CN104008700B - 可展开联动式多功能箱型教具 - Google Patents

Abstract

可展开联动式多功能箱型教具，涉及教学用具领域，解决现有教具只能简单的机械运动，存在结构和功能的单一以及体积庞大等问题，包括连杆机构面、凸轮机构面、轮系机构面及槽轮机构面组成箱体的四个面、四个动力切换装置、手柄、顶盖、底板、动力传动轴和中间惰轮；四个面可演示四种典型机构，并在传统机构基础上，再组合，使得每个机构不止完成一个功能的演示；四个面内部动力传递机构采用相同结构，实现单独动力传动，在单个面演示时，动力都是由手柄手摇提供，简便易操作；并采用组合合页连接两个面，在可实现横向90°的翻折同时，又可实现纵向180°翻折，省去拆卸再组装机构所在平面的过程。本发明节约资源与空间，实现组合联动。

Description

可展开联动式多功能箱型教具

技术领域

本发明涉及教学用具领域。具体涉及一种可展开联动多功能箱型教具，在教学中，可单面演示机械原理课程中四种典型机构，展开后可实现单面机构组合的联动。

背景技术

为了让教学内容更容易让学生明白，许多教学用具被设计出来。机械制图、机械原理、机械设计等课程是机械类专业学生的专业基础课，其理论和实际应用结合比较紧密，特别是课程中有关推理和计算的知识，对于目前在大多数高校教学模式下的刚接触机械专业的学生来说，是比较难以理解和掌握。为让学生更好的理解机械类课程，研究人员已经完成对相关教具的研制和开发，并被不同学校应用于现在教学当中。早期教具可实现简单的机械运动，但由于其结构和功能的单一，最终产生多种机构不能联动等问题。随后学者设计出多功能机械演示教具，但由于其存在体积庞大等问题，使老师不能随身携带，无法在课堂上对学生进行现场演示。

发明内容

本发明为解决现有教具只能简单的机械运动，存在结构和功能的单一以及体积庞大等问题，提供一种可展开联动式多功能箱型教具。

可展开联动式多功能箱型教具，包括四个动力切换装置，手柄，顶盖，底板，动力传动轴，中间惰轮以及由连杆机构面、凸轮机构面、轮系机构面及槽轮机构面组成的箱体的四个面；

所述四个动力切换装置分别通过第一支架安装在箱体内的四个面上，所述手柄穿过顶盖的中心孔与动力传动轴的一端连接，所述动力传动轴的另一端通过底板中心固定，所述顶盖的四边边线中心分别设置四个半圆槽，用于放置动力切换装置的开关；按下开关后，动力切换装置上的锥齿轮与动力传动轴上的锥齿轮啮合，实现动力切换；分开连杆机构面与槽轮机构面，将箱体的四个表面展开成一字型，通过凸轮机构面与轮系机构面之间的组合合页，将凸轮机构面与连杆机构面绕组合合页上的第二圆销翻折到轮系机构面与槽轮机构面上形成田字型，滑动顶盖并折成支架用以支撑手柄；四个相同的大齿轮嵌于每个机构面内夹层，中间惰轮与四个相同的大齿轮同时啮合，手柄带动轮系机构面内夹层的大齿轮，通过中间惰轮，使另外三个相同的大齿轮转动，提供每个机构面的动力。

本发明的有益果：本发明设计的可展开联动多功能箱型教具，有利于师生互动,实现多功能联动，便于携带，减少造价。本发明所述的四个面可演示四种典型机构，并在传统机构基础上，再组合，使得每个机构不止完成一个功能的演示；四个面内部动力传递机构采用相同结构，可实现单独动力传动，这使得演示时，可单个面演示，动力都是由手柄手摇提供，简便易操作；并采用组合合页连接两个面，在可实现横向90°的翻折同时，又可实现纵向180°翻折，省去拆卸再组装机构所在平面的过程。因此，节约资源与空间，组合联动新颖，便于演示。

附图说明

图1为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具的箱体结构示意图；

图2为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具的箱体内部示意图；

图3为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具的动力切换装置的示意图；

图4图3的局部放大图；

图5为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具中组合合页的示意图；

图6为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具中四个机构面的内部示意图；

图7为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具的展开结构示意图；

图8为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具中连杆机构面的组成示意图；

图9为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具中凸轮机构面的组成示意图；

图10为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具中轮系机构面的组成示意图；

图11为本发明所述的可展开联动式多功能箱型教具中槽轮机构面的组成示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图11说明本实施方式，可展开联动式多功能箱型教具，

由连杆机构面1、凸轮机构面2、轮系机构面3及槽轮机构机构面4组成箱体的四个面。每个机构的内侧，有相同的动力切换装置10，由第一支架12固定。顶盖5中心插放手柄8。开关6功能由双滑块机构实现，顶盖5四边边线中心分别有四个半圆槽7，用以露出双滑块机构的操纵杆，按下露出顶盖5的操纵杆部分，动力切换装置10上的锥齿轮与动力传动轴9上的锥齿轮啮合，实现动力切换；

将四个平面展开可实现整体的联动。连杆机构面1与凸轮机构面2、轮系机构面3与槽轮机构面4用合页连接，凸轮机构面2与轮系机构面3通过组合合页连接。分开连杆机构面1与槽轮机构面4，将箱体四表面展开成一字型，通过组合合页14，将凸轮机构面2与连杆机构面1绕第二圆销14-3翻折到轮系机构面3与槽轮机构面4上形成田字型，使右上为连杆机构面1，左上为凸轮机构面2，左下为轮系机构面3，右下为槽轮机构面4。

将顶盖5通过滑槽与滑块滑动形成支架，支撑手柄。四个相同大齿轮嵌于每个机构面内夹层，中间惰轮13与四个齿轮同时啮合，手柄8带动轮系机构面3的齿轮，通过中间惰轮13，使另外三个齿轮都转动，以提供每个机构的动力。

所述动力切换装置10还包括第二支架10-1前轴10-2和后轴10-3，所述后轴10-3套在前轴10-2上沿轴向滑动，前轴10-2上固定第一圆销10-4，后轴10-3上开有槽10-5，后轴10-3通过槽10-5卡住第一圆销10-4带动前轴10-2转动，实现动力的传递，同时实现前后轴的轴向伸缩运动；轴套10-6卡在后轴10-3的凸台10-7上；按下开关6，由第二支架10-1推动轴套10-6，实现后轴10-3上锥齿轮与中间动力轴上锥齿轮的啮合。

结合图2说明本实施方式，所述的手柄8和动力传动轴9上的锥齿轮9-1以及四个动力切换装置10上的锥齿轮组成空间定轴轮系，四个锥齿轮可分别与动力传动轴9上的锥齿轮9-1啮合，进行动力传递。所述的动力传动轴9还包括下轴套9-2，手柄8与下轴套9-2同轴，下轴套9-2固定在底板11上。

结合图5说明本实施方式，所述的组合合页14包括第一叶片14-1、第二叶片14-2和第三叶片14-4，第一叶片14-1与第三叶片14-4可绕第二圆销14-3转动180°，第二叶片14-2与第一叶片14-1形成90°角转动。

结合图7至图11说明本实施方式，本实施方式所述的箱体前后左右四个面各展示了一种机构。

连杆机构面1由连杆驱动滑块1-1、主动杆1-2、两个连杆1-4和从动杆1-3组成，所述连杆通过变换杆长及连接点，可演示六杆机构、曲柄摇杆机构、双曲柄机构及双摇杆机构。

凸轮机构面2由第一凸轮2-3、第二凸轮2-4和推杆2-2组成，推杆2-2套于滑套2-1内，滑套2-1可在滑槽2-5内横向滑动，通过移动滑套2-1，可演示对心及偏置凸轮机构，还可通过调整两凸轮之间相对位置，改变凸轮轮廓线。

轮系机构面3由第一太阳轮3-4、第二太阳轮3-2、行星轮3-5及固定装置组成，其中挡块3-1与第二太阳轮3-2间隙配合，行星架3-3连接第一太阳轮3-4与行星轮3-5，当第二太阳轮3-2固定时，可演示差动轮系，当第一太阳轮3-4固定时，可演示行星轮系。

槽轮机构面4由拨盘4-1和四槽槽轮4-2或八槽槽轮组成，拨盘4-1上带有滑槽4-3，由第一螺母4-4固定于轴4-5上，第三圆销4-6固定在拨盘4-1一端，四槽槽轮4-2由第二螺母4-7套在轴4-8上，通过替换四槽槽轮4-2或八槽槽轮及变换拨盘4-1的长度，可演示四槽槽轮机构或八槽槽轮机构。

本实施方式所述的双滑块机构做开关6，开关6穿过滑套6-1，杆6-2与操纵杆6-3相连接，第二支架10-1连接杆10-8与轴套10-6，按下操纵杆6，操纵杆6与杆6-2沿操纵杆6-3轴向向下运动，通过支架10-1推动轴套10-6，并使轴套10-6通过凸台10-7带动后轴10-3沿前、后轴轴向向后运动。

采用本实施方式所述的可展开联动式多功能箱型教具进行实验：连杆机构面的连杆驱动滑块1-1提供健身球水平运动动力，健身球进入凸轮机构面2，竖直推杆2-2往复运动引起轨道2-6上下移动，健身球由于自身重力进入齿轮系机构，行星轮上的推杆带动健身球进入槽轮机构，利用间歇运动并通过筛选孔实现健身球分类功能。

Claims (6)

1.可展开联动式多功能箱型教具，包括四个动力切换装置(10)，手柄(8)，顶盖(5)，底板(11)，动力传动轴(9)，中间惰轮(13)以及由连杆机构面(1)、凸轮机构面(2)、轮系机构面(3)及槽轮机构面(4)组成的箱体的四个面；其特征是，

所述四个动力切换装置(10)分别通过第一支架(12)安装在箱体内的四个面上，所述手柄(8)穿过顶盖(5)的中心孔与动力传动轴(9)的一端连接，所述动力传动轴(9)的另一端通过底板(11)中心固定，所述顶盖(5)的四边边线中心分别设置四个半圆槽(7)，用于放置动力切换装置(10)的开关(6)；

按下开关(6)后，动力切换装置(10)上的锥齿轮与动力传动轴(9)上的锥齿轮啮合，实现动力切换；

分开连杆机构面(1)与槽轮机构面(4)，将箱体的四个表面展开成一字型，通过凸轮机构面(2)与轮系机构面(3)之间的组合合页(14)，将凸轮机构面(2)与连杆机构面(1)绕组合合页(14)上的第二圆销(14-3)翻折到轮系机构面(3)与槽轮机构面(4)上形成田字型，滑动顶盖(5)并折成支架用以支撑手柄(8)；四个相同的大齿轮嵌于每个机构面内夹层，中间惰轮(13)与四个相同的大齿轮同时啮合，手柄(8)带动轮系机构面(3)内夹层的大齿轮，通过中间惰轮(13)，使另外三个相同的大齿轮转动，提供每个机构面的动力。

2.根据权利要求1所述的可展开联动式多功能箱型教具，其特征在于，所述动力切换装置(10)还包括第二支架(10-1)、前轴(10-2)和后轴(10-3)，所述后轴(10-3)套在前轴(10-2)上，可沿轴向滑动，前轴(10-2)上固定第一圆销(10-4)，后轴(10-3)上开有槽(10-5)，后轴(10-3)通过槽(10-5)卡住第一圆销(10-4)带动前轴(10-2)转动，实现动力的传递，同时实现前后轴的轴向伸缩运动；轴套(10-6)卡在后轴(10-3)的凸台(10-7)上；按下开关(6)，由第二支架(10-1)推动轴套(10-6)，实现后轴(10-3)上的锥齿轮与动力传动轴(9)上的锥齿轮(9-1)啮合。

3.根据权利要求1或2所述的可展开联动式多功能箱型教具，其特征在于，所述开关(6)为双滑块机构。

4.根据权利要求1所述的可展开联动式多功能箱型教具，其特征在于，所述的组合合页(14)包括第一叶片(14-1)、第二叶片(14-2)和第三叶片(14-4)，第一叶片(14-1)与第三叶片(14-4)可绕第二圆销(14-3)转动180°，第二叶片(14-2)与第一叶片(14-1)形成90°角转动。

5.根据权利要求1所述的可展开联动式多功能箱型教具，其特征在于，所述手柄(8)和动力传动轴(9)上的锥齿轮(9-1)以及四个动力切换装置(10)上的锥齿轮组成空间定轴轮系，四个锥齿轮可分别与动力传动轴(9)上的锥齿轮(9-1)啮合，进行动力传递。

6.根据权利要求1所述的可展开联动式多功能箱型教具，其特征在于，所述动力传动轴(9)还包括下轴套(9-2)，手柄(8)与下轴套(9-2)同轴，下轴套(9-2)固定在底板(11)上。