连杆机构分析实验装置制造方法
【专利摘要】一种连杆机构分析实验装置，其包括一机架结构及一连杆伸缩结构。所述连杆伸缩结构可拆卸连接在机架结构上。所述机架结构包括一机架底板、四根立柱、一轨道、一轨道滑块、一轨道固定端滑块、两个轨道梁、一步进电机。所述机架底板与所述立柱一端刚性连接。所述立柱另一端与所述轨道梁可拆卸连接。所述轨道通过所述轨道固定端滑块螺钉固定在所述轨道梁上。所述连杆伸缩结构包括一第一下铰链、一第二下铰链、一上铰链、一连杆。所述第一下铰链与所述上铰链轴孔连接。其优点是：能方便拆装，方便学生使用；也可以自己定义各连杆参数来组合成不同的机构；同时能对组合好的机构进行实时运动分析，使学生能更深入地了解平面连杆机构。
【专利说明】连杆机构分析实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械类课程辅助教学装置，具体的说是一种连杆机构分析实验装置。
【背景技术】
[0002]随着科技及社会的不断发展，平面连杆机构以其制作简便，易于获得较高精度以及运动形式多样等特点，在各种机械以及仪器中得到了广泛应用。同时在大学机械专业的专业课《机械原理》中，平面连杆机构也作为重点教学内容在课本中占据了较大的篇幅。连杆的作用可分为两种:实现一定的运动规律:当主动件运动规律一定时，从动件按照一定规律运动(如曲柄滑块机构)；实现一定的轨迹:要求机构中做复杂运动的构件上某一点或近似地沿着给定轨迹运动(如转动导杆机构)。然而在实验过程当中，现有的实验设备多为演示性，其性能参数固定，不能同时实现连杆的两大作用。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是设计一种既能在尺寸上连续变化、组合成多种连杆机构又能在运动中实时绘制轨迹的连杆机构分析实验装置。
[0004]一种连杆机构分析实验装置，其包括一机架结构及一连杆伸缩结构。所述连杆伸缩结构可拆卸连接在机架结构上。所述机架结构包括一机架底板、四根立柱、一轨道、一轨道滑块、一轨道固定端滑块、两个轨道梁、一步进电机。所述机架底板与所述立柱一端刚性连接。所述立柱另一端与所述轨道梁可拆卸连接。所述轨道通过所述轨道固定端滑块螺钉固定在所述轨道梁上。所述轨道滑块螺钉连接在所述轨道上。所述机架底板的底端安装有所述步进电机。所述连杆伸缩结构包括一第一下铰链、一第二下铰链、一上铰链、一连杆。所述第一下铰链与所述上铰链轴孔连接。所述上铰链与所述连杆一端销孔连接，所述连杆另一端与所述第二下铰链轴孔连接。
[0005]本实用新型一种多连杆机构分析实验装置的优点是:能方便拆装，方便学生使用；也可以自己定义各连杆参数来组合成不同的机构；同时能对组合好的机构进行实时运动分析，使学生能更深入地了解平面连杆机构。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为连杆机构分析实验装置结构示意图。
[0007]图2为连杆机构分析实验装置机架结构示意图。
[0008]图3为连杆伸缩结构剖面图。
【具体实施方式】
[0009]根据图1-3所示:一种连杆机构分析实验装置，其包括一机架结构100及一连杆伸缩结构200。所述连杆伸缩结构200可拆卸连接在机架结构100上。
[0010]所述机架结构100包括一机架底板1、四根立柱2、一轨道3、一轨道滑块4、一轨道固定端滑块5、两个轨道梁6、一步进电机7。所述机架底板I与所述立柱2 —端刚性连接。所述立柱2另一端与所述轨道梁6可拆卸连接。所述轨道3通过所述轨道固定端滑块5螺钉固定在所述轨道梁6上。所述轨道滑块4螺钉连接在所述轨道3上。所述机架底板I的底端安装有所述步进电机7。
[0011]所述机架底板I的底部开了一个电机孔，电机孔是所述步进电机7与连杆伸缩机构连通的通道。所述步进电机7是电流为1.3A的42步进电机。所述机架底板I连接所述立柱2的一面上设置有X、Y轴线，X、Y轴线尺寸标注均为-300?700mm。所述机架底板I起到支撑整个机构的功能，同时具有一定的强度与刚度；所述机架底板I采用环氧树脂板作为原材料，其大小为lm*lm。
[0012]所述立柱2与所述轨道3及所述轨道梁6之间通过双头螺柱连接。所述轨道3两侧边设置有第一刻度尺31。所述第一刻度尺31根据所述轨道3的运动状态，可实时观测轨道的运动距离。
[0013]所述第一刻度尺31长度尺寸为-300?700mm。
[0014]所述轨道滑块4、所述轨道固定端滑块5为方便对连杆的运动操作与锁紧定位，均设置为工字型，因此可节省成本、减少加工程序。
[0015]所述连杆伸缩结构200包括一第一下铰链8、一第二下铰链9、一上铰链10、一连杆
11。所述第一下铰链8与所述上铰链10轴孔连接。所述上铰链10与所述连杆11 一端销孔连接，所述连杆11另一端与所述第二下铰链9轴孔连接。
[0016]所述连杆11包括变长杆11a、定长杆lib、第二刻度尺11c。所述第二刻度尺Ilc设置在所述变长杆Ila上。所述定长杆Ilb与所述变长杆Ila以套合伸缩方式连接。所述第二刻度尺Ilc尺寸与所述变长杆Ila长度相同，所述变长杆Ila具有不同的长度尺寸，可实现连杆的任意长度变化，根据设计要求将变长杆设计为多种长度，可为30mm、50mm、100mm、200mm, 400mm或者其它。
[0017]所述第一下铰链8与所述上铰链10配合处安装有角接触球轴承12及弹性垫圈13,便于连杆的旋转。所述上铰链10上设置一孔1a,孔1a内安装传感器1b,传感器1b用于测量两杆间的相对转角。
[0018]所述角接触球轴承12起轴承的作用，支持机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。所述弹性垫圈13用于固定、支撑轴承。
[0019]文中所述轨道3、轨道滑块4、轨道固定端滑块5、第一下铰链8、第二下铰链9、上铰链10、连杆11、根据实际需要可设置多个，第一下铰链8与上铰链10组合为铰链。
[0020]连杆伸缩结构200与机架结构100相连的一端采用联轴器连接，铰链与所述轨道滑块4相连的一端以轴孔方式连接。步进电机7通过联轴器与连杆11原动件相连来传递动力，连杆11可调节长度用以表达各种连杆结构，连杆11之间铰链连接，方便拆装不同长度的连杆，同时每个铰链处都安装有传感器10b。
[0021]在运动过程中，首先进行安装连杆伸缩机构200:将第二下铰链9安装在机架底板I上，然后根据需要调节连杆11上的第二刻度尺Ilc长度，将连杆11 一端与第二下铰链9轴孔连接，连杆11另一端伸出的变长杆Ila与上铰链10销钉连接；再将第一下铰链8安装在轨道滑块4上后，将带有传感器1b的上铰链10安装在轨道滑块4上，最后将连接好的连杆伸缩机构200上端的连杆11与连接在轨道滑块4上的上铰链10轴孔连接，开启开关，连杆伸缩机构200与轨道滑块4配合运动，实现连杆11固定端与步进电机7在整个运动范围内任意一点固定，同时，可根据轨道3上的第一刻度尺31与连杆11上的第二刻度尺Ilc可读出连杆伸缩机构200运动的距离，以及传感器1b测量的相对转角实时观测运动轨迹。当需实现四杆机构时，由于四杆机构自由度为1，只需要一个原动件(即电机)；当需实现五杆机构时，由于五杆机构自由度为2，需要两个原动件。连杆11的快拆快装则通过销钉的拆装以及固定螺钉的调节实现。
[0022]本实用新型一种多连杆机构分析实验装置的优点是:能方便拆装，方便学生使用；也可以自己定义各连杆参数来组合成不同的机构；同时能对组合好的机构进行实时运动分析，使学生能更深入地了解平面连杆机构。
[0023]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种连杆机构分析实验装置，其包括一机架结构及一连杆伸缩结构；所述连杆伸缩结构可拆卸连接在机架结构上；其特征在于:所述机架结构包括一机架底板、四根立柱、一轨道、一轨道滑块、一轨道固定端滑块、两个轨道梁、一步进电机；所述机架底板与所述立柱一端刚性连接；所述立柱另一端与所述轨道梁可拆卸连接；所述轨道通过所述轨道固定端滑块螺钉固定在所述轨道梁上；所述轨道滑块螺钉连接在所述轨道上；所述机架底板的底端安装有所述步进电机；所述连杆伸缩结构包括一第一下铰链、一第二下铰链、一上铰链、一连杆；所述第一下铰链与所述上铰链轴孔连接；所述上铰链与所述连杆一端销孔连接，所述连杆另一端与所述第二下铰链轴孔连接。
2.根据权利要求1所述的连杆机构分析实验装置，其特征在于:所述连杆包括变长杆、定长杆、第二刻度尺；所述第二刻度尺设置在所述变长杆上；所述定长杆与所述变长杆以套合伸缩方式连接；所述第二刻度尺尺寸与所述变长杆长度相同，所述变长杆具有不同的长度尺寸。
3.根据权利要求1所述的连杆机构分析实验装置，其特征在于:所述机架底板连接所述立柱的一面上设置有X、Y轴线，X、Y轴线尺寸标注均为-300?700mm ;所述步进电机是电流为1.3A的42步进电机。
4.根据权利要求1所述的连杆机构分析实验装置，其特征在于:所述轨道两侧边设置有第一刻度尺；所述轨道滑块、所述轨道固定端滑块均设置为工字型。
5.根据权利要求1所述的连杆机构分析实验装置，其特征在于:所述上铰链上设置一孔，孔内安装传感器。
【文档编号】G09B25/02GK204130052SQ201420387661
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】蒋林, 张宏伟, 吴若麟, 刘晓磊, 程小为, 黎宏久, 虞山, 罗刚 申请人:蒋林, 程小为