CN204332222U - 一种四连杆演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四连杆演示装置，包括机架、第一连架杆、第二连架杆及连杆组成的铰链四杆机构，其中第一连架杆及第二连架杆中的一根为原动件，机架、第一连架杆、第二连架杆和连杆中至少有一根设有长度调节装置，其特征在于：原动件与驱动装置连接，驱动装置驱动原动件运动，且驱动装置与控制装置电连接。本实用新型提供的四连杆演示装置中至少有一根设有长度调节装置，通过长度调节装置改变相应杆件的长度后，再由控制装置控制驱动装置实现曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构及四杆机构其他典型应用例子的模式切换。本演示装置可遥控自动精确在不同类型四杆机构间的变换的演示装置，尤其适用于教学演示。

Description

一种四连杆演示装置

技术领域

本实用新型涉及一种四连杆演示装置，具体是一种可遥控自动改变连杆的相对长度以实现在不同类型四杆机构间的变换的演示装置。

背景技术

    平面连杆机构及其设计一直是机械类课程教学中的重点和难点，学生们对它的学习和理解，除了在书本的理论认知之外，更需要通过直观地观察与接触实体教具来了解其基本原理与运动特征。然而，现阶段的四连杆教具却存在功能单一，手工操作，呆板麻烦，而且传统四连杆教具的演示基于的是经验而非精确计算。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种可遥控自动改变连杆的相对长度以实现在不同类型四杆机构间的变换的演示装置。

本实用新型要解决的技术问题，可以采用以下的技术方案：一种四连杆演示装置，包括机架、第一连架杆、第二连架杆及连杆组成的铰链四杆机构，其中第一连架杆及第二连架杆中的一根为原动件，机架、第一连架杆、第二连架杆和连杆中至少有一根设有长度调节装置，其特征在于：原动件与驱动装置连接，驱动装置驱动原动件运动，且驱动装置与控制装置电连接。

本实用新型提供的四连杆演示装置中至少有一根设有长度调节装置，通过长度调节装置改变相应杆件的长度后，再由控制装置控制驱动装置实现曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构及四杆机构其他典型应用例子的模式切换。本演示装置可遥控自动精确在不同类型四杆机构间的变换的演示装置，尤其适用于教学演示。

本实用新型所述控制装置包括有红外接收器及红外发射器组成的红外遥控装置，其中红外接收器接收红外发射器发出的控制信号，且红外接收器将控制信号输入至驱动装置。

所述红外发射器是以STM32为控制核心的集成控制装置。

为进一步提高本四连杆演示装置的自动程度，在上述基础上，所述长度调节装置也与控制装置电连接；实现相应杆件长度的自动调整，无需人工操作。

所述红外发射器为按钮式遥控。实际应用时，可将数字按钮“1-9”分别设置成对应不同的四杆机构模式，如：按钮“1”对应曲柄摇杆机构、按钮“2”对应双摇杆机构、按钮“3”对应双曲柄机构，其他数字按钮对应四杆机构的各类典型应用模式；此外，红外遥控还有“启动”按钮、“停止”按钮、“复位”按钮等常用功能按钮；不同按钮输出不同信号，实现四杆机构不同模式之间的切换。

所述驱动装置为360°舵机。

所述第一连架杆为原动件，第二连架杆上设有长度调节装置。

作为本实用新型的一个具体实施方式，所述第二连架杆上设有的长度调节装置包括固定板和移动板，其中所述固定板的一端铰接在机架上，所述移动板的一端铰接在连杆上，固定板与移动板之间通过丝杆螺母传动机构连接，其中丝杆螺母传动机构中的丝杆与丝杆驱动电机的输出轴连接，丝杆螺母传动机构中的螺母与移动板连接，所述固定板设有导轨，所述移动板安装在固定板所设的导轨上。该方案中，该连架杆的有效长度可通过移动板在丝杆电机的驱动下在固定板上滑动来改变。

所述丝杆驱动电机为能正反转的电机；移动板通过滑块安装在固定板所设的导轨上，丝杆螺母传动机构中的螺母通过连接件固定在所述移动板上。

本实用新型所述连接件为U型连接件。

机架上也设有长度调节装置，该长度调节装置包括一条形连接件和沿该条形连接件滑动的滑块；所述第二连架杆铰接在在该滑块上。由于第一连架杆直接铰接在所述机架上，当所述第二连架杆随滑块滑动时，可调节该第二连架杆与机架的铰接点至第一连架杆与机架的铰接点的距离，即机架的有效长度。本四连杆演示装置在不同类型的四连杆机构中转换时，改变较多的是机架与其他三杆的相对长度，例如须取最短杆为机架的双曲柄机构、须取最短杆对面构件为机架的双摇杆机构，本方案直接将机架设置成长度可调，使得在至少上述两种类型的四连杆机构的转换时，简单快捷地调整机架至合适的长度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的第二连架杆的结构示意图；

图3是本实用新型的第二连架杆和机架的连接结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供的四连杆演示装置，如图1所示包括机架1、第一连架杆4、第二连架杆2及连杆3组成的铰链四杆机构，其中第一连架杆4及第二连架杆2中的一根为原动件，机架1、第一连架杆4、第二连架杆2和连杆3中至少有一根设有长度调节装置。

本实施例中，第一连架杆4为原动件，第二连架杆2上设有长度调节装置。原动件与驱动装置连接，驱动装置驱动原动件运动，且驱动装置、长度调节装置分别与控制装置电连接。

上述的驱动装置为360°舵机5；控制装置包括有红外接收器62及红外发射器61组成的红外遥控装置，红外发射器61为按钮式遥控，其是以STM32为控制核心的集成控制装置。红外接收器62接收红外发射器61发出的控制信号，且红外接收器62将控制信号输入至驱动装置。

第二连架杆2上设有的长度调节装置包括固定板21和移动板22，其中所述固定板21的一端铰接在机架1上，移动板22的一端铰接在连杆3上，固定板21与移动板22之间通过丝杆螺母传动机构连接，其中丝杆螺母传动机构中的丝杆25与能正反转的丝杆驱动电机26的输出轴连接，丝杆螺母传动机构中的螺母27与移动板22连接，固定板21设有导轨23，移动板22通过滑块24安装在固定板21所设的导轨23上，丝杆螺母传动机构中的螺母27通过U型连接件28固定在所述移动板22上。

机架1上也设有长度调节装置，该长度调节装置包括一条形连接件11和沿该条形连接件11滑动的滑块41；所述第二连架杆4铰接在在该滑块41上。

实际应用时，可将按钮式遥控的红外发射器的数字按钮“1-9”分别设置成对应不同的四杆机构模式，如：按钮“1”对应曲柄摇杆机构、按钮“2”对应双摇杆机构、按钮“3”对应双曲柄机构，其他数字按钮对应四杆机构的各类典型应用模式；此外，红外遥控还有“启动”按钮、“停止”按钮、“复位”按钮等常用功能按钮；不同按钮输出不同信号，实现四杆机构不同模式之间的切换。

当手动按动控制板上的按钮“1”，集成控制模块61接收命令并控制丝杆电机5运动，使丝杆滑块27移动到已经设定好的位置，实现杆件移动板22有效长度控制。最终使教具整体形成曲柄摇杆机构形式。再按动“启动”按钮，360°舵机5转动带动四杆机构进行顺时针运动，或按动“0”按钮来实现逆时针运动，从而让使用者清晰地观察该四杆机构的运动轨迹。最后按动“复位”按钮，让整个四杆教具恢复到初始状态，为接下来演示其它机构模型作准备，或者继续按动“停止”按钮来结束演示。

组合智能四杆教具的整个操作演示流程是通过红外遥控发射相关输出信号，红外接收器62接收发射信号，通过STM32集成控制模块61处理信号，从而控制相关丝杆电机26转动，丝杆电机26的丝杆25带动丝杆滑块27线性运动，从而带动杆件移动板22移动，实现对四杆机构杆件长度变化功能，进而实现四杆机构不同模式之间的切换，即实现曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构及四杆机构其他典型应用例子的模式切换；待模式切换完毕，STM32集成控制模块61发出控制信号，360°舵机5开始转动，四杆机构相关模式演示开始，待红外遥控发射结束信号，四杆机构演示结束。

本发明是的结构简单、功能多样、综合实用性强的组合智能四杆教具，具有丰富课堂教学、加深学生理解、培养学生兴趣等优点，可应用于开设机械类课程的各大高校、博物馆等场合。能组合、智能化、低成本、便于携带等特点，能直观、形象地向学生们展示四杆机构及其传动特点，加深学生们对四杆机构的认识，培养学生们对机械创新设计的浓厚兴趣，属于教学用具类。

Claims (10)

1.一种四连杆演示装置，包括机架（1）、第一连架杆（4）、第二连架杆（2）及连杆（3）组成的铰链四杆机构，其中第一连架杆（4）及第二连架杆（2）中的一根为原动件，机架（1）、第一连架杆（4）、第二连架杆（2）和连杆（3）中至少有一根设有长度调节装置，其特征在于：原动件与驱动装置连接，驱动装置驱动原动件运动，且驱动装置与控制装置电连接。

2.根据权利要求1所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述控制装置包括有红外接收器（62）及红外发射器（61）组成的红外遥控装置，其中红外接收器（62）接收红外发射器（61）发出的控制信号，且红外接收器（62）将控制信号输入至驱动装置。

3.根据权利要求2所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述红外发射器（61）是以STM32为控制核心的集成控制装置。

4.根据权利要求1所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述长度调节装置也与控制装置电连接。

5.根据权利要求3所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述红外发射器（61）为按钮式遥控。

6.根据权利要求1所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述驱动装置为360°舵机（5）。

7.根据权利要求1至6任一项所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述第一连架杆（4）为原动件，第二连架杆（2）上设有长度调节装置。

8.根据权利要求7所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述第二连架杆（2）上设有的长度调节装置包括固定板（21）和移动板（22），其中所述固定板（21）的一端铰接在机架（1）上，所述移动板（22）的一端铰接在连杆（3）上，固定板（21）与移动板（22）之间通过丝杆螺母传动机构连接，其中丝杆螺母传动机构中的丝杆（25）与丝杆驱动电机（26）的输出轴连接，丝杆螺母传动机构中的螺母（27）与移动板（22）连接，所述固定板（21）设有导轨（23），所述移动板（22）安装在固定板（21）所设的导轨（23）上。

9.根据权利要求8所述的四连杆演示装置，其特征在于：所述丝杆驱动电机（26）为能正反转的电机；移动板（22）通过滑块（24）安装在固定板（21）所设的导轨（23）上，丝杆螺母传动机构中的螺母（27）通过连接件（28）固定在所述移动板（22）上。

10.根据权利要求1所述的四连杆演示装置，其特征在于：机架（1）上也设有长度调节装置，该长度调节装置包括一条形连接件（11）和沿该条形连接件（11）滑动的滑块（41）；所述第二连架杆（4）铰接在在该滑块（41）上。