CN2498583Y - 一种曲柄导杆滑块机构实验台 - Google Patents

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何竞飞
毛庆强
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Abstract

本实用新型公开了一种曲柄导杆滑块机构实验台,装在实验台架上的可水平自由滑动的实验台面板(7)上设有与电机(2)传动连接的兼作飞轮的曲柄(1);导杆(4)一端与面板(7)铰装,中部与曲柄(1)滑动连接;滑杆支架(10)固装在面板(7)上,滑杆(9)固装在滑杆支架(10)上,并可在滑杆支架(10)上调节固装位置;连杆(5)可调节长度,其一端与滑杆(9)上的滑块(6)铰接,另一端与导杆(4)固装,并可在导杆(4)上调节固装位置;曲柄(1)上装有与导杆(4)连接点轴向对称并可径向调节的平衡片(8);面板(7)下面设有与曲柄(1)对应的角位移传感器(3),滑块支架(10)上设有与滑块(6)对应的线位移传感器(11),面板(7)上设有振动传感器(12),各传感器与计算机电连接,是一种行之有效的模拟曲柄、导杆、滑块运动的动态测试、设计教学实验机构,且结构简单、形象直观,造价低廉。

Description

一种曲柄导杆滑块机构实验台
技术领域：
本实用新型涉及一种实验机构，特别是涉及一种曲柄导杆滑块机构实验台。
背景技术：
在现代教学中，越来越注重于对学生进行理论与实践相结合的教学方式，让学生进行各种各样的模拟实验，感性认识与理性认识相结合，注重培养学生的动手能力，特别是在机械原理教学中，需要将计算机动态参数测试(CAT)与计算机辅助设计(CAD)综合在一起教学，进行机械系统实验和设计，培养学生独立解决实验问题的能力和设计创新能力，而目前还没有一种行之有效的诸如模拟曲柄导杆滑块机构运动的动态测试、设计教学实验机构。
发明内容：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能有效模拟曲柄导杆滑块机构运动的动态测试、设计教学实验台。
本实用新型采用的技术方案是：装在实验台架上的可水平自由滑动的实验台面板上设有兼作飞轮的曲柄，曲柄穿过面板与设在面板下面的电机传动连接；导杆一端与面板铰装，中部与曲柄滑动连接；滑杆支架固装在面板上，滑杆固装在滑杆支架上，并可在滑杆支架上调节固装位置；可调节长度的连杆一端与滑杆上的滑块铰接，另一端与导杆固装，并可在导杆上调节固装位置；曲柄上装有与导杆连接点轴向对称并可径向调节的平衡片；面板下面设有与曲柄对应的角位移传感器，滑块支架上设有与滑块对应的线位移传感器，面板上设有振动传感器，各传感器与计算机电连接。
由于采用了上述技术方案，由曲柄、导杆、连杆、滑块、滑杆、滑杆支架组成的运动系统，可测量曲柄、滑块的运动学参数和机架振动参数，并通过计算机多媒体虚拟仪表显示其速度、加速度波形图；通过计算机多媒体软件模拟仿真曲柄、滑块的真实运动规律和机架振动规律并显示其速度、加速度波形图，可与实测曲线比较分析；配有专用的多媒体教学软件，学生可在软件界面的说明文件的指导下独立自主地进行实验；曲柄导杆滑块机构可拆装为曲柄滑块机构，因而可进行两种机构的实验；多媒体软件还包括曲柄滑块机构设计和连杆曲线族的动态图，将测试、仿真与设计分析结合起来；机构中活动构件杆长、滑块位置可调节，平衡质量位置可调节，飞轮质量可调节，使机构运动特性达到最佳，是一种行之有效的模拟曲柄、导杆、滑块运动的动态测试、设计教学实验机构，能对学生进行理论与实践相结合的教学，进行各种各样的模拟实验，感性认识与理性认识相结合，注重培养学生的动手能力，培养学生独立解决实验问题的能力和设计创新能力，且结构简单、形象直观，造价低廉。
附图说明：
图1是本实用新型结构示意图；
图2是图1中A-A向剖视图；
图3是图1中D-D向剖视图；
图4是导杆主视图；
图5是导杆俯视图；
图6是图4中B-B向剖视图。
具体实施方式：
参见图1、图2、图3，装在实验台架上的可水平自由滑动的实验台面板7上设有兼作飞轮的曲柄1，曲柄1穿过面板7与设在面板7下面的电机2传动连接；导杆4一端与面板7铰装，中部与曲柄1滑动连接；滑杆支架10固装在面板7上，滑杆9固装在滑杆支架10上，并可在滑杆支架10上调节固装位置；可调节长度的连杆5一端与滑杆9上的滑块6铰接，另一端与导杆4固装，并可在导杆4上调节固装位置；曲柄1上装有与导杆4连接点轴向对称并可径向调节的平衡片8；面板7下面设有与曲柄1对应的角位移传感器3，滑块支架10上设有与滑块6对应的线位移传感器11，面板7上设有振动传感器12，各传感器与计算机电连接。
参见图3，实验台面板7在实验台架上水平自由滑动是靠下述装置实现的：在实验台面板7与实验台架之间周围均匀设有滑动装置13，其结构为：固装在实验台架上的支杆15对应装入固装在面板7下部的滑槽17内，支杆15与滑槽17之间装有弹簧14，滑槽17上装有可调节弹簧14长度的丝杆16。实验台面振动时，滑槽17沿支杆15来回运动，即可实现水平自由滑动。
参见图4、图5、图6，导杆4采用工字形结构，其工字下部与曲柄1滑动连接，其工字上部与连杆5铰接，其位置可调节。
曲柄导杆滑块机构可拆装为曲柄滑块机构，因而可进行两种机构的实验。
曲柄导杆滑块(或曲柄滑块)机构的动态参数测试包括：用角位移传感器3采集曲柄1的角位移，用线位移传感器11采集滑块6的位移数值，用振动传感器12采集整机定方向振动参数，然后，通过计算机多媒体软件进行数值微分和数值积分，得出曲柄1的角速度、角加速度，滑块6的速度、加速度，整机振动速度、加速度，并绘制出其波形图。
曲柄导杆滑块(或曲柄滑块)机构真实运动仿真包括：通过软件建模对机构进行运动模拟，作出机构模拟运动图，通过等效力学模型，求出曲柄1、滑块6的真实运动规律，整机振动动态变化，并作出相应的角速度、角加速度、速度、加速度波形图，同时得出调节速度波动的飞轮转动惯量及减小整机振动的平衡质量。
曲柄导杆滑块机构的设计分析包括三个方面：第一个是通过调节活动构件的长度，飞轮转动惯量，平衡质量半径，使机构的动态性能达到最佳；第二个是软件中提供了曲柄滑块机构的二种设计方法，根据基本要求，设计符合运动和受力性能要求的曲柄滑块机构；第三个是软件提供了曲柄滑块机构的连杆运动、轨迹的仿真曲线(可同时作15个点)，通过设定不同杆长，连杆上不同点，可得出不同的运动轨迹，选定适合的运动轨迹与相应机构结构尺寸。

Claims (3)

1、一种曲柄导杆滑块机构实验台，包括实验台架、实验台面板以及由曲柄、导杆、连杆、滑块、滑杆、滑杆支架组成的运动系统，其特征是：装在所述的实验台架上的可水平自由滑动的实验台面板(7)上设有兼作飞轮的曲柄(1)，所述的曲柄(1)穿过所述面板(7)与设在所述面板(7)下面的电机(2)传动连接；所述的导杆(4)一端与所述的面板(7)铰装，中部与所述的曲柄(1)滑动连接；所述的滑杆支架(10)固装在所述的面板(7)上，所述的滑杆(9)固装在所述的滑杆支架(10)上，并可在所述的滑杆支架(10)上调节固装位置；所述的连杆(5)可调节长度，其一端与滑动装在所述的滑杆(9)上的滑块(6)铰接，另一端与所述的导杆(4)固装，并可在所述的导杆(4)上调节固装位置；所述的曲柄(1)上装有与所述的导杆(4)连接点轴向对称并可径向调节的平衡片(8)；所述的面板(7)下面设有与所述的曲柄(1)对应的角位移传感器(3)，所述的滑块支架(10)上设有与所述的滑块(6)对应的线位移传感器(11)，所述的面板(7)上设有振动传感器(12)，各传感器与计算机电连接。
2、根据权利要求1所述的一种曲柄导杆滑块机构实验台，其特征是：所述的实验台面板(7)在所述的实验台架上水平自由滑动是这样实现的：在所述的实验台面板(7)与所述的实验台架之间周围均匀设有滑动装置(13)，其结构为：固装在实验台架上的支杆(15)对应装入固装在面板(7)下部的滑槽(17)内，所述的支杆(15)与所述的滑槽(17)之间装有弹簧(14)，所述的滑槽(17)上装有可调节所述的弹簧(14)长度的丝杆(16)。
3、根据权利要求1或2所述的一种曲柄导杆滑块机构实验台，其特征是：所述的导杆(4)采用工字形结构，其工字形下部与所述的曲柄(1)滑动连接，其工字形上部与所述的连杆(5)铰接，其位置可调节。
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