CN105788435A - 一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具 - Google Patents

Abstract

一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具包括机架部分、动力部分、滑轨部分以及运动部分。其最终效果是为本发明的教具提供主轴转动和工作面板，及滑轨部分的固定；滑轨部分包括导轨、偏心尺、固定梁；运动部分包括连杆组件和滑块。通过各部分的拼接，实现曲柄导杆滑块机构和曲柄滑块机构（包括对心和偏心）的运动演示，让机械原理中平面曲柄滑块机构的知识点再现，有效提升教学效果。

Description

一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具

技术领域

本发明涉及一种机械类教学用具，特别是涉及一种平面连杆机构实现平面曲柄导杆滑块机构和平面曲柄滑块机构（包括对心和偏心）演示的组合式教具。

背景技术

机械原理课是机械类专业技术基础课程，任务是让学生了解有关常用机构和常用零件方面的基础知识，再学习机构方面的复杂设计计算。认识零件和机构是一个重要环节，如何让学生通过老师的讲解快速地掌握复杂抽象的机构运动原理，教具是很好的选择，机械类教具的使用大大加快了学生理解和掌握课堂知识的过程，应用前景广泛。

连杆机构构件运动形式多样，如转动、摆动、移动和平面或空间等复杂运动。直观性是主要的教学原则之一，学生需要感性知识或经验为基础来更好地掌握书本知识，如果单纯利用讲解和画图的方式是不能完全对其进行阐述和理解的，这样不仅增加了老师的教学负担，而且影响学生的学习效果。

现在市场上是有类似产品的，但其功能相对较为单一，而且参数都是不可调的，只能进行的单个机构的演示，而且每个教具都需单独配备一个电控箱，成本高效率低。还有一些机械类创新实验的教具，需要学生自己组装，因为设计方面的原因，运动过程中压力角和摩擦力都比较大，无法实现运动，也没有动力源，更没有电控和运动参数输出，由于各零部件非常分散，效率低是其一，在实验时间内能不能搭建成功都是个大问题，更别谈实现运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服市场上现有平面连杆机构教具的功能简单效率低、使用拆装保存不便、稳定性差而寿命又不长等不足，提供一种卧式平面连杆曲柄滑块机构组合式教具，在实现平面曲柄导杆滑块机构和平面曲柄滑块机构（包括对心和偏心）演示的同时，还可以改变连杆长度参数进行其它平面连杆实验，变换简单操作灵活效率大大提高，导轨部分和运动部分各零部件的重复利用，大大提高了零部件的使用率，从而降低了成本。

本发明所述卧式平面曲柄导杆滑块机构组合式教具，包括机架部分、动力部分、滑轨部分以及运动部分。

所述机架为一体化构件，采用焊接;以工作面板为基础，在四角焊接立柱作为支撑脚；在工作面板下焊接三横三纵6根面板加强板；面板以下还要焊接主轴、电机轴和角位移传感器轴这三个轴的安装结构，以及三个承托收纳箱的抽屉式横梁；工作面板右侧按焊接四支撑脚的方式，焊接从动轴横梁导轨；在右下角的支撑脚上焊接从动轴座组件存放梁;收纳箱共有三个以抽屉形式布置在机架上工作面板下;

所述动力部分由电机、同步带组和主轴组成，电机安装在机架左下角的工作面板上，且电机轴伸入到工作面板以下，主轴则贯穿工作面板安装在机架的中部，电机和主轴通过同步带组连接传递扭矩。

所述滑轨部分包括导轨、偏心尺、固定梁。平面曲柄导杆滑块机构的构成方式为：将固定梁安装在机架上方工作面板下，再把导轨（摇杆）的一端铰接于固定梁；平面曲柄滑块机构的构成方式为（对心）：固定梁抽出半截，导轨两点定于固定梁，摇杆变成了固定轨（对心）,导轨与固定梁向接的第二点处，加上偏心尺变为间接连接，并实现偏心。

所述运动部分包括曲柄、连杆、滑块。曲柄始终是一端固定在主轴上的，滑块始终被导轨穿过。在平面曲柄导杆滑块机构的演示中，滑块直接与曲柄连接；在平面曲柄滑块机构的演示中，滑块先与连杆相连，连杆再铰接到曲柄上。

本发明的有益效果：在实现平面曲柄导杆滑块机构和平面曲柄滑块机构（包括对心和偏心）演示的同时，还可以改变连杆长度参数进行其它平面连杆实验，变换简单操作灵活效率大大提高，导轨部分和运动部分各零部件的重复利用，大大提高了零部件的使用率，从而降低了成本。可将运动部分的零部件放于收纳箱中，对于尺寸较大的导轨部分，固定梁可收缩于机架工作面板下，导轨可横放固定于工作面板上边处机架以内，使整体为扁平的长方体机构，以便于存储运输。

附图说明

图1为该教具的底部结构示意图；

图2为平面曲柄导杆滑块机构演示结构示意图（俯视）；

图3为平面曲柄导杆滑块机构演示结构示意图；

图4为平面曲柄滑块机构（对心）演示结构示意图；

图5为平面曲柄滑块机构（偏心）演示结构示意图。

在图中：1-机架；2-导轨；3-滑块；4-连杆Ⅰ（长度范围：70mm-100mm）；5-主轴；6-滑块配重；7-导轨定位销；8-固定梁定位销；9-固定梁；10-连杆Ⅲ（长度范围：160mm-250mm）；11-偏心尺打紧螺母；12-偏心尺；13-电机。

具体实施方案

为了便于理解，以下结合优选实施方式并配合附图进行详细说明。

先说明本发明的几个机构演示的共同结构：如图1所示，机架部分和动力部分为本发明的教具提供主轴转动和工作面板，及滑轨部分的固定。

本发明可以完成平面曲柄导杆滑块机构的演示，如图2、3所示。先将固定梁插入机架上方工作面板下的槽，至固定梁末端面于机架上边平齐，再插入固定梁定位销对固定梁（机架工作面板上带对应销孔）进行限位固定，再将导轨定位销插入固定梁的销孔中；将连杆Ⅰ的外杆端固定于主轴上，内杆端与滑块连接，在滑块中插入导轨，并将导轨的带销孔端安装在导轨定位销上。启动电机，整周转动，即可进行平面曲柄导杆滑块机构的演示。

本发明可以完成平面曲柄滑块机构（对心）的演示，如图4所示。在平面曲柄导杆滑块机构演示（如图3）的基础上，拔出固定梁定位销，再抽出固定梁，至固定梁上的第二个销孔与机架的销孔对其，再将固定梁定位销插入，导轨定位销在没有原机架支撑的情况下下落，导轨跟随下落后又同时与固定梁定位销配合，导轨水平方向的位置便被完全限制。滑块去除滑块配重后，原滑块配重位置处安装连杆Ⅲ，并让导轨插入滑块中，再将连杆Ⅲ与曲柄连接。启动电机，整周转动，即可进行平面曲滑块机构（对心）的演示。

本发明可以完成平面曲柄滑块机构（偏心）的演示，如图5所示。在平面曲柄滑块机构（对心）（如图4）的基础上，导轨与固定梁定位销配合处添加偏心尺，导轨偏心距由偏心尺于固定梁定位销的相对位置决定，确定偏心位置后，在固定梁定位销上端拧入偏心尺打紧螺母进行紧固。特别说明：固定梁定位销结构为插入到工作面以下为正方形截面，以上5mm为圆柱，再往上至顶端攻有螺纹。启动电机，整周转动，即可进行平面曲柄滑块机构（偏心）的演示。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明及附图内容所作之结构、材料和用途的变换，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具，其特征在于:所述卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具包括机架部分、动力部分、滑轨部分以及运动部分。

2.根据权利要求1所述的一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具，其特征在于:所述机架部分为一体化构件，采用焊接；以工作面板为基础，在四角焊接立柱作为支撑脚；在工作面板下焊接三横三纵6根面板加强板；面板以下还要焊接主轴、电机轴和角位移传感器轴这三个轴的安装结构，以及三个承托收纳箱的抽屉式横梁；工作面板右侧按焊接四支撑脚的方式，焊接从动轴横梁导轨；在右下角的支撑脚上焊接从动轴座组件存放梁；收纳箱共有三个以抽屉形式布置在机架上工作面板下。

3.根据权利要求1所述的一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具，其特征在于：所述动力部分由电机、同步带组和主轴组成，电机安装在机架左下角的工作面板上，且电机轴伸入到工作面板以下，主轴则贯穿工作面板安装在机架的中部，电机和主轴通过同步带组连接传递扭矩。

4.根据权利要求1所述的一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具，其特征在于:所述滑轨部分包括导轨、偏心尺、固定梁;平面曲柄导杆滑块机构的构成方式为:将固定梁安装在机架上方工作面板下，再把导轨的一端铰接于固定梁；平面曲柄滑块机构的构成方式为：固定梁抽出半截，导轨两点定于固定梁，摇杆变成了固定轨,导轨与固定梁向接的第二点处，加上偏心尺变为间接连接，并实现偏心。

5.根据权利要求1所述的一种卧式曲柄导杆滑块机构组合式教具，其特征在于:所述运动部分包括曲柄、连杆、滑块；曲柄一端固定在主轴上的，滑块被导轨穿过;在平面曲柄导杆滑块机构的演示中，滑块直接与曲柄连接；在平面曲柄滑块机构的演示中，滑块先与连杆相连，连杆再铰接到曲柄上。