CN104933941A - 一种自由度可变的连杆机构实验台 - Google Patents

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张铁异
方宇
陶思源
雷发兵
肖雨凤
张琦
王慧鑫
刘振
姚顺宇
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Abstract

本发明要解决的技术问题是只能完成一个自由度的机械运动实验，本自由度可变的连杆机构实验台，将机构自由度从1个提升至3个，1-3自由度之间任意改变。利用连杆之间的关系，连续在一个实验台上实现机械自由度的教学演示。本发明公开一种自由度可变的连杆机构实验台具有自由度的切换自如，利于教学演示等特点，使实验台具有多功能，一台多用，各个功能自动转换。

Description

一种自由度可变的连杆机构实验台
技术领域
本发明专利涉及一种自由度可变的连杆机构实验台，属于机械运动，机械原理领域。
背景技术：
在机械运动中，我们常常可以看到“可变自由度机构”，即机构的自由度在工作过程中是可以变化的。机械运动的一些机构往往给人以很“巧妙”的感觉，这是因为其中应用了可变自由度的缘故。机构具有确定运动的充分必要条件是：原动件数＝机构自由度，若原动件数小于机构自由度，则从动件的运动是不确定的，若原动件数大于机构自由度，则机构将受到破坏，或者有些原动件失去驱动作用而被拖动。因此设计机器时，一般都要使原动件数等于机构自由度。大多数机器的机构自由度都等于1，而自由度在工作过程中自始至终是不变的。只要给机器一个原动件，就可使机器正常运转。为了满足某种特殊工作需求，机构的自由度是变化的。
由于现有连杆机构实验台产品只能完成一个自由度的实验，自由度可变的连杆机构实验台，将机构自由度从1个提升至3个，1-3自由度之间任意改变，使实验台具有多功能，一台多用，各个功能自动转换。
发明内容
本发明专利要解决的技术问题是只能完成一个自由度的机械运动实验，自由度可变的连杆机构实验台，将机构自由度从1个提升至3个，1-3自由度之间任意改变。
附图说明
图1：一种自由度可变的连杆机构实验台。
图2：一种1到3自由度可变机构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。本发明专利是将机构自由度从1个提升至3个，1-3自由度之间任意改变。本发明专利由86步进电机 (1)、86步进电机(2)、齿轮(3)、丝杆(4)、57步进电机(5)、螺母(6)、第二连杆(7)、第一连杆(8)、滑块(9)、第三连杆(10)、第四连杆(11)组成。
一自由度
在将右边的第一连杆(8)、第二连杆(7)、第三连杆(10)合为一杆，驱动86步进电机(1)运动，使机构转换为单曲柄滑块机构。其自由度有：F＝3n-2PL-PH＝3*3-2*4＝1。
二自由度
此机构用于演示二自由度曲柄滑块功能的同时还可以实现激振机构功能，连曲柄AB即第四连杆(11)与曲柄CD即第一连杆(8)分别由受控电机带动作为原动件，第二连杆(7)和第三连杆(10)合为连杆BC，滑块(9)视为振动台在导轨上做往复运动，振幅较大，可满足学生振动实验要求。
五连杆机构可在原双曲柄滑块机构的基础上加入一连杆，同时将振动台与丝杆连接，并通过电机固定在导轨上得到。给定两连架杆AB、DE为原动件，两原动件的运动分别由两台步进电机控制，而步进电机考虑由单片机来控可演示当两原动件输入相同或不同转数机构的运动状况。其自由度：F＝3n-2PL-PH＝3*4-2*5-0＝2，自由度大于0且等于原动件的数目。满足运动链成为机构的条件要求。
三自由度
在五连杆由两电机基础上控制的基础上增加一57步进电机(5)控制AE之间的长度，第三电机通过丝杆(4)、螺母(6)调节AE之间的 距离，其自由度有：
F＝3n-2PL-PH＝3*5-2*6＝3，自由度大于0且等于原动件的数目。满足运动链成为机构的条件要求。

Claims (2)

1.本发明专利一种自由度可变的连杆机构实验台是将机构自由度从1个提升至3个，1-3自由度之间任意改变。
2.本发明专利由两个86步进电机、齿轮、丝杆、57步进电机、螺母、第二连杆、第一连杆、滑块、第三连杆、第四连杆等组成，通过连杆之间的变化，连续在一个实验台上实现机械自由度的教学演示，使实验台具有多功能，一台多用，各个功能自动转换。
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