本发明属于一种机械教具，特别涉及一种铰链四杆机构综合实验教具。
背景技术
百年大计，教育为本。随着人们对教育的日益重视，教育教学质量成为人们越发关注的问题，铰链四杆机构是机械原理的一个重点，也是一个难点，如何把枯燥乏味、晦涩难懂的这部分原理让学生轻松的掌握，是每位教师面临的一个难题，而目前的实验教具形式老套单一、缺乏动感，铰链四杆机构原理不能形象活泼的演示给学生，这和当代大学生生动活泼的天性完全不符。在本发明团队成员朱志强前期申请的三个专利（一种行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄、一种螺旋卡环离合机构和一种铰链四杆机构单向滑块）基础上，本发明涉及一种铰链四杆机构综合实验教具。
技术实现要素：
本发明的目的：为了激发学生的兴趣，调动学生积极性，挖掘学生的潜能，增强学生的创造力，激活学生的创新思维，将书本上晦涩难懂的枯燥的知识点具体化、生动化、形象化，并将学生学习的知识碎片整理融合为一体从而更好的应用于现实生活中，我们设计出能够使课堂教学更加丰富、更具吸引力的机械实验平台——一种铰链四杆机构综合实验教具。该教具巧妙的将曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆四杆机构和双曲柄滑块机构（两套曲柄滑块机构）完美动感的融合在一起，通过丝杆螺母渐变伸缩机构改变四杆机构中杆的长度、螺旋卡环离合机构实现两杆合一和单向滑块机构保证机构单向滑动，进而实现双曲柄、曲柄摇杆、双摇杆和双曲柄滑块之间的自由梦幻动感变换，整个平台在双曲柄滑块状态时在光杆上可随意的向上奔腾。
本发明的技术方案是：一种铰链四杆机构综合实验教具，其本体包括一个电机、一对减速齿轮、一个伸缩曲柄、一个连杆、一个连架杆、一个l支架、两个单向滑块、一个光滑导杆等。
其特征在于:伸缩曲柄、连杆、连架杆、a、b两个单向滑块安装在光滑导杆上，组成了铰链四杆机构。电动机通过一对减速齿轮带动伸缩曲柄转动，伸缩曲柄的长度可伸缩变化（顺时针转动时长度缩短，逆时针转动时长度变长），伸缩曲柄在最长状态时，由伸缩曲柄、连杆、连架杆和光滑导杆组成的四杆机构为双曲柄机构，伸缩曲柄在电机带动下顺时针转动一段时间后长度逐渐变短，由伸缩曲柄、连杆、连架杆和光滑导杆组成的四杆机构由双曲柄机构动态的渐变到曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构演示一段时间后，伸缩曲柄长度不再缩短，很快伸缩曲柄和连杆叠加共线固结成一体，此时，由共线固结体、连架杆和两个滑块组成两套曲柄滑块机构，共线固结体在电机带动下转动前半周时，下滑块自动锁紧在光滑导杆上，上滑块向上滑动，共线固结体在电机带动下转动后半周时，上滑块自动锁紧在光滑导杆上，下滑块向上滑动，上、下两滑块交替的锁紧和上滑，整套装置沿光滑导杆动感的蠕动上爬，这时演示的为双曲柄滑块机构。
在实验教具演示过程中，利用伸缩曲柄内部的行星轮杆长渐变伸缩机构来逐渐改变伸缩曲柄的长度，进而改变了四杆机构的杆长和条件，进而实现双曲柄、曲柄摇杆、双曲柄滑块（两套曲柄滑块）和双摇杆机构几种机构之间的动感切换。几种情况分别如下：
（1）第一种机构：当电机带动伸缩曲柄转动时，一对锥齿轮相互啮合，一个锥齿轮带动螺杆运动，螺母带动伸缩曲柄伸缩部分渐渐的缩短，当伸缩曲柄由21cm缩短到18.2cm的过程中一直展示双曲柄机构。
（2）第二种机构：当四杆机构处于双曲柄机构的临界点时，伸缩曲柄的长度为18.2cm，此时，刚好从双曲柄机构向曲柄摇杆机构转化，伸缩曲柄的长度在电机的驱动下仍在缩短，当伸缩曲柄的长度缩短到15.4cm时，螺母便在螺杆的无螺纹段空转，伸缩曲柄不再缩短，这个过程四杆机构一直演示曲柄摇杆机构。
（3）第三种机构：当曲柄摇杆演示一定时间后，连杆与曲柄摇杆共线（两杆之差）时合并为一根杆，记这根杆为共线固结体，四杆机构变换成了由a、b两单向上、下滑块、光滑导杆和连架杆组成的双曲柄滑块机构，a、b单向滑块只能向上滑，不能向下滑，这时演示的双曲柄滑块机构能蠕动的沿滑动所在的光滑导杆动感上爬。
（4）双摇杆机构：当使a、b两个单向滑块在光滑导杆上滑动后再次锁紧在光滑导杆上时，a、b两个单向滑块在光滑导杆上的距离发生了变化，由伸缩曲柄、连杆、连架杆和光滑导杆组成的四杆机构的机架长度也就发生了改变，当四杆机构不再符合曲柄存在的杆长和条件时，该机构便变成了双摇杆机构。
本发明的有益效果是：该教具将书本上晦涩难懂的枯燥的机械原理中铰链四杆机构知识点具体化、生动化、形象化，实验平台打破了一套装置只能演示一种机构的局限性，达到了一机多用的效果，实现了多功能教学，该装置可作为教具将四杆机构的各种变化生动活泼的展示给学生，达到事半功倍的效果，主要用于课堂教学，将理论知识与实际相结合，激发学生的学习激情与创造力，该套实验装置结构新颖，精致，简单多变，知识综合性强，操作简单，造价低廉。
附图说明
图1是铰链四杆机构综合实验平台总三维造型图；
图2是电机及支座部分三维造型图；
图3是l支架三维造型图；
图4是轴承支座三维造型图；
其中，
1.单向滑块a，2.光滑导杆，3－套筒，4.电动机，5.联轴器，6.小减速齿轮，7.轴承支座，8.单向滑块b，9.大减速齿轮，10.支撑板，11.伸缩曲柄，12.连杆，13.连架杆，14.l支架。
具体实施方式
如图1～图4，所属机构主要由单向滑块a、光滑导杆2、套筒3、电动机4、联轴器5、轴承支座6、小减速齿轮7、单向滑块b、大减速齿轮9、支撑板10、伸缩曲柄11、连杆12、连架杆13、l支架14构成，由伸缩曲柄11、连杆12、连架杆13和单向滑块a、b组成铰链四杆机构，伸缩曲柄11和连杆12、连杆12和连架杆13、连架杆13和l支架14均通过转动副连接，伸缩曲柄11和套筒3固结，套筒3和大减速齿轮9通过键联接保持同步，电机4通过联轴器5和小减速齿轮7联接并保持同步，轴承支座1、轴承支座2、电机1和单向滑块b均通过螺栓联接在支撑板10上并固结为一个整体，以上整体通过单向滑块b中间的滑动轴承孔串套在光滑导杆2上，单向滑块a和l支架固结为一整体，并通过单向滑块a中间的滑动轴承孔串套在光滑导杆2上。电机1通过联轴器5、小减速齿轮7和大减速齿轮9驱动伸缩曲柄11转动，伸缩曲柄11一旦转动便会通过内部的丝杆螺母渐变伸缩机构使自身长度逐渐变长或变短（顺时针转动变短，逆时针变长），从而改变四杆机构的杆长和条件，伸缩曲柄11在最长状态时，伸缩曲柄11、连杆12、连架杆13、和单向滑块a、单向滑块b之间的机架构成双曲柄滑块机构，随着伸缩曲柄11缩短一段距离后，双曲柄滑块机构便逐渐变化成曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构演示一段时间后，伸缩曲柄11通过自身孔内的螺旋卡环离合机构和连杆12折叠共线合二为一，此时伸缩曲柄11和连杆12的合体便和连架杆13不但和单向滑块a组成一套曲柄滑块机构、还和单向滑块b组成另外一套曲柄滑块机构，利用单向滑块a和单向滑块b的单向滑动性，该机构此刻在演示双曲柄滑块的同时，单向滑块a和单向滑块b交替的锁紧和向上滑动，整个实验台便蠕动的沿光滑导杆2上爬。