度传感器固定设置于从动部分d，且其信号输出端连接电机控制部分的信号输入端以及计算机的信号输入端;
[0029]如图3所示，本实用新型实施例中，主动部分a中包括步进电机支座2、步进电机4和曲柄5，其中，所述的电机支座2通过螺钉固定在底座I的一端，步进电机4通过螺钉固定在步进电机支座2上，且步进电机4的电机轴穿过步进电机支座2的通孔，且通过紧定螺钉与曲柄5的一端固定；步进电机4的转动带动曲柄5的转动；
[0030]如图3所示，本实用新型实施例中，从动部分d中包括长连杆7、短连杆10、滑块连接件11、滑块13、滑轨14、滑轨支架16和支撑架17，其中，滑轨支架16的个数为2个，支撑架17的个数为2个；所述的长连杆7的一端通过短光轴6与曲柄5的另一端相连接，形成转动副结构，长连杆7的另一端通过长光轴9连接短连杆10的一端，短连杆10的另一端通过光轴12连接滑块连接件，并形成转动副结构，滑块连接件的下端通过螺钉固定连接滑块13，所述的滑块13内部形成具有滚珠结构的通孔；所述的两个支撑架17分别通过螺钉固定在底座I上，且两个滑轨支架16分别固定于两个支撑架17上端，滑轨14穿过滑块13的中间通孔，且其一端通过螺钉15固定于一个滑轨支架16，另一端固定于另一个滑轨支架16 ;
[0031]如图4所示，本实用新型实施例中，可调控变连杆部分b包括贯通电机支架18、贯通电机19、贯通电机连接件20、丝杆21和关节轴承8，所述的贯通电机支架18固定设置于主动部分a与从动部分d之间的底座I上，所述的贯通电机连接件20通过铰接与贯通电机支架18形成转动副结构，贯通电机19与贯通电机连接件20通过螺钉固定连接，且贯通电机19和丝杆21的一端相配合，丝杆21的另一端穿过贯通电机连接件20的中间通孔与关节轴承8螺纹连接，并通过螺母22拧紧，避免丝杆21与关节轴承8发生相对运动，关节轴承8铰接于长连杆7与短连杆10的连接处，且关节轴承8、长连杆7与短连杆10形成复合铰链结构。
[0032]在本实验平台中，机构自由度为1，所以本机构有确定的运动；输入分别是步进电机4带动主动件曲柄5的转动，以及贯通电机19的转动转化成丝杆21的升降运动，输出为滑块13在滑轨14中的水平直线运动。变杆长有效长度为丝杆21从长连杆7、关节轴承8、短连杆10形成的上铰链点到贯通电机支架18、贯通电机连接件20形成的下铰链点的距离。
[0033]本实用新型实施例中，采用42BYGH4812型号步进电机和42BYGH4001型号贯通电机；
[0034]本实用新型实施例中，采用MPU6050型号九轴加速度传感器，利用MPU6050九轴加速度传感器直接采集滑块运动的加速度，然后经过积分求得滑块运动的速度和位移，加速度传感器经过滤波处理之后的数与理论数据误差在土(1% -2% )，且安装简易，只需要将传感器固定在滑块上即可，价格便宜。
[0035]本实用新型实施例中，电机控制部分包括单片机、电机驱动器和用于连接遥控器的位移寄存器；如图5所不，米用ATmega88型号处理器；如图6中图(a)和图(b)所不，电机驱动器采用两块L298KV集成电机控制芯片，控制两路步进电机(2相4线)；如图7所示，位移寄存器采用SN74HC16?芯片，连接遥控器进行电机控制操作。
[0036]本实用新型实施例中，九轴加速度传感器的输出端连接单片机的输入端和计算机的输入端，单片机根据处理结果发送脉冲信号至电机驱动器中，电机驱动器的输出端分别连接步进电机的控制端和贯通电机的控制端；
[0037]本实用新型实施例中，通过Matlab对采集到的数据进行处理，即可得到实际运动参数线图，如图9中图(a)、图(b)和图(C)所示，形成加速度-时间曲线、速度-时间曲线和位移-时间曲线，与图8中图(a)、图(b)和图(C)相比较可以明显看到，实际参数线图与理想参数线图速度、加速度、位移线图相似，可以根据上述装置使用变杆长来对实际运动进行补偿，得到更接近于理想参数线图的实际参数线图；由此可知，输出可调控的连杆机构实验装置不仅适合机械原理课堂上讲述的内容，更能实现利用可调控变连杆替代所需连杆的目的，开发学生的创新思维，节省成本。
【主权项】
1.一种输出参数可调控的连杆机构实验装置，包括底座、主动部分和从动部分，其特征在于，还包括可调控变连杆部分、电机控制部分以及信号采集部分，其中，所述的主动部分和从动部分分别设置于底座的两端，可调控变连杆部分固定设置于主动部分与从动部分之间的底座上，并与从动部分通过铰接形式相连接；所述的电机控制部分的信号输出端分别连接主动部分和可调控变连杆部分；所述的信号采集部分固定设置于从动部分，且其信号输出端连接电机控制部分的信号输入端以及外设的计算机的信号输入端； 所述的可调控变连杆部分包括贯通电机支架、贯通电机、贯通电机连接件、丝杆和关节轴承，所述的贯通电机支架固定设置于主动部分与从动部分之间的底座上，所述的贯通电机连接件通过与贯通电机支架铰接形成转动副结构，贯通电机与贯通电机连接件通过螺钉固定连接，且贯通电机和丝杆的一端相配合，丝杆的另一端穿过贯通电机连接件的中间通孔与关节轴承固定连接。2.根据权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置，其特征在于，所述的信号采集部分为九轴加速度传感器，固定设置于从动部分的滑块上。3.根据权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置，其特征在于，所述的关节轴承铰接于从动部分的短连杆与长连杆的连接处。4.根据权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置，其特征在于，所述的电机控制部分包括单片机、电机驱动器和用于连接遥控器的位移寄存器。
【专利摘要】本实用新型一种输出参数可调控的连杆机构实验装置，属于连杆机构传动技术领域，该装置包括底座、主动部分和从动部分，还包括可调控变连杆部分、电机控制部分以及信号采集部分，本实用新型能够实现电机变转速输入和变杆长输入，在连杆机构运行过程中实时改变主动件转速以及变杆长单元的杆长，从而实现一些传统连杆机构无法实现的功能；解决设计出的连杆机构可能存在的速度、加速度超过安全阈值的问题，还可以解决设计出的连杆机构的输出参数和所需的输出参数不完全拟合的问题，使连杆机构的应用不局限于定杆长定转速，拓展了连杆机构的应用范围；此外这种解决思路不仅仅能应用于课堂教学实验，更能应用于实际生产中。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN204732054
【申请号】CN201520217206
【发明人】李树军, 马德扬, 亢嘉妮, 孙丁山
【申请人】东北大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年4月13日