CN110880272A - 一种新型综合性演示教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型综合性演示教具，包括固定台、旋转机构、提升机构、演示机构和控制机构，所述旋转机构、提升机构和控制机构设置在固定台上；所述提升机构位于旋转机构的一侧；所述演示机构固定在底座上，所述控制机构用以控制旋转机构、提升机构和演示机构进行相应的动作。通过旋转机构将被选中演示机构转到提升机构的正上方，然后在提升机构的带动下提升到一定高度，进行演示；提升机构为每个演示机构提供电源，使得每种演示机构在演示过程中，都能够进行自动控制；本发明提供的综合性演示教具，将机械和自动控制结合起来，更能激发学生的学习兴趣。

Description

一种新型综合性演示教具

技术领域

本发明涉及教学教具技术领域，特别是涉及一种新型综合性演示教具。

背景技术

现阶段，高职教育更加强化了学生实践动手能力的培养，所以对教具的要求也越来越高，技能。对于机械机电类专业的学生来说，对教具的要求是技能学习专业基础知识，还能提高学生专业能力素养、实践动手能力及创新能力。

在我们学习《机械设计》、《机械原理》课程过程中，老师在讲解各种传动机构时，往往拿最简单的教具或者是直接讲解理论，认识非常不直观。而一些教学仪器公司设计的综合实训装置价格较贵、占用空间也很大，不方便每个学生单独进行操作训练。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型综合性演示教具，该教具组成构件丰富、整体体积小，节省空间，能帮助学生比较直观的学习传动机构、了解传动机构的工作原理，大大提高了学习兴趣。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型综合性演示教具，包括固定台、旋转机构、提升机构、演示机构和控制机构，所述旋转机构、提升机构和控制机构设置在固定台上；所述旋转机构包括支座和沿支座上下分布的两层旋转机构；所述旋转机构包括旋转电机、转轴和旋转件；所述旋转电机通过电机支架固定在支座上；所述转轴通过联轴器与旋转电机的输出轴相连接；所述旋转件通过顶丝与转轴连接；所述旋转件为若干个，沿转轴对称分布；

所述提升机构位于旋转机构的一侧；所述提升机构包括提升电机、滚珠丝杆和上升平台；所述提升电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆相连接，所述滚珠丝杆上的丝杆螺母通过螺栓与上升平台连接；所述上升平台上设有两个铜片，所述两个铜片为演示机构的电源正负极；所述控制机构用以控制旋转机构、提升机构和演示机构进行相应的动作；

所述演示机构固定在底座上，所述底座放置于旋转机构的旋转件上；所述底座上设有与上升平台相匹配铜片，底座上的铜片与上升平台的铜片形成闭合电路，用于驱动底座上电机进行动作。

进一步的，所述旋转件的外沿设有挡板。

进一步的，所述演示机构包括带传动机构、齿轮传动机构、齿轮减速机构、链传动机构、凸轮机构、曲柄滑块机构和涡轮蜗杆机构；所述演示机构包括但不限于以上几种传动机构。

进一步的，所述带传动机构包括主动轮一、从动轮一、张紧轮、同步带和直流电机组成；所述主动轮一、从动轮一和张紧轮分别通过固定件一固定在底座上；所述主动轮一、从动轮一和张紧轮通过连接轴与固定件一相连接；所述直流电机的输出轴通过联轴器与主动轮一的连接轴相连接；所述从动轮一、主动轮一通过同步带连接；所述张紧轮用于实现同步带的压紧。

进一步的，所述齿轮传动机构包括齿轮一、固定件二、电机和底座；所述齿轮一共四个，通过顶丝固定在固定件二的四个转轴上，其中四个齿轮一在固定件二上错落分布，且相邻齿轮一之间相互啮合；所述电机位于固定件二的后侧，所述电机的输出轴和最右侧的转轴通过联轴器相连；在电机的驱动下，驱动最右侧的齿轮一转动，进而带动其它三个齿轮一传动，达到演示的效果。

进一步的，所述齿轮减速机构包括两个模数相同的齿轮二和齿轮三、滑移齿轮和电机一；所述齿轮二和齿轮三位于滑移齿轮的下方；所述齿轮二和齿轮三通过齿轮轴固定在两侧的平键上；所述平键通过固定件三与底座连接固定；所述滑移齿轮通过主轴滑动连接在平键的上方；所述底座上还设有电机一，所述电机一通过联轴器与齿轮二和齿轮三的齿轮轴相连接；通过拨动滑移齿轮改变滑移齿轮与齿轮二和齿轮三的组合，进而产生不同的传动比，从而产生变速变距，实现齿轮减速箱的演示效果。

进一步的，所述链传动包括主动轮二、从动轮二、固定件四、传动链和电机二；所述主动轮二、从动轮二通过轴与固定件四连接，所述传动链与主动轮二和从动轮二啮合连接；所述电机二位于固定件四的后侧，通过联轴器与主动轮二相连接；电机二带动主动轮二转动，在传动链的传动下带动从动轮二转动，进而实现链传动机构的演示效果。

进一步的，所述凸轮机构包括凸轮、从动件、电机三和机架；所述凸轮通过主轴与机架相连；主轴的另一端通过键连接有齿轮四；所述从动件由活塞和直线轴承构成；所述直线轴承过盈配合在机架上；所述凸轮位于活塞的下方；所述机架通过顶丝固定在底座上；所述电机三位于底座上，所述电机三的输出轴与齿轮四啮合连接；通过齿轮四与电机三啮合传递转矩、通过凸轮带动活塞进而实现等速转动从而实现凸轮机构的演示效果。

进一步的，所述曲柄滑块机构由主动杆、从动杆、滑块和电机组成；所述电机的输出轴穿过固定件五与主动杆的一端相接；所述主动杆的另一端与从动杆的一端铰接；所述从动杆的另一端与滑块铰接连接；所述滑块滑动连接在上下两个滑动轴上；所述滑动轴的两端固定在固定件五上；所述固定件五通过螺丝固定在底座上；通过电机带动主动杆旋转，从动杆带动滑块沿滑动轴做往复运动。

进一步的，所述涡轮蜗杆机构包括涡轮、蜗杆、电机和支撑架；所述涡轮通过转轴固定在支撑架上；所述蜗杆可旋转设置在支撑架上；所述蜗杆和涡轮相啮合；所述蜗杆的一端与电机的输出轴通过联轴器连接；电机带动蜗杆转动，进而带动涡轮实现两空间交错轴的传动，从而达到演示效果。

本发明的有益效果体现在：

（1）本发明提供的综合性演示教具，将将齿轮传动、带传动、丝杠螺母传动等多种典型传动机构组合到一起，使学生能够将知识点承上启下的贯穿起来学习；

（2）本发明提供的综合性演示教具，通过旋转机构将被选中演示机构转到提升机构的正上方，然后在提升机构的带动下提升到一定高度，进行演示；提升机构为每个演示机构提供电源，使得每种演示机构在演示过程中，都能够进行自动控制；

（3）本发明提供的综合性演示教具，将机械和自动控制结合起来，更能激发学生的学习兴趣；

（4）该教具组成构件丰富、整体体积小，节省空间，能帮助学生比较直观的学习传动机构、了解传动机构的工作原理。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，其中：

图1是本发明综合性演示教具的俯视图。

图2是本发明综合性演示教具的组成结构示意图。

图3是底座的侧视图。

图4是带传动机构示意图。

图5是齿轮传动机构示意图。

图6是齿轮减速机构示意图。

图7是链传动机构示意图。

图8是凸轮机构的主视图。

图9是凸轮机构的侧视图。

图10是曲柄滑块机构的示意图。

图11是蜗轮蜗杆机构的示意图。

图12是本发明综合性演示教具的电气控制原理图。

图中：1-固定台，2-旋转机构，2-1-支座，2-2-旋转电机，2-3-转轴，2-4-旋转件，2-5-电机支架，2-6-挡板，3-提升机构，3-1-滚珠丝杆，3-2-提升电机，3-3-上升平台，3-4-联轴器，3-5-铜片，4-演示机构，4-1-1-主动轮一，4-1-2-从动轮一，4-1-3-张紧轮，4-1-4-固定件一，4-1-5-连接轴，4-1-6-同步带，4-1-7-直流电机，4-2-1-齿轮一，4-2-2-固定件二，4-3-1-齿轮二，4-3-2-齿轮三，4-3-3-滑移齿轮，4-3-4-平键，4-3-5-主轴，4-3-6-电机一，4-3-7-固定件二，4-4-1-主动轮二，4-4-2-从动轮二，4-4-3-固定件四，4-4-4-传动链，4-4-5-电机二，4-5-1-凸轮，4-5-2-机架，4-5-3-活塞，4-5-4-直线轴承，4-5-5-齿轮四，4-5-6-电机三，4-6-1-主动杆，4-6-2-从动杆，4-6-3-固定件五，4-6-4-滑块，5-控制机构，6-底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种新型综合性演示教具，结构如图1和图2所示，包括固定台1、旋转机构2、提升机构3、演示机构4和控制机构5，旋转机构2、提升机构3和控制机构4设置在固定台1上；旋转机构2包括支座2-1和沿支座2-1上下分布的两层旋转机构；旋转机构包括旋转电机2-2、转轴2-3和旋转件2-4；旋转电机2-2通过电机支架2-5固定在支座2-1上；转轴2-3通过联轴器与旋转电机2-2的输出轴相连接；旋转件2-4通过顶丝与转轴2-3连接；旋转件2-4为若干个，沿转轴2-3对称分布；

其中，提升机构3位于旋转机构2的一侧；提升机构3包括提升电机3-2、滚珠丝杆3-1和上升平台3-3；提升电机3-2的输出轴通过联轴器3-4与滚珠丝杆3-1相连接，滚珠丝杆3-1上的丝杆螺母通过螺栓与上升平台3-3连接；上升平台上设有两个铜片3-5，两个铜片3-5为演示机构的电源正负极；

控制机构5用以控制旋转机构2、提升机构3和演示机构4进行相应的动作；

演示机构4固定在底座6上，底座6放置于旋转机构2的旋转件2-4上，旋转件2-4的外沿设有挡板2-6；底座6上设有与上升平台3-3相匹配铜片，底座6上的铜片与上升平台的铜片3-5形成闭合电路，用于驱动底座6上电机进行动作。其中，底座6的下方设有凹槽，用于卡在旋转件2-4上，确保底座上方演示机构的稳定性；如图3所示。

控制机构5包括控制按钮，控制机构采用数个控制按钮实现对各演示机构的控制，实现演示的功能等。其中控制电路主要由电源部分、按键控制部分、慧鱼控制板等组成，每一个模块都承担着其应有的职能。

其中该综合性演示教具的电气控制原理图如图12所示。

正常状态下，各演示机构放置于旋转机构2的旋转件2-4上，旋转件2-4的个数可以根据演示机构4的个数进行设置；通过控制机构5选中所要演示的机构，然后旋转机构2将被选中的机构旋转至提升机构3的正上方，提升机构3上的上升平台3-3上升将演示机构4从旋转机构2中提升至一定高度，演示机构4底座6上的铜片和上升平台上的铜片3-5相接触形成闭合电路，进而被选中的演示机构可以进行相应的演示动作；按下另一个演示机构的按钮，则提升机构3将之前演示的机构下降并放置在旋转机构2上，旋转机构2旋转，将下一个被选中的演示机构4旋转至提升机构2位置。按下复位按钮，则旋转机构2恢复到初始位置。

实施例2 一种新型综合性演示教具，结构参照图1和2所示，与实施例1不同的是，其中演示机构为带传动机构，结构参照图4所示。带传动机构包括主动轮一4-1-1、从动轮一4-1-2、张紧轮4-1-3、同步带4-1-6和直流电机4-1-7组成；主动轮一4-1-1、从动轮一4-1-2和张紧轮4-1-3分别通过固定件一4-1-4固定在底座6上；主动轮一4-1-1、从动轮一4-1-2和张紧轮4-1-3通过连接轴4-1-5与固定件一4-1-4相连接；直流电机4-1-7的输出轴通过联轴器与主动轮一4-1-1的连接轴相连接；从动轮一4-1-2、主动轮一4-1-1通过同步带4-1-6连接；张紧轮4-1-3用于实现同步带4-1-6的压紧。

实施例3 一种新型综合性演示教具，结构参照图1和2所示，与实施例1不同的是，

其中演示机构为齿轮传动机构，结构参照图5所示。齿轮传动机构包括齿轮一4-2-1、固定件二4-2-2、电机和底座6；齿轮一4-2-1共四个，通过顶丝固定在固定件二4-2-2的四个转轴上，其中四个齿轮一4-2-1在固定件二4-2-2上错落分布，且相邻齿轮一4-2-1之间相互啮合；电机位于固定件二4-2-2的后侧，电机的输出轴和最右侧的转轴通过联轴器相连；在电机的驱动下，驱动最右侧的齿轮一转动，进而带动其它三个齿轮一传动，达到演示的效果。

实施例4 一种新型综合性演示教具，结构参照图1和2所示，与实施例1不同的是，其中演示机构为齿轮减速机构，结构参照图6所示。齿轮减速机构包括两个模数相同的齿轮二4-3-1和齿轮三4-3-2、滑移齿轮4-3-3和电机一4-3-6；齿轮二4-3-1和齿轮三4-3-2位于滑移齿轮4-3-3的下方；齿轮二4-3-1和齿轮三4-3-2通过齿轮轴固定在两侧的平键4-3-4上；平键4-3-4通过固定件三4-3-7与底座6连接固定；滑移齿轮4-3-3通过主轴4-3-5滑动连接在平键4-3-4的上方；底座6上还设有电机一4-3-6，电机一4-3-6通过联轴器与齿轮二4-3-1和齿轮三4-3-2的齿轮轴相连接；通过拨动滑移齿轮4-3-3改变滑移齿轮4-3-3与齿轮二4-3-1和齿轮三4-3-2的组合，进而产生不同的传动比，从而产生变速变距，实现齿轮减速箱的演示效果。

实施例5 一种新型综合性演示教具，结构参照图1和2所示，与实施例1不同的是，其中演示机构为链传动，结构参照图7所示。链传动包括主动轮二4-4-1、从动轮二4-4-2、固定件四4-4-3、传动链4-4-4和电机二4-4-5；主动轮二4-4-1、从动轮二4-4-2、通过轴与固定件四4-4-3连接，传动链4-4-4与主动轮二4-4-1和从动轮二4-4-2啮合连接；电机二4-4-5位于固定件四4-4-3的后侧，通过联轴器与主动轮二4-4-1相连接；电机二4-4-5带动主动轮二4-4-1转动，在传动链4-4-4的传动下带动从动轮二4-4-2转动，进而实现链传动机构的演示效果。

实施例6 一种新型综合性演示教具，结构参照图1和2所示，与实施例1不同的是，其中演示机构为凸轮机构，结构参照图8和9所示。凸轮机构包括凸轮4-5-1、从动件、电机三4-5-6和机架4-5-2；凸轮4-5-1通过主轴与机架4-5-2相连；主轴的另一端通过键连接有齿轮四4-5-5；从动件由活塞4-5-3和直线轴承4-5-4构成；直线轴承4-5-4过盈配合在机架4-5-2上；凸轮4-5-1位于活塞4-5-3的下方；机架4-5-2通过顶丝固定在底座6上；电机三4-5-6位于底座6上，电机三4-5-6的输出轴与齿轮四4-5-5啮合连接；通过齿轮四4-5-5与电机三4-5-6啮合传递转矩、通过凸轮4-5-1带动活塞4-5-3进而实现等速转动从而实现凸轮机构的演示效果。

实施例7 一种新型综合性演示教具，结构参照图1和2所示，与实施例1不同的是，其中演示机构为曲柄滑块机构，结构参照图10所示。曲柄滑块机构由主动杆4-6-1、从动杆4-6-2、滑块4-6-4和电机组成；电机的输出轴穿过固定件五4-6-3与主动杆4-6-1的一端相接；主动杆4-6-1的另一端与从动杆4-6-2的一端铰接；从动杆4-6-2的另一端与滑块4-6-4铰接连接；滑块4-6-4滑动连接在上下两个滑动轴上；滑动轴的两端固定在固定件五4-6-3上；固定件五4-6-3通过螺丝固定在底座6上；通过电机带动主动杆4-6-1旋转，从动杆4-6-2带动滑块4-6-4沿滑动轴做往复运动。

实施例8 一种新型综合性演示教具，结构参照图1和2所示，与实施例1不同的是，其中演示机构为涡轮蜗杆机构，结构参照图11所示。涡轮蜗杆机构包括涡轮4-7-1、蜗杆4-7-2、电机和支撑架4-7-3；涡轮4-7-1通过转轴固定在支撑架4-7-3上；所示支撑架4-7-3固定在底座6上；蜗杆4-7-2可旋转设置在支撑架4-7-3上；蜗杆4-7-2和涡轮4-7-1相啮合；蜗杆4-7-2的一端与电机的输出轴通过联轴器连接；电机带动蜗杆4-7-2转动，进而带动涡轮实现两空间交错轴的传动，从而达到演示效果。

本发明提供的综合性演示教具，除了能够学习机械原理、机械设计等机械基础类课程，更适合机电类专业机电综合应用能力的培养；整体结构更紧凑，既解决了功能综合性的问题，还方便实训室的设备管理。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种新型综合性演示教具，包括固定台、旋转机构、提升机构、演示机构和控制机构，其特征在于，所述旋转机构、提升机构和控制机构设置在固定台上；所述旋转机构包括支座和沿支座上下分布的两层旋转机构；所述旋转机构包括旋转电机、转轴和旋转件；所述旋转电机通过电机支架固定在支座上；所述转轴通过联轴器与旋转电机的输出轴相连接；所述旋转件通过顶丝与转轴连接；所述旋转件为若干个，沿转轴对称分布；

所述提升机构位于旋转机构的一侧；所述提升机构包括提升电机、滚珠丝杆和上升平台；所述提升电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆相连接，所述滚珠丝杆上的丝杆螺母通过螺栓与上升平台连接；所述上升平台上设有两个铜片，所述两个铜片为演示机构的电源正负极；所述控制机构用以控制旋转机构、提升机构和演示机构进行相应的动作；

所述演示机构固定在底座上，所述底座放置于旋转机构的旋转件上；所述底座上设有与上升平台相匹配铜片，底座上的铜片与上升平台的铜片形成闭合电路，用于驱动底座上电机进行动作。

2.根据权利要求1所述的综合性演示教具，其特征在于，所述旋转件的外沿设有挡板。

3.根据权利要求2所述的综合性演示教具，其特征在于，所述演示机构包括带传动机构、齿轮传动机构、齿轮减速机构、链传动机构、凸轮机构、曲柄滑块机构和涡轮蜗杆机构；所述演示机构包括但不限于以上几种传动机构。

4.根据权利要求3所述的综合性演示教具，其特征在于，所述带传动机构包括主动轮一、从动轮一、张紧轮、同步带和直流电机组成；所述主动轮一、从动轮一和张紧轮分别通过固定件一固定在底座上；所述主动轮一、从动轮一和张紧轮通过连接轴与固定件一相连接；所述直流电机的输出轴通过联轴器与主动轮一的连接轴相连接；所述从动轮一、主动轮一通过同步带连接；所述张紧轮用于实现同步带的压紧。

5.根据权利要求3所述的综合性演示教具，其特征在于，所述齿轮传动机构包括齿轮一、固定件二、电机和底座；所述齿轮一共四个，通过顶丝固定在固定件二的四个转轴上，其中四个齿轮一在固定件二上错落分布，且相邻齿轮一之间相互啮合；所述电机位于固定件二的后侧，所述电机的输出轴和最右侧的转轴通过联轴器相连；在电机的驱动下，驱动最右侧的齿轮一转动，进而带动其它三个齿轮一传动，达到演示的效果。

6.根据权利要求3所述的综合性演示教具，其特征在于，所述齿轮减速机构包括两个模数相同的齿轮二和齿轮三、滑移齿轮和电机一；所述齿轮二和齿轮三位于滑移齿轮的下方；所述齿轮二和齿轮三通过齿轮轴固定在两侧的平键上；所述平键通过固定件三与底座连接固定；所述滑移齿轮通过主轴滑动连接在平键的上方；所述底座上还设有电机一，所述电机一通过联轴器与齿轮二和齿轮三的齿轮轴相连接；通过拨动滑移齿轮改变滑移齿轮与齿轮二和齿轮三的组合，进而产生不同的传动比，从而产生变速变距，实现齿轮减速箱的演示效果。

7.根据权利要求3所述的综合性演示教具，其特征在于，所述链传动包括主动轮二、从动轮二、固定件四、传动链和电机二；所述主动轮二、从动轮二通过轴与固定件四连接，所述传动链与主动轮二和从动轮二啮合连接；所述电机二位于固定件四的后侧，通过联轴器与主动轮二相连接；所示固定件四固定在底座上；电机二带动主动轮二转动，在传动链的传动下带动从动轮二转动，进而实现链传动机构的演示效果。

8.根据权利要求3所述的综合性演示教具，其特征在于，所述凸轮机构包括凸轮、从动件、电机三和机架；所述凸轮通过主轴与机架相连；主轴的另一端通过键连接有齿轮四；所述从动件由活塞和直线轴承构成；所述直线轴承过盈配合在机架上；所述凸轮位于活塞的下方；所述机架通过顶丝固定在底座上；所述电机三位于底座上，所述电机三的输出轴与齿轮四啮合连接；通过齿轮四与电机三啮合传递转矩、通过凸轮带动活塞进而实现等速转动从而实现凸轮机构的演示效果。

9.根据权利要求3所述的综合性演示教具，其特征在于，所述曲柄滑块机构由主动杆、从动杆、滑块和电机组成；所述电机的输出轴穿过固定件五与主动杆的一端相接；所述主动杆的另一端与从动杆的一端铰接；所述从动杆的另一端与滑块铰接连接；所述滑块滑动连接在上下两个滑动轴上；所述滑动轴的两端固定在固定件五上；所述固定件五通过螺丝固定在底座上；通过电机带动主动杆旋转，从动杆带动滑块沿滑动轴做往复运动。

10.根据权利要求3所述的综合性演示教具，其特征在于，所述涡轮蜗杆机构包括涡轮、蜗杆、电机和支撑架；所述涡轮通过转轴固定在支撑架上；所示支撑架固定在底座上；所述蜗杆可旋转设置在支撑架上；所述蜗杆和涡轮相啮合；所述蜗杆的一端与电机的输出轴通过联轴器连接；电机带动蜗杆转动，进而带动涡轮实现两空间交错轴的传动，从而达到演示效果。

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