CN106782007A - 一种机构演示教学平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机构演示教学平台，属于辅助教学领域。包括多足步行组合机构、和工作台模型组合机构，通过多个机构的传动配合实现多足行走和演示；能展示直齿轮传动、同步带传动、曲柄摇杆机构、凸轮机构、不完全齿轮机构、链传动、涡轮蜗杆传动、锥齿轮传动、导杆机构、偏距曲柄滑块机构、双滑块机构、对心曲柄滑块机构等多种机构，有效增强课堂趣味性。

Description

一种机构演示教学平台

技术领域

本发明涉及辅助教学领域，特别是一种机构演示教学平台。

背景技术

机械原理课程机构认识实验一般通过机构展示柜或机构模型来增强学生对机构连接和运动的感性认识。传统机构展示柜演示机构种类多，但体积庞大不利于课堂演示，理论教学与实践教学不能实现很好的统一；机构模型体积小，但演示机构较为单一，学生对机构的认识不够全面。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种机构演示教学平台，其体积小巧，能演示多种机构运动，有利于机械原理的课堂教学。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种机构演示教学平台，包括机器人躯体、行走组件和电机，所述躯体上至少设有三组行走组件；

所述躯体包括呈上下分隔设置上支撑板和下支撑板；所述电机固定在下支撑板上端面；

所述行走组件包括行走轴、第一曲柄、第二曲柄、第一摇杆、第二摇杆和行走腿，所述行走轴通过第一轴承座安装在下支撑板上端面，所述第一曲柄和第二曲柄对应固定在行走轴两端并位于下支撑板的左右两侧外，第一曲柄和第二曲柄相位相差180°；所述第一摇杆可动连接安装在上支撑板侧面，并对应设置在第一曲柄一侧；所述第一曲柄和第一摇杆的活动端之间设置行走腿，该行走腿与第一曲柄、第一摇杆构成曲柄摇杆机构；所述第二摇杆通过可动连接安装在上支撑板侧面，并对应设置在第二曲柄一侧；所述第二曲柄和第二摇杆的活动端之间设置行走腿，该行走腿与第二曲柄、第二摇杆构成曲柄摇杆机构；相邻的行走组件间两第一曲柄相位相差180°，两第二曲柄相位相差180°，行走腿能随曲柄转动接触地面或者脱离地面；

相邻的行走组件间的行走轴通过同步带连接，择一所述行走轴作为驱动轴，驱动轴通过齿轮减速组与所述电机连接；齿轮减速组和电机均安装在下支撑板上端面；所述齿轮减速组包括相啮合的输入齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮与电机输出端相连并同轴线设置，输出齿轮固定在驱动轴上并与驱动轴同轴线设置；

所述躯体相对行走腿一侧分别设置有轨迹板，所述轨迹板位于行走腿外侧并与行走腿外端面正对且平行，轨迹板通过支架连接下支撑板；所述轨迹板为透明板且其上刻画有对应行走腿的行走触地点的运动轨迹，所述轨迹板下端面与走腿行走触地点的运动最低点平齐；所述行走腿的行走触地点处设置便于观察的标识。

在正常的机构教学中，通常是将该机构的模型拿到课堂给学生演示；学生只能在演示中了解原理，但并不能通过机构实际了解其运行轨迹，直观性不足，不利于教学深入展开。同时，在通常的机构模型中，这些模型大多为木质模型，其只用于单一机构演示，并且体积庞大不利于课堂演示；理论教学与实践教学不能实现很好的统一。也有些机构模型体积小，但演示机构较为单一，学生对机构的认识不够全面。这里将机构结合实际应用，组合成能够自动行走的多足机器人，包括曲柄摇杆机构、同步带机构和齿轮机构等三种机构。其中，行走组件通过曲柄相位差设置实现一半行走腿抬起时，另一半行走腿触地，这样行走腿在抬起和触地的循环过程中带动机械人移动。这里设置有透明的轨迹板，透过轨迹板上刻画的运动轨迹和行走腿的标识可以清楚、直观的观察行走腿的行走触地点的实际运动，让学生清楚了解结构的实际应用，增强课堂趣味性、及学生学习兴趣。

优选地，所述标识由不同颜色的荧光涂层或LED灯组成，同侧且相邻的所述行走腿之间采用不同颜色的标识。不同标识可以方便对不同行走腿之间的轨迹区分，有利于观察。

优选地，所述行走腿与行走腿、曲柄之间的连接点分别设置标识，所述标识由LED灯组成，相邻标识之间的LED灯颜色不相同；所述轨迹板上设有对应行走腿与行走腿、曲柄之间的连接点的运动轨迹；所述LED灯通过设置在上支撑板的控制器连接控制。这里将曲柄连杆机构中关键点的轨迹全部展现，以利于对整个机构的实际运行进行实际的观察。

优选地，所述驱动轴上还设置有第一链盘，所述上支撑板上端面设有对应第一链盘的第二链盘，第一链盘和第二链盘之间设有链条；所述第二链盘设置在第一传动轴一端，第一传动轴通过第二轴承座水平安装在上支撑板上端面，所述第一传动轴的正下方或正上方设有与其相垂直的第二传动轴，所述第一传动轴与第二传动轴之间通过涡轮蜗杆传动，第二传动轴通过第三轴承座水平安装在上支撑板上端面；

所述第二传动轴一端设有与其同轴线的第一锥齿轮，其另一端连接摆动导杆机构；第二传动轴通过第一锥齿轮连接的第三传动轴，所述第三传动轴通过第四轴承座水平安装在上支撑板上端面，并与第二传动轴相垂直；第三传动轴一端设置与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，另一端设置第三曲柄；所述第三曲柄通过第一连杆连接安装上支撑板上端面的双滑块机构；所述双滑块机构包括第五轴承座、第一滑杆、第二滑杆、第一滑块、第二滑块、第一连杆和第二连杆，所述第一滑杆通过第五轴承座水平安装在上支撑板上端面，第一滑杆与第三传动轴相垂直，第一滑块可滑动地设置在第一滑杆上并通过第一连杆与第三曲柄的活动端连接；第二滑杆固定在第一滑杆远离第三传动轴的一端，并相对竖直设置第二滑杆上方，第二滑块可滑动地设置在第二滑杆上，第一滑块与第二滑块之间可动连接设置第二连杆；

所述摆动导杆机构包括第一立板、第四曲柄、第一导杆、第三连杆和摆动件，所述第一立板垂直设置在上支撑板上端面，并其板面与第二传动轴轴线相垂直；第二传动轴贯穿第一立板并连接第四曲柄，所述第四曲柄一端垂直固定在第二传动轴端部，另一端设有限位块；所述摆动件一端可动连接设置在第一立板顶端，另一端通过第三连杆连接第一导杆摆动件；摆动件与第一立板平行，摆动件中间设有一沿其长度方向设置的长导孔，所述第四曲柄上的限位块对应滑动设置在长导孔内；所述第一导杆通过第六轴承座水平安装在上支撑板上端面；第一导杆中部可动连接第三连杆，其一端设有沿其轴向设置的U型槽；

所述上支撑板上端面上位于摆动导杆机构和双滑块机构之间还设有偏距曲柄滑动机构，所述偏距曲柄滑动机构包括第二立板、第一旋转轮、第二旋转轮、第二导杆、第四连杆和第五连杆，第二立板垂直设置在上支撑板上端面，且其板面正对U型槽并相对第一导杆垂直；所述第一旋转轮和第二旋转轮对称设置在第二立板上端部，并相对第二立板板面平行，第一旋转轮和第二旋转轮之间通过转轴相连；所述第四连杆一端偏心可转动设置第一旋转轮上，其另一端可动连接第二滑块；所述第五连杆一端偏心可转动设置第二旋转轮上并与第四连杆偏心位置对称，第五连杆另一端可动连接第二导杆；所述第二导杆设置第二旋转轮正下方并通过第七轴承座安装在第二立板上，第二导杆相对上支撑板上端面垂直，第二导杆相对第五连杆的一端对应第一导杆U型槽设置；第一导杆和第二导杆共面并相垂直，第一导杆和第二导杆相对方向上均最大行程时，第二导杆能够对应插入第一导杆U型槽内。

上述方案公开多种基于多组机器人平台的机构传动和不同传动链，结合实际给学生直观演示，使得机械原理课程讲解更加切换实际和深入；可以增强学生学习的兴趣。上述方案展示了三个方向的传动链：一是电机-齿轮减速组-行走组件-行走组件；二是电机-齿轮减速组-链条-涡轮蜗杆-第三传动轴-双滑块机构-偏距曲柄滑动机构；三是电机-齿轮减速组-链条-涡轮蜗杆-摆动导杆机构；其中，第二和第三传动链之间可以相互配合。通过不同传动链之间的动作可以知道不同传动链的空间传动情况，不同机构的动作原理，及传递方向；可以帮助学生很好理解机构的实际应用。

优选地，所述上支撑板设置上轨迹板，上轨迹板平行于第一导杆和第二导杆组成的平面；所述上轨迹板上刻画有分别对应第二导杆和第一导杆相对端部的活动轨迹；上支撑板沿第二导杆、第一导杆方向上设置光栅位移器，所述光栅位移器连接安装在上支撑板的控制器，所述控制器记录第二导杆和第一导杆移动距离数据和对应时间数据，并建立以移动距离数据为Y轴、时间数据为X轴的二维坐标系且通过液晶显示板显示，所述显示板安装在上支撑板上。

通过上轨迹板可以直观演示第一导杆和第二导杆的活动情况，从而展示不同传动链之间的传动状态，将以往枯燥乏味的机构教学结合实际的应用，其更具有教学趣味和拓展性。这里不但通过轨迹板方便观察，而且通过光栅位移器、控制器记录移动距离数据和对应时间数据，在显示屏中显示两者数据的二维坐标，通过二维坐标生成的曲线可以预判两传动链之间交汇动作的时间。以实际图像数据对机构运动进行数据支撑，以突破教学课本枯燥的算法推导和轨迹显示，用实际应用反向支撑轨迹教学课本应用；让学生突破理论和实际的屏障。

优选地，所述上支撑板和下支撑板之间通过支柱连接；所述上支撑板和下支撑板为透明材质结构。透过透明材质结构可以方便观察安装在下支撑板上的传动机构，观察其传动情况。

优选地，所述上支撑板设有长通孔，所述长通孔对应链条穿过；所述链条相对下支撑板呈45°-90°设置。链条角度的选择根据不同安装位置选择。

优选地，所述上支撑板上设置对应所述链条的辅助电机，所述辅助电机能够通过安装在其输出端的链盘与所述链条连接，并形成链传动。通过辅助电机可以单独演示上支撑板上的机构，这样可以在行走静止情况下，也可以演示平台上其他机构。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明较传统机械展示柜相比体积小巧、便于携带，在课堂上直接进行演示，透过轨迹板上刻画的运动轨迹和行走腿的标识可以清楚、直观的观察行走腿的行走触地点的实际运动，能将理论教学与实践教学进行较好的结合。

2、本发明较机构模型相比机构种类丰富，能展示直齿轮传动、同步带传动、曲柄摇杆机构、凸轮机构、不完全齿轮机构、链传动、涡轮蜗杆传动、锥齿轮传动、导杆机构、偏距曲柄滑块机构、双滑块机构、对心曲柄滑块机构等多种机构，有效增强课堂趣味性。

3、本发明利用透明材料亚力克板做底板，有利于机构连接关键点的观察，能帮助学生更好理解机构的运动特性。

附图说明

图1是本发明正视图；

图2是本发明立体结构示意图；

图3是图1中行走组件等结构示意图；

图4是轨迹板结构示意图；

图5是图1中摆动导杆机构、双滑块机构、偏距曲柄滑动机构等组合机构的结构示意图；

图6是图5的后视图；

图7是上轨迹板结构示意图；

图8是显示板显示坐标系示意图。

附图中，1-躯体、11-下支撑板、12-上支撑板、13-长通孔、14-轨迹板、15-运动轨迹、2-行走组件、20-电机、21-行走轴、22-第一曲柄、23-第二曲柄、24-第一摇杆、25-第二摇杆、26-行走腿、27-第一轴承座、28-齿轮减速组、29-同步带、31-第二链盘、32-第一传动轴、33-第二轴承座、34-第二传动轴、35-第三轴承座、36-第一锥齿轮、37-第二锥齿轮、38-第三传动轴、39-第四轴承座、4-摆动导杆机构、41-第一立板、42-第四曲柄、43-第一导杆、44-第三连杆、45-摆动件、46-长导孔、47-限位块、48-U型槽、49-第六轴承座、5-双滑块机构、51-第五轴承座、52-第一滑杆、53-第二滑杆、54-第一滑块、55-第二滑块、56-第三曲柄、57-第一连杆、58-第二连杆、6-偏距曲柄滑动机构、61-第二立板、62-第一旋转轮、63-第二旋转轮、64-第二导杆、65-第四连杆、66-第五连杆、7-上轨迹板、8-显示板、9-控制器。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。

如图1-2所示，为本发明整体结构示意图，作为机构演示教学平台，其以多足机器人为主体，结合组合机构和用于机构轨迹显示或演示的装置。具体的，包括机器人躯体1、行走组件2和电机20，躯体1上设有三组行走组件2。其包括躯体1、用于机器人六足行走的行走组件2和电机20，用于机构展示的组合式结构。六足机器人躯体11包括呈上下分隔设置上支撑板12和下支撑板11，行走组件2和电机20固定在下支撑板11上；用于机构展示的组合式结构安装在上支撑板12上。上支撑板12和下支撑板11为透明材质结构；这里透明材质结构为透明材料亚力克板，有利于机构连接关键点的观察，能帮助学生更好理解机构的运动特性。上支撑板12和下支撑板11上的机构又通过传动机构连接，使得六足机器人动作时，产生至少两组传动链，通过传动链上结构的动作及相互配合，可以让学生了解到机构的实际应用，切合实际拓展理论实践。作为机构轨迹显示或演示的装置，其主要包括轨迹板、上轨迹板、控制器、液晶显示板等，用于演示机构关键点的轨迹情况，及结合测量并生产相关表格图样。

如图3-4所示，在下支撑板11安装有作为机器人行走的机构，这里设置三组行走组件2组成机器人的六足。行走组件2包括行走轴21、第一曲柄22、第二曲柄23、第一摇杆24、第二摇杆25和行走腿26。行走轴21通过第一轴承座27安装在下支撑板11上端面，第一曲柄22和第二曲柄23对应固定在行走轴21两端并位于下支撑板11的左右两侧外，第一曲柄22和第二曲柄23相位相差180°。第一摇杆24一端可动连接安装在上支撑板12侧面，并对应设置在第一曲柄22一侧。第一曲柄22和第一摇杆24的活动端之间设置行走腿26，该行走腿26与第一曲柄22、第一摇杆24构成曲柄摇杆机构。行走腿26为三角形结构，三角形结构的两角对应连接曲柄和摇杆，最后一角作为与地面的接触点。第二摇杆25一端通过可动连接安装在上支撑板12侧面，并对应设置在第二曲柄23一侧。第二曲柄23和第二摇杆25的活动端之间设置行走腿26，该行走腿26与第二曲柄23、第二摇杆25构成曲柄摇杆机构。相邻的行走组件2间两第一曲柄22相位相差180°，两第二曲柄23相位相差180°，行走腿26能随曲柄转动接触地面或者脱离地面。

三组行走组件2依次设置在下支撑板11上端面的前端、中部和后端，相邻的行走组件2间的行走轴21通过同步带29连接，择位于下支撑板11上端面中部行走轴21作为驱动轴。驱动轴通过齿轮减速组28与电机20连接，齿轮减速组28和电机20均安装在下支撑板11上端面；齿轮减速组28包括相啮合的输入齿轮和输出齿轮，输入齿轮与电机20输出端相连并同轴线设置，输出齿轮固定在驱动轴上并与驱动轴同轴线设置。由于行走组件2之间和行走组件2内的第一曲柄22、第二曲柄23相位相差180°设置，其可以保证三个行走腿26与地面接触，行走腿26不断升起放下，始终保持三行走腿26支撑数量及有序切换，进而实现行走。

躯体1相对行走腿26一侧分别设置有轨迹板14，轨迹板14位于行走腿26外侧并与行走腿26外端面正对且平行，轨迹板14通过支架连接下支撑板11。图4位轨迹板14结构示意图，轨迹板14为透明板且其上刻画有对应行走腿26的行走触地点的运动轨迹15，轨迹板14下端面与走腿行走触地点的运动最低点平齐。行走腿26的行走触地点处设置便于观察的标识。标识由不同颜色的LED灯组成，同侧且相邻的行走腿26之间采用不同颜色的标识。不同标识可以方便对不同行走腿26之间的轨迹区分，有利于观察。行走腿26与行走腿26、曲柄之间的连接点分别设置标识，标识由LED灯组成，相邻标识之间的LED灯颜色不相同；轨迹板14上设有对应行走腿26与行走腿26、曲柄之间的连接点的运动轨迹15；LED灯通过设置在上支撑板12的控制器连接控制。这里将曲柄连杆机构中关键点的轨迹全部展现，以利于对整个机构的实际运行进行实际的观察。

在正常的机构教学中，通常是将该机构的模型拿到课堂给学生演示；学生只能在演示中了解原理，但并不能通过机构实际了解其运行轨迹，直观性不足，不利于教学深入展开。同时，在通常的机构模型中，这些模型大多为木质模型，其只用于单一机构演示，并且体积庞大不利于课堂演示；理论教学与实践教学不能实现很好的统一。也有些机构模型体积小，但演示机构较为单一，学生对机构的认识不够全面。这里将机构结合实际应用，组合成能够自动行走的多足机器人，包括曲柄摇杆机构、同步带29机构和齿轮机构等三种机构。其中，行走组件2通过曲柄相位差设置实现一半行走腿26抬起时，另一半行走腿26触地，这样行走腿26在抬起和触地的循环过程中带动机械人移动。这里设置有透明的轨迹板14，透过轨迹板14上刻画的运动轨迹15和行走腿26的标识可以清楚、直观的观察行走腿26的行走触地点的实际运动，让学生清楚了解结构的实际应用，增强课堂趣味性、及学生学习兴趣。

如图5-6所示，为组合机构的结构示意图。组合机构安装在上支撑板12上，组合机构包括链传动机构、蜗轮蜗杆机构、锥齿轮传动机构、摆动导杆机构、双滑块机构和偏距曲柄滑动机构。链传动机构包括设置在驱动轴的第一链盘和设置在上支撑板12上端面对应第一链盘的第二链盘31，第一链盘和第二链盘31之间设有链条。第一链盘和第二链盘31之间的上支撑板12上设有长通孔13，长通孔13对应链条穿过；链条相对下支撑板11呈60°设置。通过链条不同角度设置，实现不同倾角上的动力传动演示，让学生更好了解链传动和平行轴线之间的传动情况。第二链盘31设置在第一传动轴32一端，第一传动轴32通过第二轴承座33水平安装在上支撑板12上端面。第一传动轴32的正下方设有与其相垂直的第二传动轴34。第一传动轴32中部设置蜗杆，第二传动轴34的中部设置对应蜗杆的涡轮，形成涡轮蜗杆传动；第二传动轴34通过第三轴承座35水平安装在上支撑板12上端面。

第二传动轴34一端设有与其同轴线的第一锥齿轮36，其另一端连接摆动导杆机构4。第二传动轴34通过第一锥齿轮36连接的第三传动轴38，第三传动轴38通过第四轴承座39水平安装在上支撑板12上端面，并与第二传动轴34相垂直。第三传动轴38一端设置与第一锥齿轮36相啮合的第二锥齿轮37，另一端设置第三曲柄56。第三曲柄56通过第一连杆57连接安装上支撑板12上端面的双滑块机构5。双滑块机构5包括第五轴承座51、第一滑杆52、第二滑杆53、第一滑块54、第二滑块55、第一连杆57和第二连杆58。第一滑杆52通过第五轴承座51水平安装在上支撑板12上端面，第一滑杆52与第三传动轴38相垂直，且位于第一传动轴32同一侧；第一滑块54可滑动地设置在第一滑杆52上并通过第一连杆57与第三曲柄56的活动端连接。第二滑杆53固定在第一滑杆52远离第三传动轴38的一端，并相对竖直设置第二滑杆53上方。第二滑块55可滑动地设置在第二滑杆53上，第一滑块54与第二滑块55之间可动连接设置第二连杆58。

摆动导杆机构4包括第一立板41、第四曲柄42、第一导杆43、第三连杆44和摆动件45。第一立板41垂直设置在上支撑板12上端面，并其板面与第二传动轴34轴线相垂直。第二传动轴34贯穿第一立板41并连接第四曲柄42，第四曲柄42一端垂直固定在第二传动轴34端部，另一端设有限位块47。摆动件45一端可动连接设置在第一立板41顶端，另一端通过第三连杆44连接第一导杆43摆动件45。摆动件45与第一立板41平行，摆动件45中间设有一沿其长度方向设置的长导孔46，第四曲柄42上的限位块47对应滑动设置在长导孔46内。第一导杆43通过第六轴承座49水平安装在上支撑板12上端面。第一导杆43中部可动连接第三连杆44，其一端设有沿其轴向设置的U型槽48。第一导杆43与第一滑杆52相垂直设置。

位于摆动导杆机构4和双滑块机构5之间的上支撑板12上端面上还设有偏距曲柄滑动机构6。偏距曲柄滑动机构6包括第二立板61、第一旋转轮62、第二旋转轮63、第二导杆64、第四连杆65和第五连杆66。第二立板61垂直设置在上支撑板12上端面，且其板面正对U型槽48并相对第一导杆43垂直。第一旋转轮62和第二旋转轮63对称设置在第二立板61上端部，并相对第二立板61板面平行，第一旋转轮62和第二旋转轮63之间通过转轴相连。第四连杆65一端偏心可转动设置第一旋转轮62上，其另一端可动连接第二滑块55。第五连杆66一端偏心可转动设置第二旋转轮63上并与第四连杆65偏心位置对称，第五连杆66另一端可动连接第二导杆64。第二导杆64设置第二旋转轮63正下方并通过第七轴承座86安装在第二立板61上，第二导杆64相对上支撑板12上端面垂直，第二导杆64相对第五连杆66的一端对应第一导杆43U型槽48设置。第一导杆43和第二导杆64共面并相垂直，第一导杆43和第二导杆64相对方向上均最大行程时，第二导杆64能够对应插入第一导杆43的U型槽48内。

上述方案通过多足机器人演示了机构传动和不同传动链之间的配合，结合实际给学生直观演示，使得机械原理课程讲解更加切换实际和深入；可以增强学生学习的兴趣。这里传动链包括：电机20-齿轮减速组28-传动链-涡轮蜗杆-第三传动轴38-双滑块机构5-偏距曲柄滑动机构6、电机20-齿轮减速组28-传动链-涡轮蜗杆-摆动导杆机构4。这里两传动链之间可以相互配合，即两者相对方向上均最大行程时，第二导杆64能够对应插入第一导杆43的U型槽48内。这里第二导杆64是否能够对应插入第一导杆43U型槽48内与机构之间的传动情况有关，其对应插合频率与六足机器人的行走速度有关；这里学生可以通过记录第二导杆64和第一导杆43的插合频率了解行走情况，了解机构传动情况，速比情况，传动效率情况等等，这些都是现有机构教学模型无法带来的。以为机构教学只能单一机构讲解，很少进行多机构组合的教学，或者只能讲解理论，无法具体演示给学生，理论无法切合实际应用。而这里通过不同传动链之间的动作可以知道不同传动链的空间传动情况，不同机构的动作原理，及传递方向；可以帮助学生很好理解机构的实际应用。

如图1、图7和图8所示，在上支撑板12设置上轨迹板7，上轨迹板7平行于第一导杆43和第二导杆64组成的平面。上轨迹板7上刻画有分别对应第二导杆64和第一导杆43相对端部的活动轨迹。上支撑板12沿第二导杆64、第一导杆43方向上设置光栅位移器，光栅位移器连接安装在上支撑板12的控制器9，控制器记录第二导杆64和第一导杆43移动距离数据和对应时间数据，并建立以移动距离数据为Y轴、时间数据为X轴的二维坐标系且通过液晶显示板8显示，显示板8安装在上支撑板12上。其中，显示板8与组合机构相对设置，控制器9位于显示板8正下方并与上支撑板12上端面固定。如图8所示，其虚线曲线为指向：电机20——齿轮减速组28——链传动——涡轮蜗杆——第三传动轴38——双滑块机构5——偏距曲柄滑动机构6——第二导杆64，即虚线曲线为第二导杆64的运动位移与时间之间的关系。其实线曲线为指向：电机20——齿轮减速组28——链传动——涡轮蜗杆——摆动导杆机构4——第一导杆43，实线曲线为第一导杆43的运动位移与时间之间的关系。由图形曲线可以预知两者位移情况，及两者何时同时达到最大位移，即第二导杆64能够对应插入第一导杆43的U型槽48内。通过图形显示，学生可以更好的实时了解上述两个传动链之间的传动情况，速度传递的频率等。

通过上轨迹板7可以直观演示第一导杆43和第二导杆64的活动情况，从而展示不同传动链之间的传动状态，将以往枯燥乏味的机构教学结合实际的应用，其更具有教学趣味和拓展性。这里不但通过上轨迹板7方便观察，而且通过光栅位移器、控制器记录移动距离数据和对应时间数据，在显示屏中显示两者数据的二维坐标，通过二维坐标生成的曲线可以预判两传动链之间交汇动作的时间。以实际图像数据对机构运动进行数据支撑，以突破教学课本枯燥的算法推导和轨迹显示，用实际应用反向支撑轨迹教学课本应用；让学生突破理论和实际的屏障。为了解机构的传动提供数据和图形支撑，丰富了机构显示的内容，将机构理论转化实际应用同时，又将实际情况转化为理论数据；拓展了教学的深度及激发学生学习兴趣。

为了方便单独演示第一组合机构，上支撑板12上设置对应链条的第一辅助电机，第一辅助电机能够通过安装在其输出端的链盘与链条连接，并形成链传动。这里可以链条拆卸并连接第一辅助电机，实现对链条及其传动结构的带动，这样可以单独演示；同时也可以实现不动传动链之间单独传动，方便显示、对比和观察。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种机构演示教学平台，包括机器人躯体、行走组件和电机，所述躯体上至少设有三组行走组件；其特征在于：

所述躯体包括呈上下分隔设置上支撑板和下支撑板；所述电机固定在下支撑板上端面；

所述行走组件包括行走轴、第一曲柄、第二曲柄、第一摇杆、第二摇杆和行走腿，所述行走轴通过第一轴承座安装在下支撑板上端面，所述第一曲柄和第二曲柄对应固定在行走轴两端并位于下支撑板的左右两侧外，第一曲柄和第二曲柄相位相差180°；所述第一摇杆可动连接安装在上支撑板侧面，并对应设置在第一曲柄一侧；所述第一曲柄和第一摇杆的活动端之间设置行走腿，该行走腿与第一曲柄、第一摇杆构成曲柄摇杆机构；所述第二摇杆通过可动连接安装在上支撑板侧面，并对应设置在第二曲柄一侧；所述第二曲柄和第二摇杆的活动端之间设置行走腿，该行走腿与第二曲柄、第二摇杆构成曲柄摇杆机构；相邻的行走组件间两第一曲柄相位相差180°，两第二曲柄相位相差180°，行走腿能随曲柄转动接触地面或者脱离地面；

相邻的行走组件间的行走轴通过同步带连接，择一所述行走轴作为驱动轴，驱动轴通过齿轮减速组与所述电机连接；齿轮减速组和电机均安装在下支撑板上端面；所述齿轮减速组包括相啮合的输入齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮与电机输出端相连并同轴线设置，输出齿轮固定在驱动轴上并与驱动轴同轴线设置；

所述躯体相对行走腿一侧分别设置有轨迹板，所述轨迹板位于行走腿外侧并与行走腿外端面正对且平行，轨迹板通过支架连接下支撑板；所述轨迹板为透明板且其上刻画有对应行走腿的行走触地点的运动轨迹，所述轨迹板下端面与走腿行走触地点的运动最低点平齐；所述行走腿的行走触地点处设置便于观察的标识。

2.根据权利要求1所述的一种机构演示教学平台,其特征在于：所述标识由不同颜色的荧光涂层或LED灯组成，同侧且相邻的所述行走腿之间采用不同颜色的标识。

3.根据权利要求1所述的一种机构演示教学平台,其特征在于：所述行走腿与行走腿、曲柄之间的连接点分别设置标识，所述标识由LED灯组成，相邻标识之间的LED灯颜色不相同；所述轨迹板上设有对应行走腿与行走腿、曲柄之间的连接点的运动轨迹；所述LED灯通过设置在上支撑板的控制器连接控制。

4.根据权利要求1所述的一种机构演示教学平台,其特征在于：所述驱动轴上还设置有第一链盘，所述上支撑板上端面设有对应第一链盘的第二链盘，第一链盘和第二链盘之间设有链条；所述第二链盘设置在第一传动轴一端，第一传动轴通过第二轴承座水平安装在上支撑板上端面，所述第一传动轴的正下方或正上方设有与其相垂直的第二传动轴，所述第一传动轴与第二传动轴之间通过涡轮蜗杆传动，第二传动轴通过第三轴承座水平安装在上支撑板上端面；

所述第二传动轴一端设有与其同轴线的第一锥齿轮，其另一端连接摆动导杆机构；第二传动轴通过第一锥齿轮连接的第三传动轴，所述第三传动轴通过第四轴承座水平安装在上支撑板上端面，并与第二传动轴相垂直；第三传动轴一端设置与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，另一端设置第三曲柄；所述第三曲柄通过第一连杆连接安装上支撑板上端面的双滑块机构；所述双滑块机构包括第五轴承座、第一滑杆、第二滑杆、第一滑块、第二滑块、第一连杆和第二连杆，所述第一滑杆通过第五轴承座水平安装在上支撑板上端面，第一滑杆与第三传动轴相垂直，第一滑块可滑动地设置在第一滑杆上并通过第一连杆与第三曲柄的活动端连接；第二滑杆固定在第一滑杆远离第三传动轴的一端，并相对竖直设置第二滑杆上方，第二滑块可滑动地设置在第二滑杆上，第一滑块与第二滑块之间可动连接设置第二连杆；

所述摆动导杆机构包括第一立板、第四曲柄、第一导杆、第三连杆和摆动件，所述第一立板垂直设置在上支撑板上端面，并其板面与第二传动轴轴线相垂直；第二传动轴贯穿第一立板并连接第四曲柄，所述第四曲柄一端垂直固定在第二传动轴端部，另一端设有限位块；所述摆动件一端可动连接设置在第一立板顶端，另一端通过第三连杆连接第一导杆摆动件；摆动件与第一立板平行，摆动件中间设有一沿其长度方向设置的长导孔，所述第四曲柄上的限位块对应滑动设置在长导孔内；所述第一导杆通过第六轴承座水平安装在上支撑板上端面；第一导杆中部可动连接第三连杆，其一端设有沿其轴向设置的U型槽；

所述上支撑板上端面上位于摆动导杆机构和双滑块机构之间还设有偏距曲柄滑动机构，所述偏距曲柄滑动机构包括第二立板、第一旋转轮、第二旋转轮、第二导杆、第四连杆和第五连杆，第二立板垂直设置在上支撑板上端面，且其板面正对U型槽并相对第一导杆垂直；所述第一旋转轮和第二旋转轮对称设置在第二立板上端部，并相对第二立板板面平行，第一旋转轮和第二旋转轮之间通过转轴相连；所述第四连杆一端偏心可转动设置第一旋转轮上，其另一端可动连接第二滑块；所述第五连杆一端偏心可转动设置第二旋转轮上并与第四连杆偏心位置对称，第五连杆另一端可动连接第二导杆；所述第二导杆设置第二旋转轮正下方并通过第七轴承座安装在第二立板上，第二导杆相对上支撑板上端面垂直，第二导杆相对第五连杆的一端对应第一导杆U型槽设置；第一导杆和第二导杆共面并相垂直，第一导杆和第二导杆相对方向上均最大行程时，第二导杆能够对应插入第一导杆U型槽内。

5.根据权利要求4所述的一种机构演示教学平台,其特征在于：所述上支撑板设置上轨迹板，上轨迹板平行于第一导杆和第二导杆组成的平面；所述上轨迹板上刻画有分别对应第二导杆和第一导杆相对端部的活动轨迹；上支撑板沿第二导杆、第一导杆方向上设置光栅位移器，所述光栅位移器连接安装在上支撑板的控制器，所述控制器记录第二导杆和第一导杆移动距离数据和对应时间数据，并建立以移动距离数据为Y轴、时间数据为X轴的二维坐标系且通过液晶显示板显示，所述显示板安装在上支撑板上。

6.根据权利要求1所述的一种机构演示教学平台,其特征在于：所述上支撑板和下支撑板之间通过支柱连接；所述上支撑板和下支撑板为透明材质结构。

7.根据权利要求1所述的一种机构演示教学平台,其特征在于：所述上支撑板设有长通孔，所述长通孔对应链条穿过；所述链条相对下支撑板呈45°-90°设置。

8.根据权利要求1所述的一种机构演示教学平台,其特征在于：所述上支撑板上设置对应所述链条的辅助电机，所述辅助电机能够通过安装在其输出端的链盘与所述链条连接，并形成链传动。