CN209388567U - 磁接式机构搭接实验箱 - Google Patents

Abstract

一种磁接式机构搭接实验箱，其组成包括手提箱、非铁磁材质矩形薄板、独立圆形磁铁、支架、固定有圆形磁铁的可供搭接机构的构件、构件挂板、以及固定在矩形薄板上能驱动搭接好的机构运动的驱动装置，构件挂板为固定在手提箱下箱体内的一块铁磁材质的薄板，磁吸收纳各种构件。使用时，矩形薄板在支架的作用下竖直站立在下箱体上，成为机构搭接操作面板，手提箱非铁磁材质的上箱体面板也可以作为机构搭接操作面板。机构的运动副由固定在构件上的圆形磁铁相吸形成，利用独立圆形磁铁隔着操作面板与构件上的圆形磁铁相吸构成固定铰链，完成机构搭接。该机构创新搭接实验箱可用于日常教学演示或课程实验。方便携带，操作方便，易于保存。

Description

磁接式机构搭接实验箱

技术领域

本实用新型涉及一种教学实验用具，特别涉及一种磁力联接的平面机构实验装置，其可以用于演示机械原理课程中的连杆机构、齿轮机构、轮系、凸轮机构、槽轮机构及其组合机构等，小巧便携。

背景技术

平面机构的应用十分广泛，是机械类专业基础课《机械原理》、《机械设计基础》等课程中主要学习的机构，通常机构教学中，关于机构的运动与各种特性只能通过看图、动画演示，或是通过少数简单机构相关教具去想象、理解。对多数学生而言，这部分内容比较抽象，不好掌握。

为此，有些实验装置被创作出来辅助教学。如CN204045120U，但该专利公开的装置，实验平台上等间隔布置磁铁，一方面会影响所搭接的机构的运动，因为机构的活动部分也都有磁铁，它们会吸到实验平台上设置的磁铁，从而无法运动，布置那么多磁铁，也会增加成本，另一方面也使得机构中吸合在实验平台上而得到的固定铰链无法自由连续沿实验平台表面移动，最多是从一个磁铁“跳”到另一个磁铁位置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种更简单、更方便、更易于操作，可更灵活调整固定铰链位置、成本更低的平面机构实验装置，可用于课堂教学，现场搭接各种机构进行实物教具教学，效果远非动画或视频能比。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的磁接式机构搭接实验箱，其组成包括手提箱、以及装在手提箱中的用来搭接机构的固定有圆形磁铁的非铁磁材质的各种构件、若干独立圆形磁铁，各所述圆形磁铁材质、直径、厚度相同，所述构件上的圆形磁铁两磁极均凸出并平行于构件的表面，机构的转动副是利用固定在构件上的圆形磁铁相吸形成，其特征是手提箱上盖面板为机构搭接操作面板，它是不吸磁铁的均质等厚度薄板，固定有圆形磁铁的构件置于手提箱面板的外侧或内侧，外加若干独立圆形磁铁吸于构件上的圆形磁铁面向操作面板一侧用来调节构件平面与操作面板平面平行，隔着操作面板用独立圆形磁铁与构件上的圆形磁铁或吸在构件上的独立圆形磁铁相吸形成正压力，利用操作面板与磁铁之间的摩擦力固定住构件，这样的磁力联接可以通过拖动吸合的磁铁沿操作面板表面滑动而随时改变位置，如果一个构件与操作面板之间只形成一个这样的联接，该构件可相对该圆形磁铁的中心转动，如果一个构件与操作面板之间形成两个或两个以上这样的联接，该构件可视为相对操作面板固定不动，与操作面板一起成为机构中的机架，此种情况下，搭接的机构需用手直接驱动原动件演示机构的运动。

所述手提箱下箱体底部内表面还设有构件挂板，它是一块铁磁材料的薄板，未使用的构件及独立的圆形磁铁均吸在构件挂板上，起整洁收纳作用。

所述的磁接式机构搭接实验箱还包括一块不吸磁铁的均质等厚度矩形薄板和至少一只支撑矩形薄板平行于下箱体前边沿竖直站立在手提箱下箱体中的支架，该矩形薄板同样是机构搭接操作面板，固定有圆形磁铁的构件置于竖直站立的矩形薄板朝向下箱体前边沿的一面，外加若干独立圆形磁铁吸于构件上的圆形磁铁面向操作面板一侧用来调节构件平面与操作面板平面平行，隔着操作面板用独立圆形磁铁与构件上的圆形磁铁或吸在构件上的独立圆形磁铁相吸形成正压力，隔着矩形薄板用独立圆形磁铁与构件上的圆形磁铁相吸形成正压力，利用矩形薄板与磁铁之间的摩擦力固定住构件，如果一个构件与矩形薄板之间只形成一个这样的联接，该构件可相对该圆形磁铁的中心转动，如果一个构件与矩形薄板之间形成两个或两个以上这样的联接，该构件可视为相对矩形薄板固定不动，与矩形薄板一起成为机构中的机架，此种情况下，搭接的机构需用手直接驱动原动件演示机构的运动，所述矩形薄板和支架不用时收纳在手提箱中。

所述矩形薄板上安装有至少一根垂直于矩形薄板的转轴，转轴一端由电机驱动或手摇驱动，另一端固定安装一只法兰，若将机构的原动件固定安装在该法兰上，则机构由转轴驱动其运动。

本实用新型的有益效果是：

1.用箱体收纳，便于携带；

2.不用时易于保存，占用空间小；

3.适合教学课堂现场演示与讨论，也适合课程实验用；

4.功能强大，能搭接各种常见的平面机构；

5.成本低，结构简单；

6.固定铰链中心的位置可随时连续调整。

附图说明

图1是本实用新型上箱体面板为搭接操作面板搭接铰链四杆机构时的三维结构示意图；

图2是本实用新型使用矩形薄板作为搭接操作面板搭接铰链四杆机构时的三维结构示意图；

图3是本实用新型矩形薄板上设置电机驱动的转轴使用时三维结构示意图；

图4是本实用新型使用矩形薄板作为搭接操作面板搭接曲柄滑块机构时的正视示意图；

图5是本实用新型不用时未开箱收纳时三维示意图。

图中：1.手提箱；2.上箱体；3.下箱体；4.构件挂板；5.独立圆形磁铁；6.连杆构件；7.构件上的圆形磁铁；8.滑块构件；9.拔盘构件；10.槽轮构件；11.齿轮构件；12.搭接的铰链四杆机构；13.矩形薄板；14.支架；15电机；16.法兰；17.滑轨构件；18.操作面板；19.转轴； 20.搭接的曲柄滑块机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的磁接式机构搭接实验箱，其组成包括手提箱1，以及装在手提箱1中的用来搭接机构的固定有圆形磁铁的非铁磁材质的各种构件6、8、9、10、11，若干独立圆形磁铁5，各所述圆形磁铁材质、直径、厚度相同，所述构件上的圆形磁铁7两磁极均凸出并平行于构件的表面，机构的转动副是利用固定在构件上的圆形磁铁7相吸形成，其特征是手提箱1上箱体2面板为机构搭接操作面板18，它是不吸磁铁的均质等厚度薄板，固定有圆形磁铁的构件置于操作面板18的外侧或内侧，外加若干独立圆形磁铁5吸于构件上的圆形磁铁7面向操作面板18一侧用来调节构件平面与操作面板平面平行，隔着操作面板 18用独立圆形磁铁5与构件上的圆形磁铁7或吸在构件上的独立圆形磁铁5相吸形成正压力，利用操作面板18与磁铁之间的摩擦力固定住构件，这样的磁力联接可以通过拖动吸合的磁铁沿操作面板18表面滑动而随时改变位置，如果一个构件与操作面板之间只形成一个这样的联接，该构件可相对该圆形磁铁的中心转动，如果一个构件与操作面板之间形成两个或两个以上这样的联接，该构件可视为相对操作面板18固定不动，与操作面板18一起成为机构中的机架，此种情况下，搭接的机构需用手直接驱动原动件演示机构的运动。

如图1、2、3所示，所述手提箱1下箱体3底面内表面还设有构件挂板4，它是一块铁磁材料的薄板，未使用的构件6、8、9、10、11及独立圆形磁铁5均吸在构件挂板4上，起整洁收纳作用。

如图2所示，所述的磁接式机构搭接实验箱还包括一块不吸磁铁的均质等厚度矩形薄板 13和至少一只支撑矩形薄板13平行于下箱体3前边沿竖直站立在手提箱下箱体3中的支架 14，该矩形薄板13同样是机构搭接操作面板18，固定有圆形磁铁的构件6、8、9、10、11 置于竖直站立的矩形薄板13朝向下箱体3前边沿的一面，外加若干独立圆形磁铁5吸于构件上的圆形磁铁7面向操作面板18一侧用来调节构件平面与操作面板18平面平行，隔着操作面板18用独立圆形磁铁5与构件上的圆形磁铁7或吸在构件上的独立圆形磁铁5相吸形成正压力，隔着矩形薄板13用独立圆形磁铁5与构件上的圆形磁铁7相吸形成正压力，利用矩形薄板13与磁铁之间的摩擦力固定住构件，如果一个构件与矩形薄板13之间只形成一个这样的联接，该构件可相对该圆形磁铁的中心转动，如果一个构件上形成两个或两个以上这样的联接，该构件可视为相对矩形薄板13固定不动，与矩形薄板13一起成为机构中的机架，此种情况下，搭接的机构需用手直接驱动原动件演示机构的运动，所述矩形薄板13和支架14 不用时收纳在手提箱1中。

如图3所示，所述矩形薄板13上安装有至少一根垂直于矩形薄板13的转轴19，转轴19 一端由电机15驱动或手摇驱动，另一端固定安装一只法兰16，若将机构的原动件固定安装在该法兰16上，则机构由转轴19驱动其运动。

如图1、2所示，取三根适当长度的连杆构件6利用构件上的圆形磁铁7串联相吸在一起，然后将其一端构件上的圆形磁铁7上吸上若干独立圆形磁铁5，为的是调节该构件平面与操作面板18平行，然后将吸有独立圆形磁铁5这面贴紧操作面板18前面，在操作面板18反面相应位置处用独立圆形磁铁5与之相吸；串联杆系的另一端也用相同的方法固定；或如图3 所示将另一端固定安装到所设置的法兰16上；均完成铰链四杆机构的搭接。

如图4所示：取两根适当长度的连杆构件6利用构件上的圆形磁铁7串联相吸在一起，然后一端固定联接到所设置的法兰16上，另一端构件上的圆形磁铁7吸上一个滑块构件8，此时，滑块构件8的滑槽要面向操作面板18，取等量的两组独立圆形磁铁5分别重叠吸到滑轨构件17两端的磁铁上，然后将吸有独立圆形磁铁5的这面贴到操作面板18上，在操作面板18的反面相应两组磁铁的位置分别吸上一个独立圆形磁铁5，然后沿操作面板18的表面拖动滑轨构件17到适当的位置，将滑块构件8的滑槽卡到滑轨构件17上，完成曲柄滑块机构的搭接。

如图5所示：在不使用时，所有组成部分均收纳到手提箱1中，便于整洁收放，无需始终占用实验室宝贵空间，提高空间利用率。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，凡对本实用新型采取等同替换或等效变换所获得的技术方案，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.磁接式机构搭接实验箱，其组成包括手提箱、以及装在手提箱中的用来搭接机构的固定有圆形磁铁的非铁磁材质的各种构件、若干独立圆形磁铁，各所述圆形磁铁材质、直径、厚度相同，所述构件上的圆形磁铁两磁极均凸出并平行于构件的表面，机构的转动副是利用固定在构件上的圆形磁铁相吸形成，其特征是手提箱上盖面板为机构搭接操作面板，它是不吸磁铁的均质等厚度薄板，固定有圆形磁铁的构件置于手提箱面板的外侧或内侧，外加若干独立圆形磁铁吸于构件上的圆形磁铁面向操作面板一侧，用来调节构件平面与操作面板平面平行，隔着操作面板用独立圆形磁铁与构件上的圆形磁铁或吸在构件上的独立圆形磁铁相吸形成正压力，利用操作面板与磁铁之间的摩擦力固定住构件，这样的磁力联接可以通过拖动吸合的磁铁沿操作面板表面滑动而随时改变位置，如果一个构件与操作面板之间只形成一个这样的联接，该构件可相对该圆形磁铁的中心转动，如果一个构件与操作面板之间形成两个或两个以上这样的联接，该构件可视为相对操作面板固定不动，与操作面板一起成为机构中的机架，此种情况下，搭接的机构需用手直接驱动原动件演示机构的运动。

2.根据权利要求1所述的磁接式机构搭接实验箱，其特征是所述手提箱下箱体底部内表面还设有构件挂板，它是一块铁磁材料的薄板，未使用的构件及独立圆形磁铁均吸在构件挂板上，起整洁收纳作用。

3.根据权利要求1所述的磁接式机构搭接实验箱，其特征是还包括一块不吸磁铁的均质等厚度矩形薄板和至少一只支撑矩形薄板平行于下箱体前边沿竖直站立在手提箱下箱体中的支架，该矩形薄板同样是机构搭接操作面板，固定有圆形磁铁的构件置于竖直站立的矩形薄板朝向下箱体前边沿的一面，外加若干独立圆形磁铁吸于构件上的圆形磁铁面向操作面板一侧用来调节构件平面与操作面板平面平行，隔着操作面板用独立圆形磁铁与构件上的圆形磁铁或吸在构件上的独立圆形磁铁相吸形成正压力，利用矩形薄板与磁铁之间的摩擦力固定住构件，如果一个构件与矩形薄板之间只形成一个这样的联接，该构件可相对该圆形磁铁的中心转动，如果一个构件与操作面板之间形成两个或两个以上这样的联接，该构件可视为相对矩形薄板固定不动，与矩形薄板一起成为机构中的机架，此种情况下，搭接的机构需用手直接驱动原动件演示机构的运动，所述矩形薄板和支架不用时收纳在手提箱中。

4.根据权利要求3所述的磁接式机构搭接实验箱，其特征是所述矩形薄板上安装有至少一根垂直于矩形薄板的转轴，转轴一端由电机驱动或手摇驱动，另一端固定安装一只法兰，若将机构的原动件固定安装在该法兰上，则机构由转轴驱动其运动。