CN204463677U - 多功能四杆机构演示仪 - Google Patents

Abstract

一种多功能四杆机构演示仪，涉及一种教学用具，包括木盒、机架、连架杆、可伸缩连杆、滑块、滑块导轨、导轨转动支架、画板和画笔；所述的木盒包括盒体，盒体的上下两半通过合页连接在一起，盒体上下两半的内底面为演示板，演示板上设有用于将木盒吸附在黑板上的磁条；所述的机架安装在演示板上，该机架通过所述的连架杆与可伸缩连杆铰接；可伸缩连杆上安装有所述的滑块；滑块与滑块导轨滑动配合，该滑块导轨一端为自由端，滑块导轨的另一端与导轨转动支架的一端铰接，导轨转动支架的另一端通过销钉铰接在演示板上。本实用新型具有携带方便、操作简便、功能多样化、演示效果好、成本低廉的特点，易于推广使用。

Description

多功能四杆机构演示仪

技术领域

本实用新型涉及一种教学用具，特别是一种多功能四杆机构演示仪。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们越来越注重生活的质量。学习也不例外，纯理论教学已经显得枯燥无味，老师和学生们期待理论与实践相结合。在学习过程中，可以发现学生们在学习铰链四杆机构的相关知识的时候，不是很容易理解。特别是当讲到“按两连架杆按预定的对应位置设计四杆机构”的时候，他们不明白反转法是如何操作的。这就需要采用一些可以在课堂上直接演示的辅助教具。而目前现有的相关教具携带不便，且操作复杂，功能单一。比如有携带方便的铰链四杆机构教学仪（专利公告号CN202075903U），该教学仪在杆件转动时，需要用手来拿机架，同时也无法采用画笔画出运动轨迹；另外也有一些操作方便的平面四杆机构演示仪（专利公开号CN102034388A），但这种演示仪有一个安装架，占地面积大，且不便于携带，当然也无法采用画笔画出运动轨迹。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种携带方便、操作简便、功能多样化的多功能四杆机构演示仪，以解决现有技术存在的上述不足之处。

 解决上述技术问题的技术方案是：一种多功能四杆机构演示仪，包括木盒、分别位于木盒内的机架、连架杆、可伸缩连杆、滑块、滑块导轨、导轨转动支架；所述的木盒包括盒体，盒体的上下两半通过合页连接在一起，盒体上下两半的内底面为演示板，演示板上设有用于将木盒吸附在黑板上的磁条；所述的机架安装在演示板上，该机架通过所述的连架杆与可伸缩连杆铰接；可伸缩连杆上安装有所述的滑块；滑块与滑块导轨滑动配合，该滑块导轨一端为自由端，滑块导轨的另一端与导轨转动支架的一端铰接，导轨转动支架的另一端通过销钉铰接在演示板上。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的可伸缩连杆包括连杆本体，连杆本体上设有滑槽，所述的滑块安装在该滑槽上。

所述的连架杆包括连架杆Ⅰ和连架杆Ⅱ，该连架杆Ⅰ和连架杆Ⅱ的一端分别与可伸缩连杆的两端铰接。

所述的机架包括机架本体、可伸缩机架杆、机架滑块、机架杆、齿轮、齿条；所述的机架本体固定在木盒的演示板上，可伸缩机架杆安装在机架本体上，机架滑块安装在可伸缩机架杆上；所述的机架杆一端通过紧固件与机架滑块铰接，机架杆的另一端与连架杆Ⅰ的另一端铰接；所述的齿轮、齿条相互啮合，齿轮的输入轴与连架杆Ⅱ的另一端铰接。

所述的可伸缩机架杆包括定长机架杆本体，该定长机架杆本体上设有导轨槽，所述的机架滑块安装在该导轨槽上。

所述的齿条上还安装有螺钉。

该演示仪还包括有画板和画笔，所述的画板在使用时与齿条上的螺钉连接、在不使用时吸附在木盒的磁条上；所述的画笔安装在滑块上。

所述的齿轮与演示板之间还设有角度刻度盘，在滑块导轨上还设有长度刻度。

所述木盒的上下两半分别设有锁扣和把手。

由于采用上述结构，本实用新型之多功能四杆机构演示仪与现有技术相比，具有以下有益效果：

1. 携带方便：

由于本实用新型包括木盒、分别位于木盒内的机架、连架杆、可伸缩连杆、滑块、滑块导轨、导轨转动支架；由于全部演示杆件均位于木盒内，而且木盒为上下两半通过合页连接在一起的可折叠结构，因此，可将全部演示杆件均装在盒内，再把木盒合上，即可提走，其携带极为方便。

2. 操作简便：

由于本实用新型的木盒在演示板上设有用于将木盒吸附在黑板上的磁条，因此在演示时可以轻松地将本演示仪“粘贴”在黑板上，无需用手来拿机架，其操作比较简便，也节约了空间，方便学生观看，转动灵活，易操作，装拆方便。

3. 功能多样化：

由于本演示仪包括木盒、分别位于木盒内的机架、连架杆、可伸缩连杆、滑块、滑块导轨、导轨转动支架，而机架又包括机架本体、可伸缩机架杆、机架滑块、机架杆、齿轮、齿条；因此，本实用新型可以实现以下功能：

（1）以连架杆Ⅱ作为曲柄做整周转动，可演示曲柄摇杆机构时；

（2）通过调节杆长可演示双曲柄机构和双摇杆机构；

（3）通过接入滑块可演示曲柄滑块机构；

（4）可演示按两连架杆按预定的对应位置设计四杆机构，并可直接在画板上画出轨迹；

（5）可演示实时验证利用解析法计算两个瞬时位置的角度差或位移差所得的结果是否正确，并可通过调节杆长来获得所需尺寸。

因此，本实用新型不仅可以课堂上使用，也可以在实验时使用，其应用范围比较广泛。

4. 能绘出运动轨迹，操作过程清晰可见：

由于本实用新型还包括有画板和画笔，其中画笔安装在滑块上，当滑块运动时，画笔随之运动，从而能绘出运动轨迹，使操作过程清晰可见，而且轨迹还可擦除干净。

5. 演示效果好，学生通过观看或操作，影响深、易于理解：

本实用新型可以演示铰链四杆机构的工作原理、演示铰链四杆机构的基本类型及其演化、演示两连架杆按预定的对应位置设计四杆机构、实时验证利用解析法计算两个瞬时位置的角度差或位移差所得的结果是否正确等，演示效果好，学生通过观看或操作，影响深、易于理解，可使学习内容变更得加丰富有趣，从而激起同学们的上课积极性，创造一个积极互动的课堂氛围，使课堂变得更加轻松。

6. 各部分多采用标准件、廉价材料，成本低廉，易于推广使用。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之多功能四杆机构演示仪的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本实用新型之多功能四杆机构演示仪的结构示意图，

图2: 本实用新型演示对心曲柄滑块机构时的示意图；

图3：本实用新型画出滑块运动轨迹的示意图；

图4：按连杆架位置设计四杆机构的原理图。

在上述附图中，各标号说明如下：

1-木盒，

101-盒体，      102-演示板，         103-磁条，     104-锁扣，       105-把手，

2-机架，

201-机架本体， 202-可伸缩机架杆， 2021-导轨槽， 203-机架滑块， 204-机架杆，

205-齿轮，       206-齿条，             207-螺钉，     208-角度刻度盘，

3-连架杆，       301-连架杆Ⅰ，      302-连架杆Ⅱ，

4-可伸缩连杆， 401-滑槽，

5-滑块，    6-滑块导轨，   7-导轨转动支架，   8-画板，   9-画笔。

具体实施方式

实施例一：

一种多功能四杆机构演示仪，包括木盒1、分别位于木盒内的机架2、连架杆3、可伸缩连杆4、滑块5、滑块导轨6、导轨转动支架7、画板8和画笔9；其中：

所述的木盒1包括盒体101，盒体101的上下两半通过合页连接在一起，盒体101上下两半的内底面为演示板102，演示板102上设有用于将木盒吸附在黑板上的磁条103，木盒1的上下两半分别设有锁扣104和把手105。

所述的连架杆3包括连架杆Ⅰ301和连架杆Ⅱ302，该连架杆Ⅰ301和连架杆Ⅱ302的一端分别与可伸缩连杆4的两端铰接。

所述的机架2包括机架本体201、可伸缩机架杆202、机架滑块203、机架杆204、齿轮205、齿条206；其中机架本体201固定在木盒1的演示板102上，可伸缩机架杆202安装在机架本体201上，该可伸缩机架杆202包括定长机架杆本体，该定长机架杆本体上设有导轨槽2021，所述的机架滑块203安装在该导轨槽2021上；所述的机架杆204一端通过螺栓、螺母紧固件与机架滑块203铰接，机架杆204的另一端与连架杆Ⅰ301的另一端铰接；所述的齿轮205、齿条206相互啮合，齿轮205的输入轴与连架杆Ⅱ302的另一端铰接，齿条206上还安装有螺钉207，齿轮205与演示板102之间还设有角度刻度盘208；

所述的可伸缩连杆4包括连杆本体，连杆本体上设有滑槽401，所述的滑块5安装在该滑槽401上，该滑块5与滑块导轨6滑动配合，滑块导轨6上设有长度刻度，滑块导轨6的一端为自由端，滑块导轨6的另一端与导轨转动支架7的一端铰接，导轨转动支架7的另一端通过销钉铰接在演示板102上。

所述的画板8在使用时与齿条上的螺钉207连接、在不使用时吸附在木盒的磁条103上；所述的画笔9安装在滑块5上。

本实用新型的工作原理：

（1）以不同位置的滑块替换摇杆，便于演示对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构及其急回特性，进而了解铰链四杆机构。

（2）如图4所示，当可伸缩连杆占据每一个预定位置时，两连架杆都相应地有一对对应的转角αi、φi，或一组对应位置ABi与DCi。所以按可伸缩连杆预定的位置设计四杆机构，和按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构的方法，实质上可认为是一样的。现给出了四杆机构的两个位置，其两连架杆的对应转角α1、φ1和α2、φ2。如果设想将整个机构绕构件CD的轴心D按与构件CD的转向相反的方向转过（φ1-φ2）角。显然这并不影响各机构间的相对运动。但此时构件CD已由DC2位置转回到了DC1，而构件AB则由AB2运动到了AB3位置。经过这样的转化，可以认为此机构已成为以CD为机架，以AB为连杆的四杆机构，因而按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构的问题，也就转化成了按连杆预定位置设计四杆机构的问题。

（3）通过在机架上以铰链中心作圆心贴上刻度纸，和滑块导轨上贴上刻度纸，实现定量演示。

本实用新型的使用方法：

①演示曲柄摇杆机构时，以最短的连架杆作为曲柄做整周转动；

②演示双曲柄机构和双摇杆机构时，可通过调节杆长来实现；

③演示曲柄滑块机构时，可通接入滑块来实现；

④演示按两连架杆按预定的对应位置设计四杆机构时，可直接在画板上画出轨迹；

⑤演示实时验证利用解析法计算两个瞬时位置的角度差或位移差所得的结果是否正确时，通过调节杆长来获得所需尺寸。

Claims (9)

1.一种多功能四杆机构演示仪，其特征在于：包括木盒（1）、分别位于木盒内的机架（2）、连架杆（3）、可伸缩连杆（4）、滑块（5）、滑块导轨（6）、导轨转动支架（7）；所述的木盒（1）包括盒体（101），盒体（101）的上下两半通过合页连接在一起，盒体（101）上下两半的内底面为演示板（102），演示板（102）上设有用于将木盒吸附在黑板上的磁条（103）；所述的机架（2）安装在演示板（102）上，该机架（2）通过所述的连架杆（3）与可伸缩连杆（4）铰接；可伸缩连杆（4）上安装有所述的滑块（5）；滑块（5）与滑块导轨（6）滑动配合，该滑块导轨（6）一端为自由端，滑块导轨（6）的另一端与导轨转动支架（7）的一端铰接，导轨转动支架（7）的另一端通过销钉铰接在演示板（102）上。

2.根据权利要求1所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：所述的可伸缩连杆（4）包括连杆本体，连杆本体上设有滑槽（401），所述的滑块（5）安装在该滑槽（401）上。

3. 根据权利要求1所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：所述的连架杆（3）包括连架杆Ⅰ（301）和连架杆Ⅱ（302），该连架杆Ⅰ（301）和连架杆Ⅱ（302）的一端分别与可伸缩连杆（4）的两端铰接。

4. 根据权利要求3所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：所述的机架（2）包括机架本体（201）、可伸缩机架杆（202）、机架滑块（203）、机架杆（204）、齿轮（205）、齿条（206）；所述的机架本体（201）固定在木盒（1）的演示板（102）上，可伸缩机架杆（202）安装在机架本体（201）上，机架滑块（203）安装在可伸缩机架杆（202）上；所述的机架杆（204）一端通过紧固件与机架滑块（203）铰接，机架杆（204）的另一端与连架杆Ⅰ（301）的另一端铰接；所述的齿轮（205）、齿条（206）相互啮合，齿轮（205）的输入轴与连架杆Ⅱ（302）的另一端铰接。

5. 根据权利要求4所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：所述的可伸缩机架杆（202）包括定长机架杆本体，该定长机架杆本体上设有导轨槽（2021），所述的机架滑块（203）安装在该导轨槽（2021）上。

6. 根据权利要求4所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：所述的齿条（206）上还安装有螺钉（207）。

7. 根据权利要求6所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：该演示仪还包括有画板（8）和画笔（9），所述的画板（8）在使用时与齿条上的螺钉（207）连接、在不使用时吸附在木盒的磁条（103）上；所述的画笔（9）安装在滑块（5）上。

8. 根据权利要求7所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：所述的齿轮（205）与演示板（102）之间还设有角度刻度盘（208），在滑块导轨（6）上还设有长度刻度。

9. 根据权利要求1至8任一权利要求所述的多功能四杆机构演示仪，其特征在于：所述木盒（1）的上下两半分别设有锁扣（104）和把手（105）。