CN109697926B - 一种新型平面机构综合实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型平面机构综合实验装置，属于实验教学用具技术领域。本发明包括操作台和实验桌，所述操作台放置在实验桌上；所述操作台包括支架、拼装面板、伸缩杆组，拼装面板下部通过铰轴与支架连接，面板中间通过铰轴与伸缩杆组上端连接，升缩杆组下端通过铰轴与支架连接。本发明可以通过零件自主拼接的方式进行机械结构的创新设计，并通过电机驱动演示平面结构的运动情况，操作方法形象直观、结构巧妙，使用便携，便于安装，方便零件收纳，能够增强学生的自主创新能力，提高学生的动手实践能力，并帮助学生更好的掌握与理解机构运动的相关知识。

Description

一种新型平面机构综合实验装置

技术领域

本发明涉及一种新型平面机构综合实验装置，属于实验教学用具技术领域。

背景技术

自主创新是国家进步的根本动力，对学生进行创新意识以及创新能力的培养是实践教学的重中之重，在对学生进行自主创新能力的培养过程中，一种操作简单、便捷、适应面广泛的机构创新设计试验台则是必不可少的。合理的创新设计试验台一方面能极大的发挥学生的创新思维，另一方面则能锻炼学生的实践动手能力，并能对学生的创新方案进行科学的验证。

目前，涉及的；平面机构创新设计试验台有：一种新型学生自主机构创新设计实验台（201720982854.3）、桌面式机构创新搭接实验装置（201720188310.X）、一种新型学生自主机构创新设计实验台（201510007553）等专利提供了平面机构创新设计实验台，但这些实验装置均存在零件类型简单，工具与零件无法进行统一的收纳管理，实验方案的合理性无法进行验证和无法满足复杂创新方案的实现等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服背景技术的不足，提供一种新型平面机构综合实验装置，可以准确快速地搭建出多种形式复杂的平面创新设计方案的模型，并利用电机驱动进行机构方案合理性验证，拆装操作简单，零件收纳规范。

本发明的技术方案是：一种新型平面机构综合实验装置，包括操作台和实验桌，所述操作台放置在实验桌上；所述操作台包括支架、拼装面板、伸缩杆组，拼装面板下部通过铰轴与支架连接，面板中间通过铰轴与伸缩杆组上端连接，升缩杆组下端通过铰轴与支架连接。

所述拼装面板包括安装架、背板、横向导轨、辊子组件、锁紧组件、纵向滑块组件、电机、软轴、蜗杆、蜗轮、二级铰轴、小齿轮、大齿轮、三级铰轴、曲柄、短铰轴、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、长铰轴、连杆Ⅲ、连杆Ⅳ、带铰滑块；

所述安装架背面左右两边设置有卡槽，安装架正面上方设置有上导槽，安装架正面下方设置有下导槽；

所述背板设置在安装架的背面卡槽中，横向导轨通过辊子组件固定在安装架的上导槽和下导槽中，横向导轨两端安装有锁紧组件，横向导轨可横向移动调节，位置确定后通过锁紧组件进行锁紧，纵向滑块组件设置在横向导轨上，并可沿横向导轨上下移动；

所述电机设置在纵向滑块组件上，蜗杆设置在纵向滑块组件上，软轴左端与电机连接、右端与蜗杆连接，蜗轮通过二级铰轴设置在纵向滑块组件上，并调整纵向滑块组件使蜗轮与蜗杆相互啮合，小齿轮安装在二级铰轴上端并与蜗轮同步转动，大齿轮通过三级铰轴设置在纵向滑块组件上，曲柄设置在三级铰轴的上端并与大齿轮同步转动，连杆Ⅰ通过短铰轴与曲柄连接形成转动副，连杆Ⅱ左端通过短铰轴与连杆Ⅰ的另一端连接形成转动副，连杆Ⅱ中间通过长铰轴与纵向滑块组件连接形成转动副，连杆Ⅱ右端通过短铰轴与连杆Ⅲ连接形成转动副，连杆Ⅲ右端通过短铰轴与连杆Ⅳ连接形成转动副，连杆Ⅳ连接从带铰滑块内部穿过形成移动副，带铰滑块固定连接在纵向滑块组件上。

所述实验桌包括桌面、零件抽屉Ⅰ、零件抽屉Ⅱ、工具抽屉、滑动绘图板、防滑块、框架，所述框架上面安装有桌面、左侧设置有零件抽屉Ⅰ、右侧设置有零件抽屉Ⅱ、中间设置有工具抽屉和滑动绘图板，框架下端四个角安装有防滑块。

所述伸缩杆组包括伸缩杆、伸缩套、卡销、弹簧，所述卡销安装在伸缩杆内部并通过弹簧连接，伸缩套设置在伸缩杆外面。

所述纵向滑块组件包括安装板、固定板、固定螺钉，所述安装板设置在横向导轨的前面，固定板设置在横向导轨的后面，纵向滑块组件通过固定螺钉固定在横向导轨上。

所述安装板上设置有固定螺纹孔、连杆安装孔、凸轮安装孔。

所述背板上设置有数字、标线、定位孔。

所述带铰滑块包括滑块底座、滑块上盖、铰轴、滚子、螺栓、螺钉；所述铰轴安装在滑块底座上，所述滑块上盖和滑块底座通过螺钉连接，所述滚子通过螺栓安装在滑块上盖和滑块底座之间。

本发明的有益效果是：

1、零件规格型式多样，可以满足复杂创新方案模型的搭建；

2、设置小功率电机作为原动件，可以电动驱动机构运动，对创新方案合理性及模型搭建的准确性进行验证；

3、实验装置设计人性化，系统考虑了方案设计、模型搭建、机构运动验证以及零部件归纳整理等方面，使实验操作简单便捷、实验结果直观准确。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的操作台结构示意图；

图3是本发明的操作台安装示意图；

图4是本发明图3中A部分的局部放大的结构示意图；

图5是本发明图3中B部分的局部放大的结构示意图；

图6是本发明的实验桌左侧视角结构示意图；

图7是本发明的实验桌的正前方视角结构示意图；

图8是本发明的实验桌右侧视角结构示意图；

图9是本发明的实验桌部件展开结构示意图；

图10是本发明的安装架结构示意图；

图11是本发明的安装架另一个视角结构示意图；

图12是本发明图11中C部分的局部放大的结构示意图；

图13是本发明图11中D部分的局部放大的结构示意图；

图14是本发明的伸缩杆组结构示意图；

图15是本发明的伸缩杆组局部剖视结构示意图；

图16是本发明图15中E部分的局部放大的结构示意图；

图17是是本发明纵向滑块组件与横向导轨的安装示意图；

图18是是本发明纵向滑块组件与横向导轨另一个视角的安装示意图；

图19是本发明的安装板结构示意图；

图20是本发明的背板结构示意图；

图21是本发明的带铰滑块安装示意图；

图22是本发明的带铰滑块另一个视角安装示意图；

图23是本发明的横向导轨与安装架的安装示意图。

图中：1-操作台，11-支架，12-拼装面板，1201-安装架，12011-卡槽，12012-上导槽，12013-下导槽，1202-背板，12021-数字，12022-标线，12023-定位孔，1203-横向导轨，1204-辊子组件，1205-锁紧组件，1206-纵向滑块组件，12061-安装板，120611-固定螺纹孔，120612-连杆安装孔，120613-凸轮安装孔，12062-固定板，12063-固定螺钉，1207-电机，1208-软轴，1209-蜗杆，1210-蜗轮，1211-二级铰轴，1212-小齿轮，1213-大齿轮，1214-三级铰轴，1215-曲柄，1216-短铰轴，1217-连杆Ⅰ，1218-连杆Ⅱ，1219-长铰轴，1220-连杆Ⅲ，1221-连杆Ⅳ，1222-带铰滑块，12221-滑块底座，12222-滑块上盖，12223-铰轴，12224-滚子，12225-螺栓，12226-螺钉，13-伸缩杆组，131-伸缩杆，132-伸缩套132，133-卡销，134-弹簧，2-实验桌，21-桌面，22-零件抽屉Ⅰ，23-零件抽屉Ⅱ，24-工具抽屉，25-滑动绘图板，26-防滑块，27-框架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1-23所示，一种新型平面机构综合实验装置，包括操作台1和实验桌2，所述操作台1放置在实验桌2上；所述操作台1包括支架11、拼装面板12、伸缩杆组13，拼装面板12下部通过铰轴与支架11连接，面板12中间通过铰轴与伸缩杆组13上端连接，升缩杆组13下端通过铰轴与支架11连接。

进一步地，所述拼装面板12包括安装架1201、背板1202、横向导轨1203、辊子组件1204、锁紧组件1205、纵向滑块组件1206、电机1207、软轴1208、蜗杆1209、蜗轮1210、二级铰轴1211、小齿轮1212、大齿轮1213、三级铰轴1214、曲柄1215、短铰轴1216、连杆Ⅰ1217、连杆Ⅱ1218、长铰轴1219、连杆Ⅲ1220、连杆Ⅳ1221、带铰滑块1222；

所述安装架1201背面左右两边设置有卡槽12011，安装架1201正面上方设置有上导槽12012，安装架1201正面下方设置有下导槽12013；

所述背板1202设置在安装架1201的背面卡槽12011中，横向导轨1203通过辊子组件1204固定在安装架1201的上导槽12012和下导槽12013中，横向导轨1203两端安装有锁紧组件1205，横向导轨1203可横向移动调节，位置确定后通过锁紧组件1205进行锁紧，纵向滑块组件1206设置在横向导轨1203上，并可沿横向导轨1203上下移动；

所述电机1207设置在纵向滑块组件1206上，蜗杆1209设置在纵向滑块组件1206上，软轴1208左端与电机1207连接、右端与蜗杆1209连接，蜗轮1210通过二级铰轴1211设置在纵向滑块组件1206上，并调整纵向滑块组件1206使蜗轮1210与蜗杆1209相互啮合，小齿轮1212安装在二级铰轴1211上端并与蜗轮1210同步转动，大齿轮1213通过三级铰轴1214设置在纵向滑块组件1206上，曲柄1215设置在三级铰轴1214的上端并与大齿轮1213同步转动，连杆Ⅰ1217通过短铰轴1216与曲柄1215连接形成转动副，连杆Ⅱ1218左端通过短铰轴1216与连杆Ⅰ1217的另一端连接形成转动副，连杆Ⅱ1218中间通过长铰轴1219与纵向滑块组件1206连接形成转动副，连杆Ⅱ1218右端通过短铰轴1216与连杆Ⅲ1220连接形成转动副，连杆Ⅲ1220右端通过短铰轴1216与连杆Ⅳ1221连接形成转动副，连杆Ⅳ1221连接从带铰滑块1222内部穿过形成移动副，带铰滑块1222固定连接在纵向滑块组件1206上。

进一步地，所述实验桌2包括桌面21、零件抽屉Ⅰ22、零件抽屉Ⅱ23、工具抽屉24、滑动绘图板25、防滑块26、框架27，所述框架27上面安装有桌面21、左侧设置有零件抽屉Ⅰ22、右侧设置有零件抽屉Ⅱ23、中间设置有工具抽屉24和滑动绘图板25，框架27下端四个角安装有防滑块26。

进一步地，所述伸缩杆组13包括伸缩杆131、伸缩套132、卡销133、弹簧134，所述卡销133安装在伸缩杆131内部并通过弹簧134连接，伸缩套132设置在伸缩杆131外面。

进一步地，所述纵向滑块组件1206包括安装板12061、固定板12062、固定螺钉12063，所述安装板12061设置在横向导轨1203的前面，固定板12062设置在横向导轨1203的后面，纵向滑块组件1206通过固定螺钉12063固定在横向导轨1203上。

进一步地，所述安装板12061上设置有固定螺纹孔120611、连杆安装孔120612、凸轮安装孔120613。

进一步地，所述背板1202上设置有数字12021、标线12022、定位孔12023。

进一步地，所述带铰滑块1222包括滑块底座12221、滑块上盖12222、铰轴12223、滚子12224、螺栓12225、螺钉12226；所述铰轴12223安装在滑块底座12221上，所述滑块上盖12222和滑块底座12221通过螺钉12226连接，所述滚子12224通过螺栓12225安装在滑块上盖12222和滑块底座12221之间。

进一步地，所述实验桌2上安装的零件抽屉Ⅰ22和零件抽屉Ⅱ23的数量与位置可根据实验项目的需要自行调整。

本发明所包含的零件类型有多种规格的齿轮、凸轮、连杆、蜗轮、带轮、链轮，只要安装孔径设计合理，均能在本实验装置上进行使用，均属于本发明的保护范围。

本发明的工作原理是：根据平面机构创新设计方案，调整伸缩杆组13，将拼装面板12调整至合适的角度，以便于完成创新设计方案的搭建，调整伸缩杆组13时，只需将拼装面板12向上抬起后即可自由调整拼装面板12的角度，角度调整合适后，将左右两边的伸缩杆组13上的卡销133按入到伸缩套132的凹槽中便可固定面板。

根据平面机构创新设计方案，调整横向导轨1203的位置，安装好纵向滑块组件1206，并将电机1207设置在纵向滑块组件1206上，纵向滑块组件1206安装在横向导轨1203上，将软轴1208的一端与电机1207进行连接，另一端与蜗杆1209连接，调整下一组横向导轨1203和纵向滑块组件1206的位置，并将蜗杆1209固定在纵向滑块组件1206上，调整蜗轮1210的位置，通过二级铰轴1211将蜗轮1210固定在另一组纵向滑块组件1206上，调整纵向滑块组件1206位置安装在横向导轨1203上，在二级铰轴1211的上面连接小齿轮1212，保证小齿轮1212和蜗轮1210同轴转动，调整大齿轮1213、纵向滑块组件1206、横向导轨1203的位置，将大齿轮1213通过三级铰轴1214安装在纵向滑块组件1206上，调整位置使大齿轮1213和小齿轮1212啮合，纵向滑块组件1206安装在横向导轨1203上，将曲柄1215安装在三级铰轴1214的上面使曲柄1215和大齿轮1213同轴转动，通过短铰轴1216连接连杆Ⅰ1217和曲柄1215，通过短铰轴1216连接连杆Ⅱ1218和连杆Ⅰ1217，根据平面机构创新设计方案调整长铰轴1219、纵向滑块组件1206的位置，并将长铰轴1219安装在纵向滑块组件1206，将纵向滑块组件1206安装在横向导轨1203上，通过短铰轴1216连接连杆Ⅲ1220和连杆Ⅱ1218，通过短铰轴1216连接连杆Ⅳ1221和连杆Ⅲ1220，将连杆Ⅳ1221安装在带铰滑块1222的内部，并调整带铰滑块1222、纵向滑块组件1206和横向导轨1203的位置，将带铰滑块1222固定在纵向滑块组件1206上，将纵向滑块组件1206固定在横向导轨1203上，横向导轨1203通过调整锁紧组件1205便可固定。完成平面机构创新设计方案的搭建后即可向电机1207通电，可对创新设计方案中各个构件的运动情况进行相应的运动仿真分析与验证工作。

根据平面机构创新设计方案，需要对方案简图进行绘制分析时，可将滑动绘图板25打开进行操作，绘制结束后将滑动绘图板25推回原位。

根据平面机构创新设计方案，完成方案的搭建与仿真分析后便可将零部件拆除收纳，根据零件的类型与规格可分别收纳进实验桌2左右两侧的零件抽屉Ⅰ22和零件抽屉Ⅱ23中，拆装工具可收纳进工具抽屉24。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种新型平面机构综合实验装置，其特征在于：包括操作台（1）和实验桌（2），所述操作台（1）放置在实验桌（2）上；所述操作台（1）包括支架（11）、拼装面板（12）、伸缩杆组（13），拼装面板（12）下部通过铰轴与支架（11）连接，面板（12）中间通过铰轴与伸缩杆组（13）上端连接，升缩杆组（13）下端通过铰轴与支架（11）连接；

所述拼装面板（12）包括安装架（1201）、背板（1202）、横向导轨（1203）、辊子组件（1204）、锁紧组件（1205）、纵向滑块组件（1206）、电机（1207）、软轴（1208）、蜗杆（1209）、蜗轮（1210）、二级铰轴（1211）、小齿轮（1212）、大齿轮（1213）、三级铰轴（1214）、曲柄（1215）、短铰轴（1216）、连杆Ⅰ（1217）、连杆Ⅱ（1218）、长铰轴（1219）、连杆Ⅲ（1220）、连杆Ⅳ（1221）、带铰滑块（1222）；

所述安装架（1201）背面左右两边设置有卡槽（12011），安装架（1201）正面上方设置有上导槽（12012），安装架（1201）正面下方设置有下导槽（12013）；

所述背板（1202）设置在安装架（1201）的背面卡槽（12011）中，横向导轨（1203）通过辊子组件（1204）固定在安装架（1201）的上导槽（12012）和下导槽（12013）中，横向导轨（1203）两端安装有锁紧组件（1205），纵向滑块组件（1206）设置在横向导轨（1203）上；

所述电机（1207）设置在纵向滑块组件（1206）上，蜗杆（1209）设置在纵向滑块组件（1206）上，软轴（1208）左端与电机（1207）连接、右端与蜗杆（1209）连接，蜗轮（1210）通过二级铰轴（1211）设置在纵向滑块组件（1206）上，蜗轮（1210）与蜗杆（1209）相互啮合，小齿轮（1212）安装在二级铰轴（1211）上端并与蜗轮（1210）同步转动，大齿轮（1213）通过三级铰轴（1214）设置在纵向滑块组件（1206）上，曲柄（1215）设置在三级铰轴（1214）的上端并与大齿轮（1213）同步转动，连杆Ⅰ（1217）通过短铰轴（1216）与曲柄（1215）连接形成转动副，连杆Ⅱ（1218）左端通过短铰轴（1216）与连杆Ⅰ（1217）的另一端连接形成转动副，连杆Ⅱ（1218）中间通过长铰轴（1219）与纵向滑块组件（1206）连接形成转动副，连杆Ⅱ（1218）右端通过短铰轴（1216）与连杆Ⅲ（1220）连接形成转动副，连杆Ⅲ（1220）右端通过短铰轴（1216）与连杆Ⅳ（1221）连接形成转动副，连杆Ⅳ（1221）连接从带铰滑块（1222）内部穿过形成移动副，带铰滑块（1222）固定连接在纵向滑块组件（1206）上；

所述纵向滑块组件（1206）包括安装板（12061）、固定板（12062）、固定螺钉（12063），所述安装板（12061）设置在横向导轨（1203）的前面，固定板（12062）设置在横向导轨（1203）的后面，纵向滑块组件（1206）通过固定螺钉（12063）固定在横向导轨（1203）上；

所述安装板（12061）上设置有固定螺纹孔（120611）、连杆安装孔（120612）、凸轮安装孔（120613）；

所述背板（1202）上设置有数字（12021）、标线（12022）、定位孔（12023）；

所述带铰滑块（1222）包括滑块底座（12221）、滑块上盖（12222）、铰轴（12223）、滚子（12224）、螺栓（12225）、螺钉（12226）；所述铰轴（12223）安装在滑块底座（12221）上，所述滑块上盖（12222）和滑块底座（12221）通过螺钉（12226）连接，所述滚子（12224）通过螺栓（12225）安装在滑块上盖（12222）和滑块底座（12221）之间。

2.根据权利要求1所述的新型平面机构综合实验装置，其特征在于：所述实验桌（2）包括桌面（21）、零件抽屉Ⅰ（22）、零件抽屉Ⅱ（23）、工具抽屉（24）、滑动绘图板（25）、防滑块（26）、框架（27），所述框架（27）上面安装有桌面（21）、左侧设置有零件抽屉Ⅰ（22）、右侧设置有零件抽屉Ⅱ（23）、中间设置有工具抽屉（24）和滑动绘图板（25），框架（27）下端四个角安装有防滑块（26）。

3.根据权利要求1所述的新型平面机构综合实验装置，其特征在于：所述伸缩杆组（13）包括伸缩杆（131）、伸缩套（132）、卡销（133）、弹簧（134），所述卡销（133）安装在伸缩杆（131）内部并通过弹簧（134）连接，伸缩套（132）设置在伸缩杆（131）外面。