CN204086852U - 用于机械设计的运动配合验证装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的用于机械设计的运动配合验证装置，包括有两个相同的运动输出机构，两个运动输出机构之间设置有间隔，两个运动输出机构分别通过驱动线与驱动器连接，驱动器通过供电线连接有电源，两个运动输出机构还分别与脉冲发生器连接，脉冲发生器通过串行总线与控制器连接，控制器通过电源线分别与脉冲发生器、电源连接；本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置，用控制器既简化了验证装置的结构与操作，又确保了运动配合的灵活性与准确性，配合步进电机的快速运动实现功能，使机械的运动方案设计更加容易、轻松，从多个方面克服了现有运动配合验证装置所存在的缺陷。

Description

用于机械设计的运动配合验证装置

技术领域

本实用新型属于机械设计用辅助设备技术领域，具体涉及一种用于机械设计的运动配合验证装置。

背景技术

目前，在进行机械的运动方案设计中，必须确保相互配合的运动之间关系正确可靠，完成这项工作常用的方法有：计算机运动仿真、模型仿真及实物样机验证。由于每台机器要完成的功能差异很大，所需的运动配合以及构件形状很难统一，每次都必须重复类似的验证流程，耗费了大量的人力和物力。

要产生所需的配合运动，计算机运动仿真使用虚拟技术，通过大量运算确保运动的函数关系正确，用数学模型在屏幕上展示运动间的相互配合，具有很强的灵活性与适应性；但这类验证毕竟是虚拟和理想状态，还需要进一步的实物验证，并且实现这类验证需要专用的开发平台和良好的操作能力。

模型仿真使用搭积木的方法，在大量的标准模块中选择所需的模块组合成运动或传动链，由于配合运动的特殊性，有时很难找到合适的模块，必须用近似运动进行替代。虽然模块验证具有很强的直观性和真实性，但很难保证配合运动的准确性和动态性能。

用实物样机来验证运动配合，最具有权威性，也最接近真实情况，但必须制造全套的零部件，虽然可以选择易加工材料，但需要支付昂贵的设计和加工费用，很难在一般机械设计中使用，迫切需要研发一款适应性强、操作简单、技术要求低的运动配合验证装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于机械设计的运动配合验证装置，用步进电机产生所需的各类运动，具有运动生成准确及简单的特点，用控制器运行程序来确保配合运动的正确、可靠，具有适应性强和操作简单的特点，解决了现有运动配合验证装置存在的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，用于机械设计的运动配合验证装置，包括有两个相同的运动输出机构，两个运动输出机构之间设置有间隔，两个运动输出机构分别通过驱动线与驱动器连接，驱动器通过供电线连接有电源，两个运动输出机构还分别与脉冲发生器连接，脉冲发生器通过串行总线与控制器连接，控制器通过电源线分别与脉冲发生器、电源连接。

本实用新型的特点还在于：

控制器通过USB线缆与笔记本电脑相连。

运动输出机构，包括有机架，机架内设置有步进电机和齿轮，步进电机的运动输出轴与齿轮连为一体，齿轮通过轴与机架连接并组成转动副以输出转动；齿轮的上方水平设置有齿条，齿条的两端伸出机架，齿轮与齿条相啮合组成齿轮齿条机构，齿条能相对机架滑动组成移动副以输出移动；

两个运动输出机构中的步进电机分别通过驱动线与驱动器连接。

脉冲发生器，包括有多路脉冲发生电路，多路脉冲发生电路上设置有多个脉冲输出接口，两个脉冲输出接口分别通过屏蔽线与两个运动输出机构内的步进电机连接。

本实用新型的有益效果是，

(1)本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置通过步进电机产生运动，由脉冲控制运动位置和运动速度；与模型仿真相比，无需组合连杆机构、凸轮机构和间歇机构进行运动变换，也无需使用带、链和齿轮进行运动传递，具有运动生成简单的特点。

(2)机械的运动配合关系一般由组成机构确定，有时还需要进行位置和速度检测，以确保运动配合的正常时序、逻辑互锁以及位置准确，所设计的运动系统一旦确定很难向别的系统移植，而本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置中采用脉冲控制，脉冲控制具有很强的适应性与灵活性，控制脉冲的有无可控制动停，控制脉冲的数目能实现准确定位，控制两列脉冲的比例能协调两运动的配合；脉冲控制与机械控制相比，在可靠性、稳定性、难度和复杂性方面具有很大的优势，控制器是脉冲生成的核心，同脉冲发生器配合，能高效、灵活和专业的生成各类脉冲，由于功能单一，所以控制器内的固化程序简单、可靠和稳定。

(3)本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置与计算机运动仿真相比，无需构造复杂的数学模型，也无需进行大量的高速运算，更无需在屏幕上进行逼真的三维渲染，所以技术难度低，控制更专业、高效和简单，控制数据仅需在电脑上生成，通过USB线缆下载到控制器内即可，在硬件上省去了键盘、鼠标和显示器，在软件上无需安装操作系统与设计环境，具有低成本、结构简单且操作方便的显著特点。

(4)本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置中，步进电机与齿轮齿条机构连接，能向外输出转动与移动，适合验证转动与转动、转动与移动以及移动与移动之间的运动配合关系，可满足绝大多数机械运动的设计要求，具有良好的市场前景。

附图说明

图1为本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置的结构原理图。

图中，1.运动输出机构，2.笔记本电脑，3.驱动器，4.脉冲发生器，5.控制器，6.电源，7.电源线，8.串行总线，9.机架，10.步进电机，11.齿轮，12.齿条，13.USB线缆，14.驱动线，15.供电线，16.多路脉冲发生电路，17.脉冲输出接口，18.屏蔽线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置，如图1所示，包括有两个相同的运动输出机构1，两个运动输出机构1之间设置有间隔，两个运动输出机构分别通过驱动线14与驱动器3连接，驱动器3通过供电线15连接有电源6，两个运动输出机构1还分别与脉冲发生器4连接，脉冲发生器4通过串行总线8与控制器5连接，控制器5通过电源线7分别与脉冲发生器4、电源6连接。

当要生成控制数据时，控制器5通过USB线缆13与笔记本电脑2相连。

运动输出机构1，包括有机架9，机架9内设置有步进电机10和齿轮11，步进电机10的运动输出轴与齿轮11连为一体，齿轮11用轴与机架9连接并组成转动副以输出转动，齿轮11的上方水平设置有齿条12，齿条12的两端伸出机架9，齿轮11与齿条12相啮合组成齿轮齿条机构，齿条12可相对机架9滑动组成移动副以输出移动。

两个运动输出机构1中的步进电机10分别通过驱动线14与驱动器3连接。

脉冲发生器4，包括有多路脉冲发生电路16，多路脉冲发生电路16上设置有多个脉冲输出接口17，脉冲输出接口17分别通过屏蔽线18与两个运动输出机构1内的步进电机10连接。

本实用新型用于机械设计的运动配合验证装置的具体工作流程如下：

步骤1、在笔记本电脑2上运行用户程序生成所需的控制数据，经USB线缆13将控制数据下载到控制器5内；

步骤2、由控制器5运行固化程序处理下载的控制数据，按要求经串行总线8对脉冲发生器4实时控制；

步骤3、脉冲发生器4生成两个运动输出机构1所需的控制脉冲，经脉冲输出接口17和屏蔽线18控制步进电机10产生相应的运动，经齿轮齿条机构进行转化，便可用两个运动输出机构1验证要相互配合的两个运动。

Claims (4)

1.用于机械设计的运动配合验证装置，其特征在于，包括有两个相同的运动输出机构(1)，所述两个运动输出机构(1)之间设置有间隔，所述两个运动输出机构分别通过驱动线(14)与驱动器(3)连接，所述驱动器(3)通过供电线(15)连接有电源(6)，所述两个运动输出机构(1)还分别与脉冲发生器(4)连接，所述脉冲发生器(4)通过串行总线(8)与控制器(5)连接，所述控制器(5)通过电源线(7)分别与脉冲发生器(4)、电源(6)连接。

2.根据权利要求1所述用于机械设计的运动配合验证装置，其特征在于，所述控制器(5)通过USB线缆(13)与笔记本电脑(2)相连。

3.根据权利要求1所述用于机械设计的运动配合验证装置，其特征在于，所述运动输出机构(1)，包括有机架(9)，所述机架(9)内设置有步进电机(10)和齿轮(11)，所述步进电机(10)的运动输出轴与齿轮(11)连为一体，所述齿轮(11)通过轴与所述机架(9)连接并组成转动副以输出转动；所述齿轮(11)的上方水平设置有齿条(12)，所述齿条(12)的两端伸出机架(9)，所述齿轮(11)与齿条(12)相啮合组成齿轮齿条机构，所述齿条(12)能相对机架(9)滑动组成移动副以输出移动；

所述两个运动输出机构(1)中的步进电机(10)分别通过驱动线(14)与驱动器(3)连接。

4.根据权利要求1所述用于机械设计的运动配合验证装置，其特征在于，所述脉冲发生器(4)，包括有多路脉冲发生电路(16)，所述多路脉冲发生电路(16)上设置有多个脉冲输出接口(17)，两个脉冲输出接口(17)分别通过屏蔽线(18)与两个运动输出机构(1)内的步进电机(10)连接。