一种新型学生自主机构创新设计实验台及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型学生自主机构创新设计实验台，包括矩形框体，所述矩形框体包括印有刻度的顶梁、纵梁与底座，所述纵梁前后两侧分别设置有用于稳固实验台的可折叠支撑脚架，所述顶梁下方与底座上方分别设置有两根固定在纵梁上横向布置的直线导轨，所述直线导轨上均布有若干可进行固定与滑移的滑块，所述两根直线导轨的对应滑块之间均固连有杆件，所述杆件上设置有若干可进行固定与滑移的U形杆件滑块，所述杆件滑块上固定有机械零件模型，本发明通过建立实验平台，不仅可以简单形象地演示机构的平面运动，而且还能够帮助同学进行机构创新设计的实验，帮助同学更好地掌握和理解与机构运动的相关知识。
【专利说明】一种新型学生自主机构创新设计实验台及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型学生自主机构创新设计实验台及其使用方法，属于教学实践用具领域。
【背景技术】
[0002]目前学生实验室广泛使用的机械原理教学实验台是体积较大型的实验台，采用的是轴孔配合制安装和拆卸，用于装配的杆件和铰孔有多种。但是在使用过程中存在不足，表现在:杆件和铰孔型号多种，装卸极为不便；实验台杆架固定难以移动，不方便学生根据自己的意愿进行操作。因此，需要一种具有“操作方便”的特点，同时符合实验台体积较小来满足使用者需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种体积小、方便安装和拆卸、杆件的长度调节更为方便、准确、功能多样，在具备学习、创新操作的同时更易于学生装卸操作的新型学生自主机构创新设计实验台及其使用方法。
[0004]本发明解决技术问题所采用的方案是一种新型学生自主机构创新设计实验台，包括矩形框体，所述矩形框体包括印有刻度的顶梁、纵梁与底座，所述纵梁前后两侧分别设置有用于稳固实验台的可折叠支撑脚架，所述顶梁下方与底座上方分别设置有两根固定在纵梁上横向布置的直线导轨，所述直线导轨上均布有若干可进行固定与滑移的滑块，所述两根直线导轨的对应滑块之间均固连有杆件，所述杆件上设置有若干可进行固定与滑移的U形杆件滑块，所述杆件滑块上固定有机械零件模型。
[0005]进一步的，所述可折叠支撑脚架包括竖向固定在纵梁前后侧的固定板，所述固定板底部铰接有与水平面贴平的底板，所述底板自由端铰接有支撑板，所述支撑板与固定板之间通过弹簧弹性连接，所述支撑板自由端可卡在固定板的槽口上，所述固定板槽口到水平面的距离、底板两铰接点的距离和支撑板的长度满足勾股定理。
[0006]进一步的，所述滑块上设置有用于在水平方向固定滑块位置的手柄。
[0007]进一步的，所述杆件滑块上设置有用于在竖直方向固定杆件滑块位置的螺母，所述杆件滑块在前端还设置有用于固定机械零件模型的螺栓，所述杆件滑块由U形铝型材材料制成。
[0008]进一步的，所述机械零件模型包括若干滚筒、凸轮、丝杆、杆端关节轴承和深沟球轴承。
[0009]进一步的，所述支撑脚架由U形铝型材材料制成，所述固定板、底板和支撑板之间采用铆钉进行铰接。
[0010]一种新型学生自主机构创新设计实验台的使用方法，其特征在于，包括以下步骤:
(I)将支撑脚架底板往下拉，使支撑板卡入固定板的槽口中，使支撑脚架处于展开状态，进行实验台的固定；
(2)转动滑块后面的手柄，使滑块放松可以自由滑动；
(3)根据机构要求选择合适的距离，通过顶梁上的刻度读出，确定好位置后，锁紧手柄即可实现机构水平方向的定位；
(4)转动杆件滑块的螺母，放松杆件滑块，上下移动杆件滑块至所需位置，然后再拧紧杆件滑块的螺母即可实现机构垂直方向的定位；
(5)根据实验时所需连杆的长度，取出丝杆，其头尾两端用杆端关节轴承进行连接，调节整根丝杆的长度，使其长度等于实验时所需连杆的长度；
(6)将杆端关节轴承旋入杆件滑块前端伸出的螺栓上并用螺母固定，杆端关节轴承与杆端关节轴承之间通过套滚筒后用螺栓螺母进行固定；
(7)当部分丝杆需要进行中位固定时，只需将三口拉杆头先套在丝杆中，调整好三口拉杆头左右两端丝杆的长度，将三口拉杆头旋入杆件滑块前端伸出的螺栓上；
(8)取出实验用凸轮，将杠杆滑块前端伸出的螺栓插入凸轮上的孔，用杆件滑块螺栓上的螺母进行凸轮前后位置的调节和固定；
(9)通过螺栓、螺母将深沟球轴承装在杆端关节轴承上，用橡皮筋连接深沟球轴承的螺栓和凸轮上的螺栓，丝杆就可以随着凸轮的转动，而实现上下摆动，从而进行实验。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明体积小、方便安装和拆卸、杆件的长度调节更为方便、准确、功能多样，在具备学习、创新操作的同时更易于学生装卸操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明专利进一步说明。
[0013]图1为该发明的结构示意图；
图2为该发明的杠杆滑块结构示意图；
图3为该发明的工作状态示意图；
图4为图3的侧视图；
图5为图3的俯视图；
图6为丝杆之间的连接示意图；
图7为丝杆与杠杆滑块的连接示意图；
图中:
1-底座；2-滚筒；3_支撑脚架；31_底板；32_弹簧；33_支撑板；34_固定板；4_杆件滑块；5_杆件；6_纵梁；7_直线导轨；8_顶梁；9_滑块；91_手柄；10_螺检；11-螺母；12_凸轮；13-深沟球轴承；14-三口拉杆头；15-杆端关节轴承；16-丝杆一 ；17-丝杆二 ；18_丝杆
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【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0015]如图1?7所示，一种新型学生自主机构创新设计实验台，包括矩形框体，所述矩形框体包括印有刻度的顶梁8、纵梁6与底座1，所述纵梁6前后两侧分别设置有用于稳固实验台的可折叠支撑脚架3，所述顶梁8下方与底座I上方分别设置有两根固定在纵梁6上横向布置的直线导轨7，所述直线导轨7上均布有若干可进行固定与滑移的滑块9，所述两根直线导轨7的对应滑块9之间均固连有杆件5，所述杆件5上设置有若干可进行固定与滑移的U形杆件滑块4，所述杆件滑块4上固定有机械零件模型。
[0016]在本实施例中，所述可折叠支撑脚架3包括竖向固定在纵梁6前后侧的固定板34，所述固定板34底部铰接有与水平面贴平的底板31，所述底板31自由端铰接有支撑板33，所述支撑板33与固定板34之间通过弹簧32弹性连接，所述支撑板33自由端可卡在固定板34的槽口上，所述固定板34槽口到水平面的距离、底板31两铰接点的距离和支撑板33的长度满足勾股定理。
[0017]在本实施例中，所述滑块9上设置有用于在水平方向固定滑块9位置的手柄91。
[0018]在本实施例中，所述杆件滑块4上设置有用于在竖直方向固定杆件滑块4位置的螺母11，所述杆件滑块4在前端还设置有用于固定机械零件模型的螺栓10，所述杆件滑块4由U形铝型材材料制成。
[0019]在本实施例中，所述机械零件模型包括若干滚筒2、凸轮12、丝杆、杆端关节轴承15和深沟球轴承13。
[0020]在本实施例中，所述支撑脚架3由U形铝型材材料制成，所述固定板34、底板31和支撑板33之间采用铆钉进行铰接。
[0021]一种新型学生自主机构创新设计实验台的使用方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)将支撑脚架3底板31往下拉，使支撑板33卡入固定板34的槽口中，使支撑脚架3处于展开状态，进行实验台的固定；
(2)转动滑块4后面的手柄91，使滑块4放松可以自由滑动；
(3)根据机构要求选择合适的距离，通过顶梁8上的刻度读出，确定好位置后，锁紧手柄91即可实现机构水平方向的定位；
(4)转动杆件滑块4的螺母11，放松杆件滑块4，上下移动杆件滑块4至所需位置，然后再拧紧杆件滑块4的螺母11即可实现机构垂直方向的定位；
(5)根据实验时所需连杆的长度，取出丝杆，其头尾两端用杆端关节轴承15进行连接，调节整根丝杆的长度，使其长度等于实验时所需连杆的长度；
(6)将杆端关节轴承15旋入杆件滑块4前端伸出的螺栓10上并用螺母固定，杆端关节轴承15与杆端关节轴承15之间通过套滚筒2后用螺栓螺母进行固定；
(7)当部分丝杆需要进行中位固定时，只需将三口拉杆头14先套在丝杆中，调整好三口拉杆头14左右两端丝杆的长度，将三口拉杆头14旋入杆件滑块4前端伸出的螺栓10上;
(8)取出实验用凸轮12，将杠杆滑块4前端伸出的螺栓10插入凸轮12上的孔，用杆件滑块4螺栓10上的螺母进行凸轮前后位置的调节和固定；
(9)通过螺栓、螺母将深沟球轴承13装在杆端关节轴承15上，用橡皮筋连接深沟球轴承13的螺栓和凸轮12上的螺栓，丝杆就可以随着凸轮12的转动，而实现上下摆动，从而进行实验。
[0022]具体实施过程: 实施例一:
当本发明的杆件5数量为四根，每根杆件5各含有两块杆件滑块4时:
本发明处于收起状态时，支撑脚架3收起，实验台左右各放置着两根杆件5，每根杆件5上各上下放置着两块杆件滑块4，此时的状态便于实验台的集中放置，避免浪费空间；
本发明处于工作状态时，如图中3展示的是由凸轮12、丝杆搭建组成的凸轮连杆机构。将支撑脚架3底板31往下拉，使支撑板33卡入固定板34的槽口中，使支撑脚架3处于展开状态，进行实验台的固定。然后学生可以通过转动滑块9后面的手柄91，使滑块9可以自由滑动，并根据机构要求选择合适的距离，通过顶梁8上的刻度读出，确定好位置后，只需锁紧手柄91即可实现机构水平方向的定位。另外，通过转动杆件滑块4后面的螺母11，放松杆件滑块4，上下移动滑块至所需位置，然后再拧紧杆件滑块4后面的螺母11即可实现机构垂直方向的定位。接着根据实验时所需连杆的长度，取出三根丝杆，其头尾两端用杆端关节轴承15进行连接，调节整根丝杆的长度，使其长度等于实验时所需连杆的长度，将丝杆一 16与丝杆三18固定在杆件滑块4上时，只需将三口拉杆头14先套在丝杆一 16或丝杆三18中，调整好三口拉杆头14左右两端丝杆的长度，将三口拉杆头14旋入杆件滑块4前端伸出的螺栓10上。进行丝杆二 17固定时，丝杆的杆端关节轴承15之间的铰接要垫上滚筒2，避免丝杆之间在转动时产生运动干涉，方便实验时将一根连杆的运动传递到另外一根连杆。再取出一个实验用的凸轮12，将滑块前端伸出的螺栓10插入凸轮12上的孔，用杆件滑块4螺栓10上的螺母进行凸轮前后位置的调节和固定。最后通过螺栓、螺母将深沟球轴承13装在丝杆一 16上，用橡皮筋将连接深沟球轴承13的螺栓和凸轮上的螺栓，丝杆就可以随着凸轮12的转动，而实现上下摆动。
[0023]上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新型学生自主机构创新设计实验台，包括矩形框体，其特征在于:所述矩形框体包括印有刻度的顶梁、纵梁与底座，所述纵梁前后两侧分别设置有用于稳固实验台的可折叠支撑脚架，所述顶梁下方与底座上方分别设置有两根固定在纵梁上横向布置的直线导轨，所述直线导轨上均布有若干可进行固定与滑移的滑块，所述两根直线导轨的对应滑块之间均固连有杆件，所述杆件上设置有若干可进行固定与滑移的U形杆件滑块，所述杆件滑块上固定有机械零件模型。
2.根据权利要求1所述的新型学生自主机构创新设计实验台，其特征在于:所述可折叠支撑脚架包括竖向固定在纵梁前后侧的固定板，所述固定板底部铰接有与水平面贴平的底板，所述底板自由端铰接有支撑板，所述支撑板与固定板之间通过弹簧弹性连接，所述支撑板自由端可卡在固定板的槽口上，所述固定板槽口到水平面的距离、底板两铰接点的距离和支撑板的长度满足勾股定理。
3.根据权利要求1所述的新型学生自主机构创新设计实验台，其特征在于:所述滑块上设置有用于在水平方向固定滑块位置的手柄。
4.根据权利要求1所述的新型学生自主机构创新设计实验台，其特征在于:所述杆件滑块上设置有用于在竖直方向固定杆件滑块位置的螺母，所述杆件滑块在前端还设置有用于固定机械零件模型的螺栓，所述杆件滑块由U形铝型材材料制成。
5.根据权利要求1所述的新型学生自主机构创新设计实验台，其特征在于:所述机械零件模型包括若干滚筒、凸轮、丝杆、杆端关节轴承和深沟球轴承。
6.根据权利要求2所述的新型学生自主机构创新设计实验台，其特征在于:所述支撑脚架由U形铝型材材料制成，所述固定板、底板和支撑板之间采用铆钉进行铰接。
7.一种新型学生自主机构创新设计实验台的使用方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将支撑脚架底板往下拉，使支撑板卡入固定板的槽口中，使支撑脚架处于展开状态，进行实验台的固定； (2)转动滑块后面的手柄，使滑块放松可以自由滑动； (3)根据机构要求选择合适的距离，通过顶梁上的刻度读出，确定好位置后，锁紧手柄即可实现机构水平方向的定位； (4)转动杆件滑块的螺母，放松杆件滑块，上下移动杆件滑块至所需位置，然后再拧紧杆件滑块的螺母即可实现机构垂直方向的定位； (5)根据实验时所需连杆的长度，取出丝杆，其头尾两端用杆端关节轴承进行连接，调节整根丝杆的长度，使其长度等于实验时所需连杆的长度； (6)将杆端关节轴承旋入杆件滑块前端伸出的螺栓上并用螺母固定，杆端关节轴承与杆端关节轴承之间通过套滚筒后用螺栓螺母进行固定； (7)当部分丝杆需要进行中位固定时，只需将三口拉杆头先套在丝杆中，调整好三口拉杆头左右两端丝杆的长度，将三口拉杆头旋入杆件滑块前端伸出的螺栓上； (8)取出实验用凸轮，将杠杆滑块前端伸出的螺栓插入凸轮上的孔，用杆件滑块螺栓上的螺母进行凸轮前后位置的调节和固定； (9)通过螺栓、螺母将深沟球轴承装在杆端关节轴承上，用橡皮筋连接深沟球轴承的螺栓和凸轮上的螺栓，丝杆就可以随着凸轮的转动，而实现上下摆动，从而进行实验。
【文档编号】G09B25/02GK104464499SQ201510007553
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2015年1月8日 优先权日:2015年1月8日
【发明者】刘开昌, 黄异, 林健斌, 巫永坤, 许建强, 许海洋, 施婷婷 申请人:福州大学