CN104732859A - 一种新型综合性机械教具 - Google Patents

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张飞
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Abstract

本发明公开一种新型综合性机械教具，属于教学仪器技术领域。该教具由演示台、铰链四杆机构、铰链四杆机构的转化机构、混合轮系、带轮传动机构、链轮传动机构组成。几个确定的构件经适当的调整后可以组合出不同的机械机构，每一个构件在演示台上的位置可以根据需要在较大的空间范围内进行调整，能分别或同时演示各种机械机构的运动情况，让学生直观地看到各机械机构的组成及运动情况，而且可满足学生动手组装机械机构并设计各机构之间连接方式，展现复杂机器的机械原理。该教具占用空间小、结构简单、组装方便、制造成本低，满足学生搭建机械机构模型的需求，有利于发挥学生的主观能动性。

Description

一种新型综合性机械教具
技术领域
本发明涉及一种新型综合性机械教具，特别是涉及到一种便于灵活搭建用于演示各种机械机构及其运动情况平台的教具，属于教学仪器技术领域。
背景技术
为更加直观地反映机械机构中各零件的配合关系以及机械机构的运动情况，在本、专科院校的机械类课程中，很早就将机械演示教具引入课堂，以提升教学效果。
现有的机械演示教具大多仅能单独演示某种机械机构，不便于学生对各种相似的机械结构进行对比，即使有的教具可同时演示多种机械机构的运动情况，但却存在占用空间大、结构复杂、操作不便、制造成本高等缺点。另外，目前对机械演示教具的研究虽在外形、整体性能上有所进步，但就其教学方法而言依旧停留在“演示”的层次上，无法满足学生通过动手组装机械机构提高动手能力并加深理解的学习要求。因此，克服现有机械演示教具的上述缺点成为高校师生研究关注的焦点。
发明内容
为了突破传统机械教具局限于“演示”这一单一功能的局限，解决其模型呆板、功能有限、教学效果不明显等问题，本发明提供了一种占用空间小、结构简单、组装方便、制造成本低的新型综合性机械教具，可满足学生动手组装机械机构并设计各机构之间连接方式，展现复杂机器的机械原理。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种新型综合性机械教具，由演示台、铰链四杆机构、铰链四杆机构的转化机构、混合轮系、带轮传动机构、链轮传动机构组成。演示台由底板、支撑件I、支撑件II、连接件I、连接件II、固定件、轴承组成，底板上开有同方向、等间距的安装槽，支撑件I、支撑件II可沿安装槽改变它在底板上的位置，配套零件连接在支撑件I、支撑件II上；铰链四杆机构由连接件II、连架杆I、连架杆II、连杆组成；铰链四杆机构的转化机构由杆I、杆II、杆III、滑块组成；混合轮系由轴I、轴II、轴III、主动齿轮、从动齿轮I、从动齿轮II、太阳轮I、太阳轮II、行星轮、行星架、手柄组成；带轮传动机构由轴II、轴IV、主动带轮、从动带轮、皮带组成；链轮传动机构由轴III、轴V、主动链轮、从动链轮、链条组成。
所述的轴I、轴II、轴III、轴IV由轴承支承，轴承固定在支撑件I上，轴V由轴承支承，轴承固定在连接件I上，连接件I、连接件II由支撑件II支撑在演示台上。
在铰链四杆机构中，连架杆I一端铰接在连接件II一端，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与连架杆II的一端铰接，连架杆II的另一端铰接在连接件II上，连架杆I、连架杆II、连杆均为带有刻度的长度可调节的伸缩杆，杆长可以直接通过杆上所带刻度读出；保持与连架杆I、连架杆II铰接的两个连接件II之间的距离不变，调整连架杆I、连架杆II、连杆的长度，使得连架杆I最短，且使得它与最长杆的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为曲柄摇杆机构；调整连架杆I、连架杆II、连杆的长度，使得与连架杆I、连架杆II铰接的两个连接件II之间的距离最短，且使得它与最长杆的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为双曲柄机构；调整连架杆I、连架杆II、连杆的长度，使得连杆最短，且使得它与最长杆的的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为双摇杆机构；
在铰链四杆机构的转化机构中，杆III的一端铰接在连接件II上，另一端铰接在另一个连接件II上，杆I的一端铰接在连接件II上，另一端与杆II的一端铰接，杆II的另一端与滑块铰接，该机构为曲柄滑块机构；杆I一端与杆II铰接，另一端与杆III铰接，滑块固定在连接件II上，并与杆II铰接，杆III相对于滑块滑动，该机构为定块机构；杆I的一端铰接在连接件II上，另一端与滑块铰接，滑块相对于杆III滑动，杆III的一端铰接在连接件II上，杆II的两端分别与两个连接件II相连，该机构为摆动导杆机构。
在混合轮系中，主动齿轮分别与从动齿轮I、从动齿轮II相啮合，组成定轴轮系，太阳轮I与行星轮啮合，行星轮与太阳轮II啮合，行星架用来连接太阳轮I与行星轮，组成行星轮系，固定件将主动齿轮固定在轴II一端，轴I的一端固定着着从动齿轮I，另一端固定着太阳轮I、太阳轮II，连接着行星架，轴III一端固定着从动齿轮II；
在带轮传动机构中，主动带轮固定在轴IV的一端，从动带轮固定在轴II的一端，皮带围绕在主动带轮和从动带轮上，该机构的动力由手柄提供。
在链轮传动机构中，主动链轮固定在轴III的一端，从动链轮固定在轴V的一端，链条分别于主动链轮和从动链轮相啮合。
主动齿轮、从动齿轮I、从动齿轮II、太阳轮I、太阳轮II、行星架、主动带轮、从动带轮、主动链轮、从动链轮在相应的轴的固定位置可以沿着轴的方向根据需要在大范围内进行调整。
连接件I、连接件II在支撑件II上的固定位置可以沿着支撑件II的方向根据需要在大范围内进行调整。
支撑件I、支撑件II在底板上的固定位置可以沿安装槽的方向根据需要在大范围内进行调整。
本发明的有益效果是，几个确定的构件经适当的调整后可以组合出不同的机械机构，每一个构件在演示台上的位置可以根据需要在较大的空间范围内进行调整，该教具能分别或同时演示各种机械机构的运动情况，不仅让学生直观地看到各机械机构的组成及运动情况，还可以满足学生自由搭建所需的机械模型的需求，发挥学生的主观能动性。
附图说明
图1是本发明安装结构图。
图2是曲柄滑块机构安装结构图。
图3是定块机构安装结构图。
图4摆动导杆机构安装结构图。
图中：1.从动带轮，2.主动齿轮，3.混合轮系，4.从动齿轮I，5.轴I，6.太阳轮II，7.太阳轮I，8.轴II，9.行星架，10.行星轮，11.轴III，12.主动链轮，13.支撑件II，14.演示台，15.底板，16.轴V，17.连接件I，18.固定件，19.从动链轮，20.链轮传动机构，21.链条，22.支撑件I，23.从动齿轮II，24.主动带轮，25.皮带，26.轴IV，27.手柄，28.带轮传动机构，29.连架杆I，30.连接件II，31.连杆，32.铰链四杆机构，33.杆II，34.滑块，35.杆III，36.铰链四杆机构的转化机构，37.杆I，38.连架杆II，39.轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明具体的实施方法：
参照图1至图4，本发明一种新型综合性机械教具，由演示台(14)、铰链四杆机构(32)、铰链四杆机构的转化机构(36)、混合轮系(3)、带轮传动机构(28)、链轮传动机构(20)组成。演示台(14)由底板(15)、支撑件I(22)、支撑件II(13)、连接件I(17)、连接件II(30)、固定件(18)、轴承(39)组成，底板(15)上开有同方向、等间距的安装槽，支撑件I(22)、支撑件II(13)可沿安装槽改变它在底板(15)上的位置，配套零件连接在支撑件I(22)、支撑件II(13)上；铰链四杆机构(32)由连接件II(30)、连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)组成；铰链四杆机构的转化机构(36)由杆I(37)、杆II(33)、杆III(35)、滑块(34)组成；混合轮系(3)由轴I(5)、轴II(8)、轴III(11)、主动齿轮(2)、从动齿轮I(4)、从动齿轮II(23)、太阳轮I(7)、太阳轮II(6)、行星轮(10)、行星架(9)、手柄(27)组成；带轮传动机构(28)由轴II(8)、轴IV(26)、主动带轮(24)、从动带轮(1)、皮带(25)组成；链轮传动机构(20)由轴III(11)、轴V(16)、主动链轮(12)、从动链轮(19)、链条(21)组成。
所述的轴I(5)、轴II(8)、轴III(11)、轴IV(26)由轴承(39)支承，轴承(39)固定在支撑件I(22)上，轴V(16)由轴承(39)支承，轴承(39)固定在连接件I(17)上，连接件I(17)、连接件II(30)由支撑件II((13)支撑在演示台(14)上。
在铰链四杆机构(32)中，连架杆I(29)一端铰接在连接件II(30)一端，另一端与连杆(31)的一端铰接，连杆(31)的另一端与连架杆II(38)的一端铰接，连架杆II(38)的另一端铰接在连接件II(30)上，连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)均为带有刻度的长度可调节的伸缩杆，杆长可以直接通过杆上所带刻度读出；保持与连架杆I(29)、连架杆II(38)铰接的两个连接件II(30)之间的距离不变，调整连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)的长度，使得连架杆I(29)最短，且使得它与最长杆的的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为曲柄摇杆机构；调整连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)的长度，使得与连架杆I、连架杆II铰接的两个连接件II之间的距离最短，且使得它与最长杆的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为双曲柄机构；调整连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)的长度，使得连杆(31)最短，且使得它与最长杆的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为双摇杆机构。
在铰链四杆机构的转化机构(36)中，如图2所示，杆III(35)的一端铰接在连接件II(30)上，另一端铰接在另一个连接件II(30)上，杆I(37)的一端铰接在连接件II(30)上，另一端与杆II(33)的一端铰接，杆II(33)的另一端与滑块(34)铰接，该机构为曲柄滑块机构；如图3所示，杆I(37)一端与杆II(33)铰接，另一端与杆III(35)铰接，滑块(34)固定在连接件II(30)上，并与杆II(33)铰接，杆III(35)相对于滑块(34)滑动，该机构为定块机构；如图4所示，杆I(37)的一端铰接在连接件II(30)上，另一端与滑块(34)铰接，滑块(34)相对于杆III(35)滑动，杆III(35)的一端铰接在连接件II(30)上，杆II(33)的两端分别与两个连接件II相连，该机构为摆动导杆机构。
在混合轮系(3)中，主动齿轮(2)分别与从动齿轮I(4)、从动齿轮II(23)相啮合，组成定轴轮系，太阳轮I(7)与行星轮(10)啮合，行星轮(10)与太阳轮II(6)啮合，行星架(9)用来连接太阳轮I(7)与行星轮(10)，组成行星轮系，固定件(18)将主动齿轮(2)固定在轴II(8)一端，轴I(5)的一端固定着着从动齿轮I(4)，另一端固定着太阳轮I(7)、太阳轮II(6)，连接着行星架(9)，轴III(11)一端固定着从动齿轮II(23)。
在带轮传动机构(28)中，主动带轮(24)固定在轴IV(26)的一端，从动带轮(1)固定在轴II(8)的一端，皮带(25)围绕在主动带轮(24)和从动带轮(1)上，该机构的动力由手柄(27)提供。
在链轮传动机构(20)中，主动链轮(12)固定在轴III(11)的一端，从动链轮(19)固定在轴V(16)的一端，链条(21)分别于主动链轮(12)和从动链轮(19)相啮合。
主动齿轮(2)、从动齿轮I(4)、从动齿轮II(23)、太阳轮I(7)、太阳轮II(6)、行星架(9)、主动带轮(24)、从动带轮(1)、主动链轮(12)、从动链轮(19)在相应的轴的固定位置可以沿着轴的方向根据需要在大范围内进行调整。
连接件I(17)、连接件II(30)在支撑件II(13)上的固定位置可以沿着支撑件II(13)的方向根据需要在大范围内进行调整。
支撑件I(22)、支撑件II(13)在底板上的固定位置可以沿安装槽的方向根据需要在大范围内进行调整。
以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种新型综合性机械教具，由演示台(14)、铰链四杆机构(32)、铰链四杆机构的转化机构(36)、混合轮系(3)、带轮传动机构(28)、链轮传动机构(20)组成，其特征在于：演示台(14)由底板(15)、支撑件I(22)、支撑件II(13)、连接件I(17)、连接件II(30)、固定件(18)、轴承(39)组成，底板(15)上开有同方向、等间距的安装槽，支撑件I(22)、支撑件II(13)可沿安装槽改变它在底板(15)上的位置，配套零件连接在支撑件I(22)、支撑件II(13)上；铰链四杆机构(32)由连接件II(30)、连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)组成；铰链四杆机构的转化机构(36)由杆I(37)、杆II(33)、杆III(35)、滑块(34)组成；混合轮系(3)由轴I(5)、轴II(8)、轴III(11)、主动齿轮(2)、从动齿轮I(4)、从动齿轮II(23)、太阳轮I(7)、太阳轮II(6)、行星轮(10)、行星架(9)、手柄(27)组成；带轮传动机构(28)由轴II(8)、轴IV(26)、主动带轮(24)、从动带轮(1)、皮带(25)组成；链轮传动机构(20)由轴III(11)、轴V(16)、主动链轮(12)、从动链轮(19)、链条(21)组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：所述轴I(5)、轴II(8)、轴III(11)、轴IV(26)由轴承(39)支承，轴承(39)固定在支撑件I(22)上，轴V(16)由轴承(39)支承，轴承(39)固定在连接件I(17)上，连接件I(17)、连接件II(30)由支撑件II(13)支撑在演示台(14)上。
3.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：在铰链四杆机构(32)中，连架杆I(29)一端铰接在连接件II(30)一端，另一端与连杆(31)的一端铰接，连杆(31)的另一端与连架杆II(38)的一端铰接，连架杆II(38)的另一端铰接在连接件II(30)上，连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)均为带有刻度的长度可调节的伸缩杆，杆长可以直接通过杆上所带刻度读出；保持与连架杆I(29)、连架杆II(38)铰接的两个连接件II(30)之间的距离不变，调整连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)的长度，使得连架杆I(29)最短，且使得它与最长杆的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为曲柄摇杆机构；调整连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)的长度，使得与连架杆I、连架杆II铰接的两个连接件II之间的距离最短，且使得它与最长杆的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为双曲柄机构；调整连架杆I(29)、连架杆II(38)、连杆(31)的长度，使得连杆(31)最短，且使得它与最长杆的杆长之和小于或等于另外两杆的杆长之和，则该机构为双摇杆机构。
4.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：在铰链四杆机构的转化机构(36)中，杆III(35)的一端铰接在连接件II(30)上，另一端铰接在另一个连接件II(30)上，杆I(37)的一端铰接在连接件II(30)上，另一端与杆II(33)的一端铰接，杆II(33)的另一端与滑块(34)铰接，该机构为曲柄滑块机构；杆I(37)一端与杆II(33)铰接，另一端与杆III(35)铰接，滑块(34)固定在连接件II(30)上，并与杆II(33)铰接，杆III(35)相对于滑块(34)滑动，该机构为定块机构；杆I(37)的一端铰接在连接件II(30)上，另一端与滑块(34)铰接，滑块(34)相对于杆III(35)滑动，杆III(35)的一端铰接在连接件II(30)上，杆II(33)的两端分别与两个连接件II相连，该机构为摆动导杆机构。
5.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：在混合轮系(3)中，主动齿轮(2)分别与从动齿轮I(4)、从动齿轮II(23)相啮合，组成定轴轮系，太阳轮I(7)与行星轮(10)啮合，行星轮(10)与太阳轮II(6)啮合，行星架(9)用来连接太阳轮I(7)与行星轮(10)，组成行星轮系，固定件(18)将主动齿轮(2)固定在轴II(8)一端，轴I(5)的一端固定着着从动齿轮I(4)，另一端固定着太阳轮I(7)、太阳轮II(6)，连接着行星架(9)，轴III(11)一端固定着从动齿轮II(23)。
6.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：在带轮传动机构(28)中，主动带轮(24)固定在轴IV(26)的一端，从动带轮(1)固定在轴II(8)的一端，皮带(25)围绕在主动带轮(24)和从动带轮(1)上，该机构的动力由手柄(27)提供。
7.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：在链轮传动机构(20)中，主动链轮(12)固定在轴III(11)的一端，从动链轮(19)固定在轴V(16)的一端，链条(21)分别于主动链轮(12)和从动链轮(19)相啮合。
8.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：主动齿轮(2)、从动齿轮I(4)、从动齿轮II(23)、太阳轮I(7)、太阳轮II(6)、行星架(9)、主动带轮(24)、从动带轮(1)、主动链轮(12)、从动链轮(19)在相应的轴的固定位置可以沿着轴的方向根据需要在大范围内进行调整。
9.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：连接件I(17)、连接件II(30)在支撑件II(13)上的固定位置可以沿着支撑件II(13)的方向根据需要在大范围内进行调整。
10.根据权利要求1所述的一种新型综合性机械教具，其特征在于：支撑件I(22)、支撑件II(13)在底板上的固定位置可以沿安装槽的方向根据需要在大范围内进行调整。
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