CN108597345B - 一种便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，包括手提箱、支撑架、转盘组件、投币器、控制器和曲柄摇杆机构演示装置，所述转盘组件和曲柄摇杆机构演示装置与支撑架均为可拆卸连接，所述支撑架、转盘组件、投币器、控制器和曲柄摇杆机构演示装置可同时收纳到手提箱内。本发明的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，可以进行带传动演示、齿轮传动演示和曲柄摇杆及扇面组件演示，使用时可以将各部件进行组装，再通过投币和转盘得到随机选择结果，转动到指定结果时向控制器发送演示启动信号，增加趣味性，使用完毕后可以将曲柄摇杆机构和转盘组件从支撑架上拆卸下来，与支撑架一起放入手提箱内收纳，节省空间且便于携带。

Description

一种便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置

技术领域

本发明涉及教学教具领域，具体涉及一种便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置。

背景技术

机械机构是机械原理课程中的一项重要内容，但是传统的机械原理机构的教具结构过于简单，演示效果较差，不能直观的演示各种机构的应用效果，尤其是不能演示各种机构间简单组合后的应用效果，且演示效果乏味。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有趣味性的综合各种机械结构的机构演示装置，且操作方便，便于收纳。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，包括手提箱、支撑架、转盘组件、投币器、控制器和曲柄摇杆机构演示装置，所述转盘组件和曲柄摇杆机构演示装置与支撑架均为可拆卸连接，所述支撑架、转盘组件、投币器、控制器和曲柄摇杆机构演示装置可同时收纳到手提箱内；

所述投币器用于在接收到硬币后向控制器发送转盘启动信号，所述控制器用于在接收到转盘启动信号后启动转盘组件，转盘组件启动后转盘转动，转盘的转动时间由控制器随机确定，转盘停止后达到指定转盘结果时向控制器发送演示启动信号，所述控制器用于在接收到演示启动信号后启动曲柄摇杆机构演示装置；

所述曲柄摇杆机构演示装置包括底板、支撑架、两组曲柄摇杆组件和扇面组件，所述底板安装在支撑架的上方，所述机架安装在底板的上方，所述机架由前竖直板、后竖直板和一块水平板组成π形，所述每组曲柄摇杆组件均包括转动轴、曲柄、连杆、摇杆和定位轴，所述转动轴和定位轴垂直的安装在前竖直板和后竖直板上，所述摇杆的下端安装在定位轴上，所述两组曲柄摇杆组件通过转动轴和定位轴安装在前面的前竖直板和后竖直板上且关于前竖直板左右对称，所述机架内安装有驱动转动轴的驱动装置，所述扇面组件与机架分别位于曲柄摇杆组件的两侧且所述两个摇杆分别与扇面组件的左右两边固定连接。

进一步的，所述扇面组件包括两个半扇面和一块连接片，所述两个半扇面分别包括多块长条形叶片，所述两个半扇面的叶片分别叠放在一起且所述两个半扇面的叶片的下端分别铰接在两根定位轴上，所述叶片的下部设置有圆柱形凸台和弧形滑道且相邻两层的叶片上的凸台和弧形滑道的位置相反，所述下层的叶片的凸台正好位于相邻的上层的叶片的弧形滑道内，所述连接片位于两个半扇面的顶层且所述连接片的下端同时安装在两根定位轴上,所述连接片的下部设置有两个左右对称且与相邻的两块叶片上的凸台相对应的弧形滑道，所述两个摇杆分别与扇面组件左右两边的叶片固定连接。

进一步的，所述机架的左右两侧设置有夹紧机架的直角形第一支撑架，所述第一支撑架通过螺栓安装在底板上且所述第一支撑架将机架固定在底板上，所述机架的水平板通过螺栓与前竖直板和后竖直板固定连接，所述扇面组件的前面设置有第二支撑架，所述后竖直板的外侧设置有盖板，所述定位轴的两端分别安装在前竖直板和后竖直板上，并由盖板盖住限位。

进一步的，所述驱动转动轴的驱动装置包括两个外啮合且平行于竖直板的齿轮，所述两个齿轮分别安装在两根转动轴上，其中一根转动轴从后竖直板伸出后并连接动力装置，另一根转动轴通过轴承安装在前竖直板和后竖直板上。本实施例中，右转动轴连接动力装置，左转动轴通过轴承安装在前竖直板和后竖直板上。

进一步的，所述动力装置为从动带轮，所述从动带轮通过皮带或链条与驱动带轮连接，所述驱动带轮安装在第一驱动电机上，所述第一驱动电机连接变频器。

进一步的，所述底板安装在支撑架上表面右侧，平面板安装在支撑架上表面左侧，所述支撑架分为上下两层且所述支撑架的上层通过固定安装在中间的挡板分为左右两部分，所述底板安装在支撑架的右半部分的顶面，所述第一驱动电机和驱动带轮分别安装在挡板的两侧，所述底板与平面板之间留有间隙，所述驱动带轮和从动带轮之间的皮带穿过间隙，所述控制第一驱动电机的变频器固定安装在第一侧板上，所述第一侧板固定安装在支撑架的右半部分。

进一步的，所述转盘组件包括第二电机、转盘和指针，所述支撑架的左端设置有相互平行的第二侧板和第三侧板，所述第二电机垂直安装在第二侧板的内侧并穿过第三侧板，所述转盘位于第二侧板的外侧且安装在第二电机上，所述投币器安装在第二侧板的内侧并穿过第三侧板，所述第二侧板安装在第三侧板上且第二侧板与第三侧板之间的距离可调节，所述第三侧板固定安装于支撑架左半部分上层，所述转盘外侧面分布有若干颜色不同的区域，指定区域背面设置有磁性片，指针一端固定在转盘轴心，另一端指向转盘外侧表面，第三侧板上与指针相对的位置上设置有磁性金属接近开关传感器，所述转盘转动结束后，指针指向指定区域时，指定区域背面的磁性片与磁性金属接近开关传感器接触，磁性金属接近开关传感器向控制器发送演示启动信号。

进一步的，所述支撑架放置在手提箱内，所述手提箱包括箱盖和箱体，所述箱体的下层放置有EVA泡棉。

进一步的，所述机架、支撑架和手提箱均采用铝合金材质。

本发明的有益效果为：本发明的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，可以进行带传动演示、齿轮传动演示和曲柄摇杆及扇面组件演示，使用时可以将曲柄摇杆机构演示装置、转盘组件和动力装置安装到支撑架上，再通过投币和转盘得到随机选择结果，转动到指定结果时向控制器发送演示启动信号，增加趣味性，使用完毕后可以将曲柄摇杆机构和转盘组件从支撑架上拆卸下来，与支撑架一起放入手提箱内收纳，节省空间且便于携带。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图(不含手提箱)；

图2为曲柄摇杆机构演示装置结构示意图(不含扇面组件和驱动装置)；

图3为扇面组件和驱动装置示意图；

图4为扇面组件的主视图；

图5为半扇面的结构示意图；

图6为机架的结构示意图；

图7为本发明的收纳状态示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底板，2、摇杆，3、定位轴，4、连杆，5、叶片，501弧形滑道，502、凸台，6、前竖直板，7、曲柄，8、右转动轴，9、连接片，10、水平版，11、从动带轮，12、左转动轴，13、齿轮，14、后竖直板，15、盖板，16、第一支撑架，17、皮带，18、平面板，19、转盘，20、投币器，21、支撑架，22、第二侧板，23、挡板，24、第二支撑架，25、轴承，26、驱动带轮，27、第一驱动电机、第一驱动电机，28、变频器，29、第一侧板，30、第二电机，31、第三侧板，32、箱盖，33、箱体，34、EVA泡棉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图6所示，一种便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，包括手提箱、支撑架21、转盘组件、投币器20、控制器和曲柄摇杆机构演示装置，所述转盘组件和曲柄摇杆机构演示装置与支撑架21均为可拆卸连接，所述支撑架21、转盘组件、投币器20、控制器和曲柄摇杆机构演示装置可同时收纳到手提箱内；

所述投币器20用于在接收到硬币后向控制器发送转盘启动信号，所述控制器用于在接收到转盘启动信号后启动转盘组件，转盘组件启动后转盘转动，转盘的转动时间由控制器随机确定，转盘停止后达到指定转盘结果时向控制器发送演示启动信号，所述控制器用于在接收到演示启动信号后启动曲柄摇杆机构演示装置；

所述曲柄摇杆机构演示装置包括底板1、支撑架21、两组曲柄摇杆组件和扇面组件，所述底板1安装在支撑架21的上方，所述机架安装在底板1的上方，所述机架由前竖直板6、后竖直板14和一块水平板10组成π形，所述每组曲柄摇杆组件均包括转动轴、曲柄7、连杆4、摇杆2和定位轴3，所述转动轴和定位轴3垂直的安装在前竖直板6和后竖直板14上，所述摇杆2的下端安装在定位轴3上，所述两组曲柄摇杆组件通过转动轴和定位轴3安装在前面的前竖直板6和后竖直板14上且关于前竖直板6左右对称，所述机架内安装有驱动转动轴的驱动装置，所述扇面组件与机架分别位于曲柄摇杆组件的两侧且所述两个摇杆2分别与扇面组件的左右两边固定连接。

进一步的，所述扇面组件包括两个半扇面和一块连接片9，所述两个半扇面分别包括多块长条形叶片5，所述两个半扇面的叶片5分别叠放在一起且所述两个半扇面的叶片5的下端分别铰接在两根定位轴3上，所述叶片5的下部设置有圆柱形凸台502和弧形滑道501且相邻两层的叶片5上的凸台502和弧形滑道501的位置相反，所述下层的叶片5的凸台502正好位于相邻的上层的叶片5的弧形滑道501内，所述连接片9位于两个半扇面的顶层且所述连接片9的下端同时安装在两根定位轴3上,所述连接片9的下部设置有两个左右对称且与相邻的两块叶片5上的凸台502相对应的弧形滑道501，所述两个摇杆2分别与扇面组件左右两边的叶片5固定连接。

进一步的，所述机架的左右两侧设置有夹紧机架的直角形第一支撑架16，所述第一支撑架16通过螺栓安装在底板1上且所述第一支撑架16将机架固定在底板1上，所述机架的水平板10通过螺栓与前竖直板6和后竖直板14固定连接，所述扇面组件的前面设置有第二支撑架24，所述后竖直板14的外侧设置有盖板15，所述定位轴3的两端分别安装在前竖直板6和后竖直板14上，并由盖板15盖住限位。

进一步的，所述驱动转动轴的驱动装置包括两个外啮合且平行于竖直板6的齿轮11，所述两个齿轮11分别安装在两根转动轴上，其中一根转动轴从后竖直板14伸出后并连接动力装置，另一根转动轴通过轴承安装在前竖直板6和后竖直板14上。本实施例中，右转动轴8连接动力装置，左转动轴12通过轴承安装在前竖直板6和后竖直板14上。

进一步的，所述动力装置为从动带轮11，所述从动带轮11通过皮带17或链条与驱动带轮26连接，所述驱动带轮26安装在第一驱动电机27上，所述第一驱动电机27连接变频器28。

进一步的，所述底板1安装在支撑架21上表面右侧，平面板18安装在支撑架21上表面左侧，所述支撑架21分为上下两层且所述支撑架21的上层通过固定安装在中间的挡板23分为左右两部分，所述底板1安装在支撑架21的右半部分的顶面，所述第一驱动电机27和驱动带轮26分别安装在挡板23的两侧，所述底板1与平面板18之间留有间隙，所述驱动带轮26和从动带轮11之间的皮带17穿过间隙，所述控制第一驱动电机27的变频器28固定安装在第一侧板29上，所述第一侧板29固定安装在支撑架21的右半部分。

进一步的，所述转盘组件包括第二电机30、转盘19和指针，所述支撑架21的左端设置有相互平行的第二侧板22和第三侧板31，所述第二电机30垂直安装在第二侧板22的内侧并穿过第三侧板31，所述转盘19位于第二侧板22的外侧且安装在第二电机30上，所述投币器20安装在第二侧板22的内侧并穿过第三侧板31，所述第二侧板22安装在第三侧板上31上且第二侧板22与第三侧板之间的距离可调节，所述第三侧板31固定安装于支撑架21左半部分上层，所述转盘外侧面分布有若干颜色不同的区域，指定区域背面设置有磁性片，指针一端固定在转盘轴心，另一端指向转盘外侧表面，第三侧板31上与指针相对的位置上设置有磁性金属接近开关传感器，所述转盘转动结束后，指针指向指定区域时，指定区域背面的磁性片与磁性金属接近开关传感器接触，磁性金属接近开关传感器向控制器发送演示启动信号。

进一步的，所述支撑架21放置在手提箱内，所述手提箱包括箱盖32和箱体33，所述箱体33的下层放置有EVA泡棉34。

进一步的，所述机架、支撑架21和手提箱均采用铝合金材质。

本实施例中，控制器采用PLC，转盘外侧表面交错设置有多个红色区域和黄色区域，其中，红色区域对应的转盘背面设置有铁片，黄色区域对应的转盘背面没有铁片，使用时，将曲柄摇杆机构、转盘组件组装到机架上，将所述便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置安装完成后并通电，在投币器内投入一枚硬币后，投币器向PLC发送转盘启动信号，PLC控制第二电机带动转盘转动，待转盘停止转动后，固定在转盘上方的指针若指在红色区域，则安装在转盘背面第二侧板上的传感器会感应到铁片并发出演示启动信号，PLC接收演示启动信号后第一驱动电机开始启动，曲柄摇杆机构开始动作，若指针指在黄色区域，则感应器无法感应铁片，传感器不发送演示启动信号，则曲柄摇杆机构不进行演示。

由于两组曲柄摇杆组件的摇杆关于竖直板左右对称，所以两组曲柄摇杆组件在相互外啮合的齿轮驱动作用下，两个摇杆的运动始终关于竖直板左右对称，而每个摇杆分别与一个半扇面最底层的叶片固定连接，两个半扇面顶层的叶片通过连接片连接且两个半扇面分别安装在对应摇杆的定位轴上，所以所述摇杆的摆动带动扇面组件两边的叶片做同步摆动，扇面组件两边的叶片摆动又会通过凸台和弧形滑道带动相邻的叶片摆动，两个半扇面在中间连接片的作用下使得扇面组件的中间保持固定，进而实现两个半扇面分别绕各自的定位轴做打开和关闭的动作。

如图7所示，可以使用完毕后，将曲柄摇杆机构和转盘组件从机架上拆卸下来，所述便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置收纳时可拆解的部件包括摇杆、定位轴、连杆、叶片、竖直板、曲柄、转动轴、水平板、从动带轮、齿轮、连接片、盖板、第一支撑架、第二支撑架、驱动带轮，拆卸后将零部件与机架一起放入手提箱内收纳，节省空间且便携。

本发明的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，可以进行带传动演示、齿轮传动演示和曲柄摇杆及扇面组件演示，使用时可以将曲柄摇杆机构演示装置、转盘组件和动力装置安装到支撑架上，再通过投币和转盘得到随机选择结果，转动到指定结果时向控制器发送演示启动信号，增加趣味性，使用完毕后可以将曲柄摇杆机构和转盘组件从支撑架上拆卸下来，与支撑架一起放入手提箱内收纳，节省空间且便于携带。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，包括手提箱、支撑架(21)、转盘组件、投币器(20)、控制器和曲柄摇杆机构演示装置，所述转盘组件和曲柄摇杆机构演示装置与支撑架(21)均为可拆卸连接，所述支撑架(21)、转盘组件、投币器(20)、控制器和曲柄摇杆机构演示装置可同时收纳到手提箱内；

所述投币器(20)用于在接收到硬币后向控制器发送转盘启动信号，所述控制器用于在接收到转盘启动信号后启动转盘组件，转盘组件启动后转盘转动，转盘的转动时间由控制器随机确定，转盘停止后达到指定转盘结果时向控制器发送演示启动信号，所述控制器用于在接收到演示启动信号后启动曲柄摇杆机构演示装置；

所述曲柄摇杆机构演示装置包括底板(1)、支撑架(21)、两组曲柄摇杆组件和扇面组件，所述底板(1)安装在支撑架(21)的上方，机架安装在底板(1)的上方，所述机架由前竖直板(6)、后竖直板(14)和一块水平板(10)组成π形，所述每组曲柄摇杆组件均包括转动轴、曲柄(7)、连杆(4)、摇杆(2)和定位轴(3)，所述转动轴和定位轴(3)垂直的安装在前竖直板(6)和后竖直板(14)上，所述摇杆(2)的下端安装在定位轴(3)上，所述两组曲柄摇杆组件通过转动轴和定位轴(3)安装在前面的前竖直板(6)和后竖直板(14)上且关于前竖直板(6)左右对称，所述机架内安装有驱动转动轴的驱动装置，所述扇面组件与机架分别位于曲柄摇杆组件的两侧且所述两个摇杆(2)分别与扇面组件的左右两边固定连接；

所述扇面组件包括两个半扇面和一块连接片(9)，所述两个半扇面分别包括多块长条形叶片(5)，所述两个半扇面的叶片(5)分别叠放在一起且所述两个半扇面的叶片(5)的下端分别铰接在两根定位轴(3)上，所述叶片(5)的下部设置有圆柱形凸台(502)和弧形滑道(501)且相邻两层的叶片(5)上的凸台(502)和弧形滑道(501)的位置相反，所述下层的叶片(5)的凸台(502)正好位于相邻的上层的叶片(5)的弧形滑道(501)内，所述连接片(9)位于两个半扇面的顶层且所述连接片(9)的下端同时安装在两根定位轴(3)上,所述连接片(9)的下部设置有两个左右对称且与相邻的两块叶片(5)上的凸台(502)相对应的弧形滑道(501)，所述两个摇杆(2)分别与扇面组件左右两边的叶片(5)固定连接。

2.如权利要求1所述的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，所述机架的左右两侧设置有夹紧机架的直角形第一支撑架(16)，所述第一支撑架(16)通过螺栓安装在底板(1)上且所述第一支撑架(16)将机架固定在底板(1)上，所述机架的水平板(10)通过螺栓与前竖直板(6)和后竖直板(14)固定连接，所述扇面组件的前面设置有第二支撑架(24)，所述后竖直板(14)的外侧设置有盖板(15)，所述定位轴(3)的两端分别安装在前竖直板(6)和后竖直板(14)上，并由盖板(15)盖住限位。

3.如权利要求1至2任一项所述的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，所述驱动转动轴的驱动装置包括两个外啮合且平行于竖直板(6)的齿轮(11)，所述两个齿轮(11)分别安装在两根转动轴上，其中一根转动轴从后竖直板(14)伸出后并连接动力装置，另一根转动轴通过轴承安装在前竖直板(6)和后竖直板(14)上。

4.如权利要求3所述的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，所述动力装置为从动带轮(11)，所述从动带轮(11)通过皮带(17)或链条与驱动带轮(26)连接，所述驱动带轮(26)安装在第一驱动电机(27)上，所述第一驱动电机(27)连接变频器(28)。

5.如权利要求4所述的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，所述底板(1)安装在支撑架(21)上表面右侧，平面板(18)安装在支撑架(21)上表面左侧，所述支撑架(21)分为上下两层且所述支撑架(21)的上层被固定安装在中间的挡板(23)分为左右两部分，所述底板(1)安装在支撑架(21)的右半部分的顶面，所述第一驱动电机(27)和驱动带轮(26)分别安装在挡板(23)的两侧，所述底板(1)与平面板(18)之间留有间隙，所述驱动带轮(26)和从动带轮(11)之间的皮带(17)穿过间隙，所述控制第一驱动电机(27)的变频器(28)固定安装在第一侧板(29)上，所述第一侧板(29)固定安装在支撑架(21)的右半部分。

6.如权利要求5所述的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，所述转盘组件包括第二电机(30)、转盘(19)和指针，所述支撑架(21)的左端设置有相互平行的第二侧板(22)和第三侧板(31)，所述第二电机(30)垂直安装在第二侧板(22)的内侧并穿过第三侧板(31)，所述转盘(19)位于第二侧板(22)的外侧且安装在第二电机(30)上，所述投币器(20)安装在第二侧板(22)的内侧并穿过第三侧板(31)，所述第二侧板(22)安装在第三侧板上(31)上且第二侧板(22)与第三侧板之间的距离可调节，所述第三侧板(31)固定安装于支撑架(21)左半部分上层，所述转盘外侧面分布有若干颜色不同的区域，指定区域背面设置有磁性片，指针一端固定在转盘轴心，另一端指向转盘外侧表面，第三侧板(31)上与指针相对的位置上设置有磁性金属接近开关传感器，所述转盘转动结束后，指针指向指定区域时，指定区域背面的磁性片与磁性金属接近开关传感器接触，磁性金属接近开关传感器向控制器发送演示启动信号。

7.如权利要求5或6所述的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，所述支撑架(21)放置在手提箱内，所述手提箱包括箱盖(32)和箱体(33)，所述箱体(33)的下层放置有EVA泡棉(34)。

8.如权利要求7所述的便携式寓教于乐的机械原理机构演示装置，其特征在于，所述机架、支撑架(21)和手提箱均采用铝合金材质。