CN88200362U - 组合式机构演习仪 - Google Patents

Abstract

一种组合式机构演习仪由元件集和演习提示图集组成，其特征在于所述的元件集是可以组装成多种机构模型的一组公用元件，演习提示图是“哑图”或“半哑图”型。这种演习仪轻巧、价廉，设计上突出了“引而不发”、激发思维的特点，因而能够达到学生人手一台、亲身实践和启迪创造的良好效果。

Description

本实用新型属于文化教育用品。

在已有技术领域中，公知的机构教具均为专用式。这种教具因不可组合，故体积大，价格高，只适于示范演示或教学参观，而难以达到亲身实践和激发思维的教学效果。

为了弥补专用机构教具之不足，适应独立工作能力和创造性思维培养的需要，特设计了本实用新型。

本实用新型设计的基本构思是：（1）采用可以组装成多种机构模型的一组公用元件，于使用时组装成多种机构模型，以减少整套教具的元件数和降低成本，並使使用者在组装中得到创造思维的启发；（2）演习按“哑图”或“半哑图”的演习提示图进行（注：“哑图”或“半哑图”即不注或部分注有文字或标识符说明的图），对于平面的轨迹演示或位置演示，则采用透明或部分透明的元件，使演习覆在覆有演习提示图的底板上进行（提示图的图形比尺与元件比尺相等），从而取得“引而不发”激发思维的教学效果；（3）为便于装拆，元件之间的固定采用钉接，元件之间的铰接采用揿钉、蘑菇头销钉或蘑菇头轴销与孔所组成的销接，球副则是球与球孔的直接塞接；对于导磁的底板，采用磁性吸接代替非底板元件与底板之间的钉接，並以磁性蘑菇头销钉与孔所组成的销接代替揿钉与孔所组成的销接；（4）为适应课堂教学之需，本实用新型可做成尺寸较大的“示教型”；为进一步降低成本，达到学生人手一台，也可做成便携的迷你（Mini）型（微型），“示教型”的底板为导磁材料制成。

本实用新型由元件集和演习提示图集组成。元件集的典型内容包括：底板、杆件、滑块、揿钉、蘑菇头销钉、盘形凸轮、扇形齿轮、齿条、导轨、齿轮、内齿轮、系杆、齿圈、套杯、发波轮、芯轴、蜗轮、支座、蜗杆、手柄、螺旋、左螺母、右螺母、钢球、叉轴、十字头、星轮、滑块球铰、套筒球铰、滑杆球铰、摆杆球铰、套筒摆杆、螺钉。演习提示图集的典型内容包括：“平面四杆机构”、“连杆曲线”、“盘形凸轮机构”、“渐开线齿轮齿廓及标准齿轮标准安装”、“渐开线齿轮根切与变位基本概念”、“差动轮系与行星轮系的工作原理”、“N型行星传动的工作原理”（注：按中国机械工业部标准JB1199－76，“N型”即“内啮合型”）、“谐波传动的工作原理”、“圆柱蜗杆传动”、“螺旋传动的工作原理”、“超越离合器的工作原理”、“十字头万向联轴器”、“RSSP和RSCS空间四杆机构”（注：C－圆柱副，P－移动副，R－转动副，S－球面副）等演习提示图。

本实用新型的演习内容，可根据教学需要，通过进一步拓广上述典型的元件集和演习提示图集的具体内容而得到相应的拓广。

附题说明：

图1与图2为典型元件集1的元件外观图。其中：图1为底板101，杆件102、103、104、105，滑块106，揿钉107，蘑菇头销钉108，盘形凸轮109，扇形齿轮110、111，齿条112，导轨113，齿轮114、115，内齿轮116，系杆117，齿圈118，套杯119，发波轮120，和芯轴121的外观图；图2为蜗轮122，支座123，蜗杆124，手柄125，螺旋126，左螺母127，右螺母128，钢球129，叉轴130，十字头131，星轮132，滑块球铰133，套筒球铰134，滑杆球铰135，摆杆球铰136，套筒摆杆137，和螺钉138的外观图。图3～图34为典型演习提示图集2的提示图，其中：图3～图14为“平面四杆机构”演习提示图（图3为“曲柄摇杆机构甲及连杆曲线”的演习提示图，图4为“曲柄摇杆机构乙”的演习提示图，图5为“双曲柄机构”演习提示图，图6为“双摇杆机构”演习提示图，图7为“最短杆与最长杆的长度之和大于其余二杆长度之和的铰链四杆机构（双摇机构）”演习提示图，图8为“具有止反杆的正平行四边形机构”演习提示图，图9为“反平行四边形机构”演习提示图，图10为“曲柄滑块机构”演习提示图，图11为“转动导杆机构”演习提示图，图12为“摆动导杆机构”演习提示图，图13为“摆块机构”演习提示图，图14为“定块机构”演习提示图）；图15为杆件102～105与底板101（图左）或覆有演习提示图的底板101（图右）相铰接时的铰接形式图；图16为杆件102～105彼此相铰接时的铰接形式图；图17为滑块106作为定块或导路使用时，固定在底板101上或固定在覆有演习提示图的底板101上的正视图；图18为滑块106与杆件102～105的连接形式图；图19为“盘形凸轮机构”演习提示图；图20为滚子从动件和盘形凸轮的安装示意图；图21为“渐开线齿轮齿廓及标准齿轮标准安装”演习提示图；图22为“渐开线齿轮根切与变位的基本概念”演习提示图；图23为“差动轮系与行星轮系的工作原理”演习提示图；图24和图25为“N型行星传动的工作原理”演习提示图（图25为图24的A－A剖视图）；图26和图27为“谐波传动的工作原理”演习提示图（图27为图26的A－A剖视图）；图28为“圆柱蜗杆传动”演习提示图；图29为“螺旋传动的工作原理”演习提示图；图30为“差动螺旋传动的工作原理”演习提示图；图31为“超越离合器”演习提示图；图32为“十字头万向联轴器”演习提示图；图33为“RSSP和RSCS空间四杆机构”演习提示图；图34为“平面六杆机构”演习提示图。图35为用于固定在导磁的底板上的磁性蘑菇头销钉图。

图1～图33为本实用新型的最佳实施例。下面，通过该实施例的描述，进一步给出本实用新型的细节。此例为本实用新型的迷你（Mini）型。底板101为木结构；杆件102～105、滑块106和蘑菇头销钉108的顶盖由透明材料制成，杆件102～105的纵向标有深色标线a以便与演习提示图中的线示杆件相对应，标线a上开有若干通孔，滑块106的纵向开有三个通孔L、M、N，上述各元件的通孔，可供安装揿钉107或蘑菇销钉108之用，也可用于装置硬笔（诸如铅笔、圆珠笔、滚珠笔、彩色笔等）绘制该点的运动轨迹（例如绘制“连杆曲线”等），杆件102、104、105和103组成“曲柄摇杆机构甲”时它们的工作长度比为1：2：2.5：3（图3），以获得较大的传动角和急回系数，並可在装笔孔A、B、C上绘出形状显目的连杆曲线A′、B′、C′。“平面四杆机构”的演习可按图3～图18进行（注：实际的图形比尺与元件比尺相等）：先将所需的演习提示图（图3～图14）固覆在底板101上，再按图在其上安装所需的元件，然后即可进行相应的演习操作。安装时，杆件102～105可借揿钉107与覆有演习提示图的底板101相铰接（图15）；杆件102～105之间，以及它们与滑块106之间可借蘑菇头销钉108彼此相铰接（图16、图18）；滑块106作为定块或导路使用时，可按图17将其固定在覆有演习提示图的底板101上。“连杆曲线”的演习可按图3进行：将硬笔笔尖分别插入杆件103的孔A、B、C中，並使杆件102回转一周，则上述的笔尖即可分别绘出图示的相应的连杆曲线A′、B′、C′。盘形凸轮109为透明材料制成，其理论廓线和实际廓线分别标为不同的色线，为便于定位，其起转位置标有起转标线A（图1）。“盘形凸轮机构”的演习可按图19和图20进行（注：实际的图形比尺与元件比尺相等）：将图19固覆在底板101上，按图19和图20在其上将杆件104、滑块106、揿钉107（三只）、盘形凸轮109和蘑菇头销钉108（代替滚子）安装成偏置从动件的盘形凸轮机构；安装时注意使凸轮起转标线A（图1）与图19上的标线B相重合，于是顺时针回转盘形凸轮109，则从动件－杆件104即可实现提示图中所给出的相应的位移运动规律；反之，将盘形凸轮109固定，而使覆有提示图的底板101反时针回转，则滚子——装于杆件104下端的蘑菇头销钉108的中心和外缘即可分别扫描出盘形凸轮109的理论廓线和实际廓线；而依此类推，则可进行对心和摆动从动件盘形凸轮机构的演习（对心从动件的导路位置如虚线所示，对心从动件和摆动从动件的位移线图未绘出，可让学生自行绘制）。图21为“渐开线齿轮齿廓及标准齿轮标准安装”的演习提示图（注：实际的图形比尺与元件比尺相等）：扇形齿轮110和111由透明材料制成，其工作齿廓K（图1）标以色线；用二只揿钉107分别将扇形齿轮110、111按图铰接在覆有该提示图的底板101上，则顺时针转动扇形齿轮111即可带动扇形齿轮110；通过对于提示图的观察和对于其中点、线名称的标注，即可明确“齿顶圆、齿根圆、分度圆、压力角、啮合角、理论啮合线、实际啮合线、工作齿廓、重合度”等概念，同时由图还可以看出渐开线齿廓的绘制方法以及上述各圆与基圆之间的关系。图22为“渐开线齿轮根切与变位的基本概念”演习提示图（注：实际的图形比尺与元件比尺相等）：齿条112由透明材料制成，其分度线E（图1）以及最左的一条直线齿廓C标为色线，演习时先按提示图所给的齿数Z＝10和Z＝17，以及齿条的模数m＝10（mm），在透明纸上绘出齿轮的分度圆和齿顶圆，在分度圆上按提示图上节线D的小段段长分段，並标出0点标码，再沿齿顶圆将齿轮纸片剪下，将提示图固覆在底板101上，将齿轮纸片的中心与提示图所给的中心重叠，用揿钉107将其钉在上述的覆有提示图的底板101上，进而按齿条112的分度线E与提示图的节线D相重合而将导轨113与齿条112的底边靠齐，同时将导轨113揿钉在覆有提示图的底板101上，最后，分别调节齿条112和齿轮纸片，使齿条112上的C线和齿轮纸片分度圆上的标点O均位于提示图的O点上，並按照节线D上的每小段段长逐步左（或右）移齿条112，同时相应地按照提示图分度圆上的段长标码同步地顺（或逆）时针转动齿轮纸片，而在齿条112每移一小段段长时，用硬笔沿齿条112的齿廓在齿轮纸片上画下它的廓形，则各廓线的包络线便是齿条112所展成的齿轮齿形；而平行于上述的导轨安装位置相对于齿轮纸片的中心移置导轨113，並重复上述之步骤，即可进行齿轮根切或变位的演习操作。图23为“差动轮系与行星轮系的工作原理”演习提示图：将齿轮114、115和内齿轮116、系杆117按图进行装配，即为一差动轮系；控制齿轮115或内齿轮116不动，该差动轮系即分别构成一个行星轮系；数下各齿轮的齿数，即可经由轮系的速比算式算出有关的传动比，而通过演习则可得到该计算结果的实际验证。“N型行星传动的工作原理”可按图24和图25进行演习：套杯119由透明材料制成，其底部中心F标以色点；如图25将齿圈118、套杯119和内齿轮116装配在一起（套杯119与齿圈118之间为紧配合），则握定内齿轮116不动，再用手轻轻捏住並摇转套杯119，即可带动齿圈118沿内齿轮116的内周转动，且齿圈118每摇转（公转）一周（即其中心F绕内齿轮116的中心每转一周），齿圈118便相对于内齿轮116反摇转方向地转过一个“单元齿差”，此“单元齿差”即内齿轮116与齿圈118的齿数差。“谐波传动工作原理”可按图26和图27进行演习：按图27将内齿轮116、齿圈118和发波轮120安装在一起，再握定内齿轮116並转动发波轮120，则发波轮120每转一周，齿圈118便相对于内齿轮116反发波轮120的转向转过一个“单元齿差”，此“单元齿差”即内齿轮116与齿圈118的齿数差。图28为“圆柱蜗杆传动”的演习提示图：将芯轴121（图1）（其底部有钉）揿钉在底板101上並套上蜗轮122，再将两个支座123分别套装在蜗杆124的两端的轴颈上，並使蜗杆124与蜗轮122相啮合，同时将支座123（图2）（其底部有钉）揿钉在底板101上，最后在蜗杆124带有键槽的右端套上内孔具有凸键的手柄125（图2），则转动手柄125即可驱动蜗杆124带动蜗轮122回转。“螺旋传动的工作原理”可按图29进行演习：如图29，在螺旋126上旋入右螺母128（图2）（其底部有钉），並于两端各装上一个支座123，于右端装上手柄125，然后使右螺母128的顶平面向下、且与支座123的底平面相一致，再将支座123揿钉在底板101上，则转动手柄125，即可通过其内孔的凸键与螺旋126右端的键槽所形成的键联接驱动螺旋126，进而带动右螺母128移动；以上为右螺旋传动；将左螺母127（图29中的假想线）底平面向下装于螺旋126的左段（左螺母127见图2），重复上述步骤进行操作，则可进行左螺旋传动的演习。“差动螺旋传动”的安装方法如图30所示，演习的方法与“螺旋传动的工作原理”相似，但右螺母128是揿钉在底板101上，螺旋126的左端是由一个支座123相支撑。图31为“超越离合器”的演习提示图：如图，将星轮132装入套杯119内，然后按图装入钢球129，即可进行“超越离合”的演习；例如，此时使星轮132和套杯119同时作顺时针回转，则如星轮132转速超前，它便通过钢球129带动套杯119随同自己同步回转；反之，如星轮132的转速落后或反转，则套杯119与星轮132分离而各自回转。图32为“十字头万向联轴器”的演习提示图：借弹性变形使两个叉轴130头端的孔分别卡套在十字头131的头端轴颈上，将两叉轴130的尾部分别装入二支座123的支承孔内，再将二支座123揿钉在底板101上，这样便组成了一个“十字头万向联轴器”模型，而任选二叉轴的相对位置並转动任一叉轴，均可带动另一叉轴回转。图33是“RSSP”和“RSCS”空间四杆机构”的演习提示图：导轨113揿钉在底板101上，放松滑块球铰133上的螺钉138，並将其套在导轨113上，再将滑杆球铰135的滑杆塞在套筒球铰134的套筒内，並拧紧套筒球铰134上的螺钉138使它们相互固定，再分别将套筒球铰134和滑杆球铰135的球头塞入滑块球铰133和摆杆球铰136的球孔内，再放松套筒摆杆137上的螺钉138，将摆杆球铰136的杆部插入套筒摆杆137的孔内，拧紧上述的螺钉，把套筒摆杆137上的蘑菇头销轴（图2）插入支座123的孔内，最后将支座123揿钉在底板101上，这样便组成了一个“RSSP空间四杆机构”；而将滑块球铰133上的螺钉138固定，将套筒球铰134上的螺钉138放松，即可组成一个“RSCS空间四杆机构”。

上述之本实用新型最佳实施例的演习内容，尚可根据教学的需要，通过进一步拓广元件集1和演习提示图集2的内容而得到相应的拓广。例如可用两个杆件103、两个杆件104、一个杆件102和滑块106、三个揿钉107和蘑菇头销钉108在底板101上按图34组成一个“平面六杆机构”；再如按图23进行装配，但演习时将系杆固定，即可组成一个定轴轮系，等等。

本实用新型的底板101如用导磁    材料制成，则前述的揿钉107代之以磁性蘑菇头销钉；固定在导轨113、芯轴121、支座123和右螺母128上的钉（见图1和图2）代之以磁铁。磁性蘑菇头销钉的结构如图35所示：磁铁G固装在软铁外壳F内，磁铁G的工作面E固覆一层高磨擦系数的薄膜（例如橡胶膜），软铁外壳F的顶部固联一个蘑菇销钉H。

Claims (6)

1、一种组合式机构演习仪，由元件集和演习提示图集组成，其特征在于：所述的元件集是可组装成多种机构模型的一组公用元件。

2、据权利要求1所述的组合式机构演习仪，其特征在于：演习按演习提示图集的提示图进行，提示图是“哑图”或“半哑图”型。

3、据权利要求1或2所述的组合式机构演习仪，其特征在于：所述的元件集中，非底板元件与底板的固定为钉接，元件之间的铰接为揿钉、蘑菇头销钉或蘑菇头轴销与孔所组成的销接，球副则是球与球孔的直接塞接。

4、据权利要求1或2所述的组合式机构演习仪，其特征在于：对于导磁的底板，采用磁性吸接代替非底板元件与底板之间的钉接，並以磁性蘑菇头销钉与孔所组成的销接代替揿钉与孔所组成的销接。

5、据权利要求1或2所述的组合式机构演习仪，其特征在于：对于平面的轨迹演示或位置演示，演示覆在覆有演习提示图的底板上进行（图形比尺与元件比尺相等）。

6、据权利要求1或2所述的组合式机构演习仪，其特征在于：N型行星传动的基本演习构件为内齿轮和齿圈。

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