示結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖)；
圖6為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演示結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；
圖7為疊加連桿機(jī)構(gòu)演示結(jié)構(gòu)示意圖(軸測(cè)圖)；
圖8為置加連桿機(jī)構(gòu)演結(jié)構(gòu)意圖(主視圖)；
圖9為連桿單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]在圖中:01_底架；02_光軸導(dǎo)軌I ;03_滑動(dòng)架I ;04_傳動(dòng)聯(lián)接器；05_限位滑塊
I;06_滑動(dòng)架II ;07_雙軸滑塊I ;08_支撐架I ;09_聯(lián)接器I ;10_聯(lián)接器II ;11_固定轉(zhuǎn)動(dòng)副；12-滑動(dòng)架III ; 13-聯(lián)接器III ; 14-限位滑塊II ; 15-光軸導(dǎo)軌II ;16_電機(jī)架；17_蝶形螺釘I ; 18-連桿單元I ; 19-活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副；20-連桿單元II ;21_蝶形螺釘II ;22_連桿單元III ;23_蝶形螺釘III ;24_支撐架II ;25_雙軸滑塊II ;26_移動(dòng)副架；27_滑動(dòng)架IV ;28_轉(zhuǎn)動(dòng)副連接軸；29_管夾；30_轉(zhuǎn)動(dòng)副I ;31_聯(lián)接器IV ;32_連桿單元IV ;33_連桿單元V ;34_聯(lián)接器V ;35_轉(zhuǎn)動(dòng)副II。
具體實(shí)施方案
[0016]為了便于理解，以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方式并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。[0017]本發(fā)明可以完成平面四桿機(jī)構(gòu)的演示，如圖1、2、3所示。先將底架01放置在一水平桌面上，再分別把滑動(dòng)架II 06兩端的限位滑塊I 05、限位滑塊II 14安裝在底架的兩根光軸導(dǎo)軌I 02、光軸導(dǎo)軌II 15上以完成滑動(dòng)架II 06的安裝，同理完成另一個(gè)滑動(dòng)架III 12的安裝，然后把兩個(gè)支撐架I 08、支撐架II 24的雙軸滑塊I 07、雙軸滑塊II 25分別安裝在滑動(dòng)架II 06、滑動(dòng)架III 12上，再把電機(jī)架16安裝到底架01上，調(diào)節(jié)電機(jī)架16與滑動(dòng)架II 06的距離，使電機(jī)架16中的傳動(dòng)聯(lián)接器04與支撐架I 08中的活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，隨后通過(guò)聯(lián)接器I 09完成連桿單元18與支撐架I 08上活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副的聯(lián)接，由于連桿單元I 18為原動(dòng)件，故與支撐架I 08活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接的為連桿單元I 18固定轉(zhuǎn)動(dòng)副11，連桿單元I 18的活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副19通過(guò)聯(lián)接器II 10與連桿單元II 20任一轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，同理完成連桿單元II 20與連桿單元III 22的連接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)架II 06與滑動(dòng)架III12的位置，完成連桿單元III 22與支撐架II 24的連接。啟動(dòng)電機(jī)，動(dòng)力傳入連桿單元18現(xiàn)實(shí)平面連桿機(jī)構(gòu)的演示。通過(guò)控制連桿單元I 18、連桿單元II 20、連桿單元III 22上的蝶形螺釘I 17、蝶形螺釘II 21、蝶形螺釘III 23調(diào)節(jié)連桿單元I 18、連桿單元II 20、連桿單元III 22的長(zhǎng)度，同時(shí)調(diào)節(jié)支撐架I 08與支撐架II 24之間的距離，可以實(shí)現(xiàn)曲柄搖桿、雙曲柄與雙搖桿之間的相互轉(zhuǎn)換。
[0018]本發(fā)明可以完成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演示，如圖4、5、6所示。同組裝平面四桿機(jī)構(gòu)一樣，將滑動(dòng)架II 06、電機(jī)架16、支撐架I 08、連桿單元I 18和連桿單元II 20連接安裝完成，再通過(guò)把移動(dòng)副架26的滑動(dòng)架IV 27安裝到底架01上以完成移動(dòng)副架26的安裝，調(diào)節(jié)移動(dòng)副架26與滑動(dòng)架IV 27的距離，以完成連桿單元II 20與移動(dòng)副連接軸28的連接。啟動(dòng)電機(jī)，動(dòng)力傳入連桿單元I 18現(xiàn)實(shí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演示。通過(guò)控制支撐架I 08的管夾29實(shí)現(xiàn)支撐架高度的變化，來(lái)完成偏心曲柄滑塊及其它一些滑塊機(jī)構(gòu)的演示。
[0019]本發(fā)明還可以完成多桿機(jī)構(gòu)的演示，如疊加連桿機(jī)構(gòu)。所述疊加連桿機(jī)構(gòu)是在已有的平面四桿機(jī)構(gòu)上疊加一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)。如圖7、8所示，通過(guò)聯(lián)接器IV 31、聯(lián)接器V 34現(xiàn)實(shí)的復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)，分別完成另一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的連桿單元IV 32、連桿單元V 33與連桿單元
II20兩端轉(zhuǎn)動(dòng)副I 30、轉(zhuǎn)動(dòng)副II 35的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了疊加連桿機(jī)構(gòu)的演示。通過(guò)復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)可以完成連桿單元之間復(fù)合聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)多桿機(jī)構(gòu)的演示。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍。凡是利用本發(fā)明及附圖內(nèi)容所作之結(jié)構(gòu)、材料和用途的變換，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其包括機(jī)架部分、運(yùn)動(dòng)部分和動(dòng)力部分，機(jī)架部分包括底架、滑動(dòng)架以及支撐架，運(yùn)動(dòng)部分包括連桿單元、連接器以及移動(dòng)副架，動(dòng)力部分主要是電機(jī)架，其中底架放置在水平桌面上，滑動(dòng)架、移動(dòng)副架和電機(jī)架安裝在底架上可以完成縱向移動(dòng)，支撐架安裝在滑動(dòng)架上可以完成橫向移動(dòng)，通過(guò)連接器實(shí)現(xiàn)連桿單元與連桿單元、連桿單元與移動(dòng)副架、連桿單元與支撐架以及電機(jī)架與支撐架的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其特征是所述底架包括矩形底座以及固定在底座兩端的光軸導(dǎo)軌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其特征是所述滑動(dòng)架包括限位滑塊、定位座及雙軸導(dǎo)軌，其中在雙軸導(dǎo)軌通過(guò)兩端的兩個(gè)定位座分別與限位滑塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其特征是所述支撐架包括雙軸滑塊、支撐座、支撐桿、管夾以及活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副，支撐座固定在雙軸滑塊上，支撐桿插入支撐座的內(nèi)孔中，它可以在支撐座的軸線方向自由移動(dòng)，由管夾控制它的軸向夾緊，支撐桿的上端與活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，其中活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副由轉(zhuǎn)動(dòng)套、滾動(dòng)軸承和活動(dòng)轉(zhuǎn)軸組成，活動(dòng)轉(zhuǎn)軸通過(guò)滾動(dòng)軸承固定在轉(zhuǎn)動(dòng)套上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其特征是所述連桿單元包括活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副、夾頭、內(nèi)桿、蝶形螺釘、外桿、桿塞以及固定轉(zhuǎn)動(dòng)副，外桿一端通過(guò)桿塞與活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，內(nèi)桿一端通過(guò)夾頭與固定轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，另一端套入外桿的內(nèi)孔中，其可在外桿的軸線方向自由移動(dòng)，由蝶形螺釘完成對(duì)其的軸向夾緊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其特征是所述移動(dòng)副架包括雙軸滑塊、臥式軸支座、光軸 導(dǎo)軌、限位滑塊、芯軸、移動(dòng)副導(dǎo)軌、導(dǎo)軌聯(lián)接桿a、導(dǎo)軌聯(lián)接桿b、移動(dòng)副連接軸、轉(zhuǎn)動(dòng)套、卡箍、卡箍軸、滑動(dòng)架以及支撐架，其中雙軸滑塊安裝在滑動(dòng)架上，光軸導(dǎo)軌通過(guò)臥式軸支座垂直安裝在雙軸滑塊上，裝有臥式軸支座的限位滑塊安裝于光軸導(dǎo)軌上并且可在上面上下滑動(dòng)，芯軸通過(guò)臥式軸支座固定在限位滑塊上，其別一端通過(guò)滾動(dòng)軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)套連接，憑借導(dǎo)軌聯(lián)接桿a把轉(zhuǎn)動(dòng)套與移動(dòng)副導(dǎo)軌連接在一起，移動(dòng)副導(dǎo)軌的另一端聯(lián)接導(dǎo)軌聯(lián)接桿b由卡箍固定，卡箍通過(guò)卡箍軸與支撐架相連，支撐架安裝在滑動(dòng)架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其特征是所述電機(jī)架由滑動(dòng)架、電機(jī)支座、電機(jī)、小帶輪、同步帶、支撐架、大帶輪、帶輪軸、撓性聯(lián)軸器、傳動(dòng)聯(lián)接器組成，電機(jī)固定在電機(jī)支座上并將電機(jī)支座安裝在滑動(dòng)架上，同時(shí)小帶輪固定于電機(jī)軸，支撐架安裝在滑動(dòng)架上，大帶輪通過(guò)帶輪軸安裝于支撐架，通過(guò)撓性聯(lián)軸器把帶輪軸與傳動(dòng)聯(lián)接器聯(lián)接到一起，電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力由小帶輪通過(guò)同步帶傳遞到大帶輪并由傳動(dòng)聯(lián)接器傳出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7所述的平面連桿機(jī)構(gòu)組合式教具，其特征是實(shí)現(xiàn)了平面四桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、平面多桿機(jī)構(gòu)演示。
【文檔編號(hào)】G09B25/02GK104021719SQ201410197541
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】李小兵, 劉松, 彭羽健, 石志新, 楊帆, 李仁浩 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)