CN209530090U - 一种拼插式s形轨迹激光切割小车教学实验套件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，包括底板、动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构，动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构均固定安装于底板上，所述动力机构通过传动机构分别连接驱动机构和转向机构。本套件精简一般小车加工方式、保留小车原理关键知识点、实现所诉大部分部件由激光切割快速加工获得，并能完整拼插成型的一种拼插式组装S形轨迹激光切割小车教学实验套件，利用砝码的重力势能转化为动能通过传动机构驱动小车行进，同时传动机构还带动转向机构往复摆动控制方向，实现S形方向控制。

Description

一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件

技术领域

本实用新型涉及一种实验套件，具体是一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件。

背景技术

教学实验是在教师的指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，引起实验对象的某些变化，从观察这些现象的变化中获取新知识或验证知识的教学方法。在物理、化学、生物、地理和自然常识等学科的教学中，实验是一种重要的方法。实验法是随着近代自然科学的发展兴起的。现代科学技术和实验手段的飞跃发展，使实验法发挥越来越大的作用。通过实验法，可以使学生把一定的直接知识同书本知识联系起来，以获得比较完全的知识，又能够培养他们的独立探索能力、实验操作能力和科学研究兴趣。它是提高自然科学有关学科教学质量不可缺少的条件。

近年来作为大学生科技创新竞赛的常见制作项目，重锤下落过程中生成的机械势能产生动力而驱动行驶的小车越来越受欢迎，但是现有的小车结构较为复杂，设计繁琐，不易组装和控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，包括底板、动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构，动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构均固定安装于底板上，所述动力机构通过传动机构分别连接驱动机构和转向机构。

作为本实用新型进一步的方案：所述动力机构包括砝码、绳索、定滑轮组、定滑轮轴、砝码支架和滑轮支架，底板上设有砝码支架，砝码支架下部安装有砝码立柱拼插公片，底板上安装有砝码立柱拼插母片，砝码立柱拼插公片固定插接砝码立柱拼插母片；所述砝码支架上端固定砝码支架顶板，砝码支架顶板连接滑轮支架，滑轮支架上安装有定滑轮轴，定滑轮轴上设有滑轮，滑轮中间具有凹陷的凹槽，砝码支架顶板上开设有通孔。

作为本实用新型再进一步的方案：所述砝码由第一砝码和第二砝码构成，绳索穿过砝码支架并通过砝码支架顶板上的通孔，同时绳索绕过滑轮中间的凹槽连接变径绕线轴，绳索另一端挂设有砝码。

作为本实用新型再进一步的方案：所述变径绕线轴上分别设有前齿轮和可调节转向的曲柄盘，变径绕线轴连接曲柄盘一侧的端部转动连接在窄绕线轴立柱上，窄绕线轴立柱固定在底板上，变径绕线轴连接前齿轮一侧的端部转动连接于宽轴立柱上，宽轴立柱固定在底板上；所述前齿轮啮合后齿轮，后齿轮固定连接在后轮轴上，其中，后轮轴连接后齿轮一侧的端部转动连接于宽轴立柱上，宽轴立柱固定在底板上，后轮轴另一端转动连接在窄后轮轴立柱上，窄后轮轴立柱固定在底板上，后轮轴两侧末端分别固定连接有后轮。

作为本实用新型再进一步的方案：所述曲柄盘上转动连接连杆端部，连杆另一端部转动连接转向臂，转向臂连接前叉转向轴，前叉转向轴转动连接前叉固定座，前叉固定座固定于底板上，前叉转向轴连接转向轮轴，转向轮轴上转动连接有转向轮。

作为本实用新型再进一步的方案：所述砝码支架包括三根砝码支架立柱和砝码支架顶板，砝码支架顶板为一个砝码支架顶板片，定滑轮组包括定滑轮组支架、两个滑轮和滑轮轴，定滑轮组支架由右侧第一滑轮支架、右侧第二滑轮支架、左侧第一滑轮支架和左侧第二滑轮支架构成，滑轮轴为第一M4螺杆，其长度为16厘米，通过M4螺母固定于定滑轮组支架上，第一M4螺杆上转动连接有滑轮。

作为本实用新型再进一步的方案：所述窄绕线轴立柱和窄后轮轴立柱结构相同，由一号窄轴立柱片、二号窄轴立柱片、两个轴立柱轴承夹片和一个法兰轴承组合安装形成，宽轴立柱由一号宽轴立柱片、二号宽轴立柱片、四个轴立柱轴承夹片和两个法兰轴承组装形成，变径绕线轴上的前齿轮通过绕线轴齿轮片、绕线轴齿轮定位片和两个绕线轴齿轮片卡扣固定安装于变径绕线轴上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述曲柄盘由曲柄盘片、曲柄盘内侧卡扣片、曲柄盘外侧夹片构成，曲柄盘片通过曲柄盘内侧卡扣片和曲柄盘外侧夹片固定于变径绕线轴上，后齿轮通过两个后轮轴齿轮片和两个后轮轴齿轮夹片以及后轮轴齿轮插片固定在后轮轴上，后轮轴由后轮轴主插片、后轮轴短拉钩插片和后轮轴长拉钩插片组成。

作为本实用新型再进一步的方案：所述后轮通过后轮片、后轮片内侧轴卡扣、大十字夹片、小十字夹片固定于后轮轴上；所述连杆包括两个长度为16厘米的第二M3螺杆，第二M3螺杆通过M3螺母、M3弹垫、M3平垫与标准球头拉杆连接，标准球头拉杆为一号球头拉杆、二号球头拉杆、三号球头拉杆和四号球头拉杆组装而成。

作为本实用新型再进一步的方案：所述前叉转向轴与前叉横梁和前叉共同安装组成前叉组件，转向轮由前轮片与两个前轮片夹片通过双向轴承转动连接，前叉固定座为两个前叉固定座立柱与前叉固定座横梁固定安装，且前叉固定座横梁通过前叉固定座横梁中片与两个前叉固定座横梁夹片通过两个法兰轴承转动连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本套件精简一般小车加工方式、保留小车原理关键知识点、实现所诉大部分部件由激光切割快速加工获得，并能完整拼插成型的一种拼插式组装S形轨迹激光切割小车教学实验套件，利用砝码的重力势能转化为动能通过传动机构驱动小车行进，同时传动机构还带动转向机构往复摆动控制方向，实现S形方向控制。

附图说明

图1为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件的结构示意图。

图2为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件的整体结构示意图。

图3为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中定滑轮组的结构示意图。

图4为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中砝码支架的结构示意图。

图5为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中变径绕线轴的结构示意图。

图6为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中后轮轴的结构示意图。

图7为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中后轮的结构示意图。

图8为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中连杆和转向臂构的结构示意图。

图9为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中前叉组件的结构示意图。

图10为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中前叉固定座构的结构示意图。

图11为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中窄立柱的结构示意图。

图12为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中宽轴立柱的结构示意图。

图13为拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件中砝码和底板的结构示意图。

图中：1-底板；2-砝码支架顶板片；3-砝码立柱拼插公片；4-砝码立柱拼插母片；5-后轮片5；6-大十字夹片；7-小十字夹片；8-后轮轴主插片；9-后轮轴长拉钩插片；10-后轮轴短拉钩插片；11-后轮轴齿轮片；12-后轮轴齿轮插片；13-后轮轴齿轮夹片；14-滑轮；15-前叉横梁片；16-前叉侧片；17-前叉转向轴上插口片；18-前叉转向轴下插口片；19-前叉固定座立柱上插口片；20-前叉固定座立柱下插口片；21-曲柄盘片；22-曲柄盘片内侧卡扣片；23-曲柄盘外侧夹片；24-变径绕线轴拼插母片；25-变径绕线轴拼插公片；26-绕线轴齿轮片；27-绕线轴齿轮定位片；28-前轮片夹片；29-前轮片；30-前叉固定座横梁夹片；31-前叉固定座横梁中片；32-后轮片5内侧轴卡扣；33-法兰轴承；34-双向轴承；35-右侧第一滑轮支架右；36-右侧第二滑轮支架；37-左侧第一滑轮支架左01；38-左侧第二滑轮支架；39-一号窄轴立柱片；40-二号窄轴立柱片；41-一号宽轴立柱片；42-二号宽轴立柱片；43-第一M3螺杆；44-M3螺母；45-第一M4螺杆；46-M4螺母；47-M6卡扣；48-轴立柱轴承夹片；49-第二M4螺杆；50-转向轴十字垫片；51-第二M3螺杆；52-M4弹垫；53-转向臂片；54-一号球头拉杆；55-二号球头拉杆；56-三号球头拉杆；57-四号球头拉杆；58-M3弹垫；59-第三M3螺杆；60-第四M3螺杆；61-第一砝码；62-第二砝码；63-绕线轴齿轮片卡扣。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1～13，本实用新型实施例中，一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，包括底板1、动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构，所述动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构均固定安装于底板1上，其中，动力机构通过传动机构分别连接驱动机构和转向机构，动力机构利用传动机构带动驱动机构运动进而带动底板1和小车整体向前运动，同时传动机构还带动转向机构往复摆动控制方向。

所述动力机构包括砝码、绳索、定滑轮组、定滑轮轴、砝码支架和滑轮支架，具体来说，砝码由第一砝码61和第二砝码62构成，底板1上设有砝码支架，砝码支架下部安装有砝码立柱拼插公片3，底板1上安装有砝码立柱拼插母片4，砝码立柱拼插公片3固定插接砝码立柱拼插母片4，通过砝码立柱拼插公片3和砝码立柱拼插母片4将砝码支架固定于底板1上；所述砝码支架上端固定砝码支架顶板，砝码支架顶板连接滑轮支架，滑轮支架上安装有定滑轮轴，定滑轮轴上设有滑轮14，为了使本申请的技术方案公开更加充分，需要说明的是，滑轮14中间具有凹陷的凹槽，砝码支架顶板上开设有通孔，绳索穿过砝码支架并通过砝码支架顶板上的通孔，同时绳索绕过滑轮14中间的凹槽连接变径绕线轴，绳索另一端挂设有砝码，松下砝码时，砝码在重力作用下下落利用绳索带动变径绕线轴转动将重力势能转化为动能。

所述变径绕线轴上分别设有前齿轮和可调节转向的曲柄盘，变径绕线轴连接曲柄盘一侧的端部转动连接在窄绕线轴立柱上，窄绕线轴立柱固定在底板1上，变径绕线轴连接前齿轮一侧的端部转动连接于宽轴立柱上，宽轴立柱固定在底板上，在绳索拉动变径绕线轴转动的同时带动曲柄盘和前齿轮同步转动；所述前齿轮啮合后齿轮，后齿轮固定连接在后轮轴上，其中，后轮轴连接后齿轮一侧的端部转动连接于宽轴立柱上，宽轴立柱固定在底板1上，后轮轴另一端转动连接在窄后轮轴立柱上，窄后轮轴立柱固定在底板1上，后轮轴两侧末端分别固定连接有后轮，转动的变径绕线轴通过前齿轮和后齿轮带动后轮轴转动进而带动后轮跟随转动驱动小车行进；所述曲柄盘上转动连接连杆端部，连杆另一端部转动连接转向臂，转向臂连接前叉转向轴，前叉转向轴转动连接前叉固定座，前叉固定座固定于底板1上，前叉转向轴连接转向轮轴，转向轮轴上转动连接有转向轮，转动的绕变径线轴带动曲柄盘转动进而通过连杆带动转向臂和前叉转向轴在前叉固定座内转动，前叉转向轴带动转向轮轴和转向轮转动，实现往复改变行进方向，可通过调节连杆与曲柄盘连接的螺杆在曲柄盘片上调节槽的位置以及调节连杆长度实现小车行驶轨迹的调整。

实施例2

为了使本申请中各个部件的连接关系更加细致化以保证本申请中所采用的技术方案公开更加充分，现在上述实施例1的基础上作进一步的补充和说明，具体来说，补充和说明部分的技术特征为，所述砝码支架包括三根砝码支架立柱和砝码支架顶板，砝码支架顶板为一个砝码支架顶板片2，定滑轮组包括定滑轮组支架、两个滑轮和滑轮轴，定滑轮组支架由右侧第一滑轮支架35、右侧第二滑轮支架36、左侧第一滑轮支架37和左侧第二滑轮支架38构成，滑轮轴为第一M4螺杆45，其长度为16厘米，通过M4螺母46固定于定滑轮组支架上，第一M4螺杆45上转动连接有滑轮14；所述窄绕线轴立柱和窄后轮轴立柱结构相同，由一号窄轴立柱片39、二号窄轴立柱片40、两个轴立柱轴承夹片48和一个法兰轴承33组合安装形成，宽轴立柱由一号宽轴立柱片41、二号宽轴立柱片42、四个轴立柱轴承夹片48和两个法兰轴承33组装形成，需要说明的是，变径绕线轴上的前齿轮通过绕线轴齿轮片26、绕线轴齿轮定位片27和两个绕线轴齿轮片卡扣63固定安装于变径绕线轴上。

所述曲柄盘由曲柄盘片21、曲柄盘内侧卡扣片22、曲柄盘外侧夹片23构成，曲柄盘片21通过曲柄盘内侧卡扣片22和曲柄盘外侧夹片23固定于变径绕线轴上，后齿轮通过两个后轮轴齿轮片11和两个后轮轴齿轮夹片13以及后轮轴齿轮插片12固定在后轮轴上，后轮轴由后轮轴主插片8、后轮轴短拉钩插片10和后轮轴长拉钩插片9组成，其中，后轮通过后轮片5、后轮片内侧轴卡扣32、大十字夹片6、小十字夹片7固定于后轮轴上；所述连杆包括两个长度为16厘米的第二M3螺杆51，第二M3螺杆51通过M3螺母44、M3弹垫58、M3平垫与标准球头拉杆连接，标准球头拉杆为一号球头拉杆54、二号球头拉杆55、三号球头拉杆56和四号球头拉杆57组装而成。

所述转向臂由转向臂片53通过两个M6卡扣47安装固定，前叉转向轴与前叉横梁和前叉共同安装组成前叉组件，具体来说，前叉转向轴两端分别具有前叉转向轴上插口片17和前叉转向轴下插口片18以及两个前叉转向轴十字垫片50，前叉横梁由三个前叉横梁片15组成，前叉由两个前叉侧片16固定形成，转向轮轴为20厘米长的第二M4螺杆49通过M4螺母46和M4弹垫52固定，转向轮由前轮片29与两个前轮片夹片28通过双向轴承34转动连接，前叉固定座为两个前叉固定座立柱与前叉固定座横梁固定安装，且前叉固定座立柱两端分别具有前叉固定座立柱上插口片19和前叉固定座立柱下插口片20，前叉固定座横梁通过前叉固定座横梁中片31与两个前叉固定座横梁夹片30通过两个法兰轴承33转动连接。

本实用新型的工作原理是：动力机构利用传动机构带动驱动机构运动进而带动底板1和小车整体向前运动，同时传动机构还带动转向机构往复摆动控制方向,通过砝码立柱拼插公片3和砝码立柱拼插母片4将砝码支架固定于底板1上,绳索穿过砝码支架并通过砝码支架顶板上的通孔，同时绳索绕过滑轮14中间的凹槽连接变径绕线轴，绳索另一端挂设有砝码，松下砝码时，砝码在重力作用下下落利用绳索带动变径绕线轴转动将重力势能转化为动能,在绳索拉动变径绕线轴转动的同时带动曲柄盘和前齿轮同步转动,转动的变径绕线轴通过前齿轮和后齿轮带动后轮轴转动进而带动后轮跟随转动驱动小车行进,转动的绕变径线轴带动曲柄盘转动进而通过连杆带动转向臂和前叉转向轴在前叉固定座内转动，前叉转向轴带动转向轮轴和转向轮转动，实现往复改变行进方向，可通过调节连杆与曲柄盘连接的螺杆在曲柄盘片上调节槽的位置以及调节连杆长度实现小车行驶轨迹的调整,动力机构为整个小车提供动力，带动传动机构运动，传动机构带动驱动机构和转向机构运动，驱动机构带动驱动轮转动，转向机构带动转向轮在一定角度内摆动。

需要特别说明的是，本申请中曲柄盘和连杆以及球头拉杆为现有技术的应用，通过合适的加工工艺实现零件整版连接成块，整版零件通过摔打振动就可取下组装，通过手工磨平边缘毛刺即可拼装而成。尤其是实现板材零件以拼插方式装配的各个轴以及立柱等拼插锁紧结构为本申请的创新点。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，包括底板（1）、动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构，动力机构、传动机构、驱动机构和转向机构均固定安装于底板（1）上，其特征在于，所述动力机构通过传动机构分别连接驱动机构和转向机构；所述动力机构包括砝码、绳索、定滑轮组、定滑轮轴、砝码支架和滑轮支架，底板（1）上设有砝码支架，砝码支架下部安装有砝码立柱拼插公片（3），底板（1）上安装有砝码立柱拼插母片（4），砝码立柱拼插公片（3）固定插接砝码立柱拼插母片（4）；所述砝码支架上端固定砝码支架顶板，砝码支架顶板连接滑轮支架，滑轮支架上安装有定滑轮轴，定滑轮轴上设有滑轮（14），滑轮（14）中间具有凹陷的凹槽，砝码支架顶板上开设有通孔。

2.根据权利要求1所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述砝码由第一砝码（61）和第二砝码（62）构成，绳索穿过砝码支架并通过砝码支架顶板上的通孔，同时绳索绕过滑轮（14）中间的凹槽连接变径绕线轴，绳索另一端挂设有砝码。

3.根据权利要求2所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述变径绕线轴上分别设有前齿轮和可调节转向的曲柄盘，变径绕线轴连接曲柄盘一侧的端部转动连接在窄绕线轴立柱上，窄绕线轴立柱固定在底板（1）上，变径绕线轴连接前齿轮一侧的端部转动连接于宽轴立柱上，宽轴立柱固定在底板上；所述前齿轮啮合后齿轮，后齿轮固定连接在后轮轴上，其中，后轮轴连接后齿轮一侧的端部转动连接于宽轴立柱上，宽轴立柱固定在底板（1）上，后轮轴另一端转动连接在窄后轮轴立柱上，窄后轮轴立柱固定在底板（1）上，后轮轴两侧末端分别固定连接有后轮。

4.根据权利要求3所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述曲柄盘上转动连接连杆端部，连杆另一端部转动连接转向臂，转向臂连接前叉转向轴，前叉转向轴转动连接前叉固定座，前叉固定座固定于底板（1）上，前叉转向轴连接转向轮轴，转向轮轴上转动连接有转向轮。

5.根据权利要求1所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述砝码支架包括三根砝码支架立柱和砝码支架顶板，砝码支架顶板为一个砝码支架顶板片（2），定滑轮组包括定滑轮组支架、两个滑轮和滑轮轴，定滑轮组支架由右侧第一滑轮支架（35）、右侧第二滑轮支架（36）、左侧第一滑轮支架（37）和左侧第二滑轮支架（38）构成，滑轮轴为第一M4螺杆（45），其长度为16厘米，通过M4螺母（46）固定于定滑轮组支架上，第一M4螺杆（45）上转动连接有滑轮（14）。

6.根据权利要求3所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述窄绕线轴立柱和窄后轮轴立柱结构相同，由一号窄轴立柱片（39）、二号窄轴立柱片（40）、两个轴立柱轴承夹片（48）和一个法兰轴承（33）组合安装形成，宽轴立柱由一号宽轴立柱片（41）、二号宽轴立柱片（42）、四个轴立柱轴承夹片（48）和两个法兰轴承（33）组装形成，变径绕线轴上的前齿轮通过绕线轴齿轮片（26）、绕线轴齿轮定位片（27）和两个绕线轴齿轮片卡扣（63）固定安装于变径绕线轴上。

7.根据权利要求3所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述曲柄盘由曲柄盘片（21）、曲柄盘内侧卡扣片（22）、曲柄盘外侧夹片（23）构成，曲柄盘片（21）通过曲柄盘内侧卡扣片（22）和曲柄盘外侧夹片（23）固定于变径绕线轴上，后齿轮通过两个后轮轴齿轮片（11）和两个后轮轴齿轮夹片（13）以及后轮轴齿轮插片（12）固定在后轮轴上，后轮轴由后轮轴主插片（8）、后轮轴短拉钩插片（10）和后轮轴长拉钩插片（9）组成。

8.根据权利要求4所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述后轮通过后轮片（5）、后轮片内侧轴卡扣（32）、大十字夹片（6）、小十字夹片（7）固定于后轮轴上；所述连杆包括两个长度为16厘米的第二M3螺杆（51），第二M3螺杆（51）通过M3螺母（44）、M3弹垫（58）、M3平垫与标准球头拉杆连接，标准球头拉杆为一号球头拉杆（54）、二号球头拉杆（55）、三号球头拉杆（56）和四号球头拉杆（57）组装而成。

9.根据权利要求4所述的一种拼插式S形轨迹激光切割小车教学实验套件，其特征在于，所述前叉转向轴与前叉横梁和前叉共同安装组成前叉组件，转向轮由前轮片（29）与两个前轮片夹片（28）通过双向轴承（34）转动连接，前叉固定座为两个前叉固定座立柱与前叉固定座横梁固定安装，且前叉固定座横梁通过前叉固定座横梁中片（31）与两个前叉固定座横梁夹片（30）通过两个法兰轴承（33）转动连接。