一种曲柄摇杆机构演示装置的制作方法

本实用新型涉及教学教具领域，具体的讲是一种曲柄摇杆机构演示装置。

背景技术：

曲柄摇杆机构是机械原理课程中的一项重要内容，但是传统的曲柄摇杆机构的教具结构过于简单，演示效果较差，不能直观的演示曲柄摇杆机构的应用效果，尤其是不能演示曲柄摇杆机构同其他机构简单组合的应用效果。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种曲柄摇杆机构演示装置，能够与其他机构进行简单组合，丰富曲柄摇杆机构的演示效果，且操作方便，便于收纳。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种曲柄摇杆机构演示装置，包括底板、机架、两组曲柄摇杆组件和扇面组件，所述机架安装在底板的上方，所述机架由两块竖直板和一块水平板组成π形，所述每组曲柄摇杆组件均包括驱动轴、曲柄、连杆、摇杆和定位轴，所述驱动轴和定位轴垂直的安装在竖直板上，所述摇杆的下端安装在定位轴上，所述两组曲柄摇杆组件通过驱动轴和定位轴安装在前面的竖直板上且关于竖直板左右对称，所述机架内安装有驱动驱动轴的驱动装置，所述扇面组件与机架分别位于曲柄摇杆组件的两侧且所述两个摇杆分别与扇面组件的左右两边固定连接。

所述两组曲柄摇杆组件的曲柄位于不同的平面，驱动装置带动驱动轴旋转，驱动轴通过曲柄和连杆带动摇杆绕定位轴摆动，而两个定位轴关于竖直板对称且分别与扇面组件的左右两边固定连接，因此定位轴会带动扇面组件做打开和关闭的重复运动，且底板可直接作为演示台使用，所述两组曲柄摇杆组件的曲柄位于不同的平面的原因为曲柄做圆周运动，使曲柄位于不同的平面可有效避免曲柄做圆周运动时产生干涉现象。

以下是对上述方案的进一步优化：

所述扇面组件包括两个半扇面和一块连接片，所述两个半扇面分别包括多块长条形叶片，所述两个半扇面的叶片分别叠放在一起且所述两个半扇面的叶片的下端分别铰接在两根定位轴上，所述叶片的下部设置有圆柱形凸台和弧形滑道且相邻两层的叶片上的凸台和弧形滑道的位置相反，所述下层的叶片上的凸台正好位于相邻的上层的叶片上的弧形滑道内，所述连接片位于两个半扇面的顶层且所述连接片的下端同时安装在两根定位轴上,所述连接片的下部设置有两个左右对称且与相邻的两块叶片上的凸台相对应的弧形滑道，所述两个摇杆分别与扇面组件左右两边的叶片固定连接。所述摇杆的摆动带动扇面组件两边的叶片做同步摆动，扇面组件两边的叶片摆动又会通过凸台和弧形滑道带动相邻的叶片摆动，两个半扇面在中间连接片的作用下使得扇面组件的中间保持固定，进而实现两个半扇面分别绕各自的定位轴做打开和关闭的动作，叶片通过凸台和弧形滑道带动，一方面是使叶片方便组装和拆卸，另一方面是凸台和弧形滑道的可靠性高，在扇面组件打开和关闭过程中不容易损坏，动作精准。

所述机架的左右两侧设置有夹紧机架的直角形第一支撑架，所述第一支撑架通过螺栓安装在底板上且所述第一支撑架将机架固定在底板上，所述机架的水平板通过螺栓与竖直板固定连接，所述扇面组件的前面设置有第二支撑架，所述位于后面的竖直板的外侧设置有盖板，所述定位轴的两端分别安装在第二支撑架和盖板上，该结构的机架便于组装、拆解和收纳。

所述驱动驱动轴的驱动装置包括两个外啮合且平行于竖直板的齿轮，所述两个齿轮分别安装在两根驱动轴上，所述其中一根驱动轴从后面的竖直板上伸出后安装有动力装置，所述驱动轴穿过轴承，所述轴承安装在竖直板上。所述两个齿轮外啮合，可保证两组曲柄摇杆组件的摇杆的摆动始终关于竖直板对称，保证了曲柄摇杆组件动作的精确性。

所述动力装置为从动带轮，所述从动带轮通过皮带或者链条与驱动带轮连接，所述驱动带轮安装在第一驱动电机上，所述第一驱动电机连接变频器，所述驱动轴通过第一驱动电机驱动。

所述底板的下方安装有框架，所述框架分为上下两层且所述框架的上层通过固定安装在中间的挡板分为左右两部分，所述底板安装在框架的右半部分的顶面，所述第一驱动电机和驱动带轮分别安装在第一挡板的两侧，所述底板上设置有通槽，所述驱动带轮和从动带轮所在的连线穿过通槽，所述控制第一驱动电机的变频器固定安装在第一侧板上，所述第一侧板固定安装在框架的右半部分。所述曲柄摇杆机构演示装置的动力源为第一驱动电机，且底板上部的部分拆解后可以放置在框架的下层，方便整理和收纳。

所述框架的上层的左半部分安装有控制装置，所述控制装置包括投币器、第二电机和转盘，所述框架的左端设置有第二侧板，所述第二电机垂直安装在第二侧板的内侧，所述转盘位于第二侧板的外侧且安装在第二电机上，所述投币器安装在第二侧板的内侧，所述投币器、第二电机、第一驱动电机、变频器均与同一个PLC连接，通过对PLC编程实现投币后，第二电机带动转盘转动，待转盘停止转动后，第一驱动电机启动，曲柄摇杆机构开始动作。转盘和第二电机的主要作用提示和预动作，在启动第一驱动电机前先启动第二电机，第二电机带动转盘转动预定时间，以提醒用户即将启动第一驱动电机进行正式演示，本实用新型的控制装置仅用于判断是否投币，以及投币后控制第二电机启动预设时间后停止第二电机，再启动第一电机，这些控制方法属于本领域的现有技术，本实用新型的改进点不涉及控制方法，而且控制装置、第二电机和转盘的功能属于辅助功能，非必要功能，不添加本项附加技术特征，本实用新型的主要功能也可以实现。

所述框架放置在手提箱内，所述手提箱包括箱盖和箱体，所述框架的下层放置有EVA泡棉，底板上部的部分拆解后可以放置在框架的下层的EVA泡棉上，可有效防止拆散后的零件磕伤，便于整理收纳和防护。

所述机架、框架和手提箱采用铝合金材质。

本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型的曲柄摇杆机构演示装置通过与扇面组件组合，不仅能够展示曲柄摇杆机构的动作特点，而且能够直观的展示曲柄摇杆机构的应用效果；与齿轮副机构、轴承及带轮传动机构组成一套完整的动力输入输出装置，能够实现曲柄摇杆机构的自动演示，同时该装置便于组装、拆卸和收纳，能够锻炼使用者的动手能力，通过拆装学习相应知识。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的上部结构示意图；

图2为本实用新型的上部结构示意图(不含扇面组件)；

图3为扇面组件和驱动装置示意图；

图4为扇面组件的主视图；

图5为半扇面的结构示意图；

图6为框架的结构示意图；

图7为本实用新型的收纳状态示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底板，2、摇杆，3、定位轴，4、连杆，5、叶片，501弧形滑道，502、凸台，6、竖直板，7、曲柄，8、驱动轴，9、水平板，10、从动带轮，11、齿轮，12、连接片，13、盖板，14、第一支撑架，15、第二支撑架，16、驱动带轮，17、挡板，18、第二电机，19、转盘，20、第二侧板，21、投币器，22、框架，23、第一侧板，24、变频器，25、第一驱动电机，26、通槽，27、EVA泡棉，28、箱体，29、箱盖，30、轴承。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至6所示，本实用新型所述的一种曲柄摇杆机构演示装置，包括底板1、机架、两组曲柄摇杆组件和扇面组件，所述机架安装在底板1的上方，所述机架由两块竖直板6和一块水平板9组成π形，所述每组曲柄摇杆组件均包括驱动轴8、曲柄7、连杆4、摇杆2和定位轴3，所述驱动轴8和定位轴3垂直的安装在竖直板6上，所述摇杆2的下端安装在定位轴3上，所述两组曲柄摇杆组件通过驱动轴8和定位轴3安装在前面的竖直板6上且关于竖直板6左右对称，所述机架内安装有驱动驱动轴8的驱动装置，所述扇面组件与机架分别位于曲柄摇杆组件的两侧且所述两个摇杆2分别与扇面组件的左右两边固定连接。

所述扇面组件包括两个半扇面和一块连接片12，所述两个半扇面分别包括多块长条形叶片5，所述两个半扇面的叶片5分别叠放在一起且所述两个半扇面的叶片5的下端分别铰接在两根定位轴3上，所述叶片5的下部设置有圆柱形凸台502和弧形滑道501且相邻两层的叶片5上的凸台502和弧形滑道501的位置相反，所述下层的叶片5上的凸台502正好位于相邻的上层的叶片5上的弧形滑道501内，所述连接片12位于两个半扇面的顶层且所述连接片12的下端同时安装在两根定位轴3上,所述连接片12的下部设置有两个左右对称且与相邻的两块叶片5上的凸台502相对应的弧形滑道501，所述两个摇杆2分别与扇面组件左右两边的叶片5固定连接。

所述机架的左右两侧设置有夹紧机架的直角形第一支撑架14，所述第一支撑架14通过螺栓安装在底板1上且所述第一支撑架14将机架固定在底板1上，所述机架的水平板9通过螺栓与竖直板6固定连接，所述扇面组件的前面设置有第二支撑架15，所述位于后面的竖直板6的外侧设置有盖板13，所述定位轴3的两端分别安装在第二支撑架15和盖板13上。

所述驱动驱动轴8的驱动装置包括两个外啮合且平行于竖直板6的齿轮11，所述两个齿轮11分别安装在两根驱动轴8上，所述其中一根驱动轴8从后面的竖直板6上伸出后安装有动力装置，所述驱动轴8穿过轴承30，所述轴承30安装在竖直板6上。

所述动力装置为从动带轮10，所述从动带轮10通过皮带或者链条与驱动带轮16连接，所述驱动带轮16安装在第一驱动电机25上，所述第一驱动电机25连接变频器24。

所述底板1的下方安装有框架22，所述框架22分为上下两层且所述框架22的上层通过固定安装在中间的挡板17分为左右两部分，所述底板1安装在框架22的右半部分的顶面，所述第一驱动电机25和驱动带轮16分别安装在第一挡板17的两侧，所述底板1上设置有通槽26，所述驱动带轮16和从动带轮10所在的连线穿过通槽26，所述控制第一驱动电机25的变频器24固定安装在第一侧板23上，所述第一侧板23固定安装在框架22的右半部分。

所述框架22的上层的左半部分安装有控制装置，所述控制装置包括投币器21、第二电机18和转盘19，所述框架22的左端设置有第二侧板20，所述第二电机18垂直安装在第二侧板20的内侧，所述转盘19位于第二侧板20的外侧且安装在第二电机18上，所述投币器21安装在第二侧板20的内侧，所述投币器21、第二电机18和变频器24均与PLC连接。

所述框架22放置在手提箱内，所述手提箱包括箱盖29和箱体28，所述框架22的下层放置有EVA泡棉27。

所述机架、框架22和手提箱采用铝合金材质。

实施例一、所述曲柄摇杆机构演示装置的运行

将所述曲柄摇杆机构演示装置按照前述要求安装完成后并通电，在投币器内投入一枚硬币后，转盘开始转动，转盘停止转动后，第一驱动电机带动齿轮转动，进而带动曲柄摇杆组件运行，由于两组曲柄摇杆组件的摇杆关于关于竖直板左右对称，所以两组曲柄摇杆组件在相互外啮合的齿轮驱动作用下，两个摇杆的运动始终关于竖直板左右对称，而每个摇杆分别与一个半扇面最底层的叶片固定连接，两个半扇面顶层的叶片通过连接片连接且两个半扇面分别安装在对应摇杆的定位轴上，所以所述摇杆的摆动带动扇面组件两边的叶片做同步摆动，扇面组件两边的叶片摆动又会通过凸台和弧形滑道带动相邻的叶片摆动，两个半扇面在中间连接片的作用下使得扇面组件的中间保持固定，进而实现两个半扇面分别绕各自的定位轴做打开和关闭的动作。

实施例二、所述曲柄摇杆机构演示装置的拆解

所述曲柄摇杆机构演示装置收纳时可拆解的部件包括摇杆、定位轴、连杆、叶片、竖直板、曲柄、驱动轴、水平板、从动带轮、齿轮、连接片、盖板、第一支撑架、第二支撑架、驱动带轮。如图7所示为本实用新型的收纳状态示意图，本实用新型收纳后体积小，易保存。

本实用新型的曲柄摇杆机构演示装置通过与扇面组件组合，不仅能够展示曲柄摇杆机构的动作特点，而且能够直观的展示曲柄摇杆机构的应用效果；与齿轮副机构、轴承及带轮传动机构组成一套完整的动力输入输出装置，能够实现曲柄摇杆机构的自动演示，同时该装置便于组装、拆卸和收纳，能够锻炼使用者的动手能力，通过拆装学习相应知识。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。