导杆机构的制作方法

本实用新型涉及导杆机构设备技术领域，具体而言，涉及一种导杆机构。

背景技术：

现有技术中，导杆机构的机械结构虽然较为简单，但是其长度尺寸、转速等相关参数是不可以改变的，而且在实现过程中不能够实时进行角速度、角加速度等相关数据的采集、存储及分析处理，读取数据方案较为单一，造成现有技术中导杆机构实用性差的问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种导杆机构，以解决现有技术中导杆机构实用性差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种导杆机构，包括：底板；传动轴，传动轴沿水平方向设置于底板上；曲柄，曲柄与传动轴相连接；导杆组件，导杆组件的第一端与底板可活动地相连接，导杆组件的第二端与曲柄相连接，曲柄位于导杆组件和传动轴之间，部分的导杆组件在竖直方向上的高度相对曲柄可调地设置，传动轴可带动曲柄转动以使导杆组件摆动。

进一步地，导杆组件包括：导杆，导杆沿竖直方向设置，导杆的第一端与底板可活动地相连接；连接轴，连接轴沿水平方向设置，连接轴的第一端与导杆的第二端可活动地连接，连接轴的第二端与曲柄相连接；锁止件，锁止件与连接轴的第二端相连接，锁止件具有将曲柄与连接轴的第二端锁止的锁止位置，以及锁止件具有将曲柄与连接轴解锁的解锁位置，当锁止件位于解锁位置时，连接轴可沿导杆的长度方向相对曲柄滑动。

进一步地，曲柄上开设有供连接轴的第二端穿过的限位孔，限位孔的长边方向沿竖直方向延伸。

进一步地，导杆组件还包括：轴承套筒，轴承套筒与导杆相连接，轴承套筒可沿导杆的长度方向滑动地设置，连接轴的第一端与轴承套筒相连接。

进一步地，导杆组件还包括：隔离套筒，隔离套筒位于轴承套筒内，隔离套筒套设于连接轴的第一端上。

进一步地，导杆组件还包括：轴承座，轴承座可滑动地设置于底板上；摆轴，摆轴沿水平方向设置，摆轴与轴承座相连接，导杆的第二端与轴承座和/或摆轴相连接，传动轴可驱动导杆带动摆轴摆动。

进一步地，导杆机构还包括：第一编码器，第一编码器与底板相连接，第一编码器的输出轴通过联轴器与摆轴相连接，第一编码器用于采集摆轴的角速度的信号。

进一步地，导杆机构还包括：第二编码器，传动轴的第一端与曲柄相连接，传动轴的第二端通过联轴器与第二编码器的输出轴相连接，第二编码器用于采集传动轴的角速度的信号。

进一步地，底板包括第一支架、第二支架和第三支架，第一支架、第二支架第三支架沿底板的长度方向依次设置，导杆组件位于第一支架的一侧，传动轴的第一端与第一支架相连接，传动轴的第二端与第二支架相连接，第二编码器与第三支架相连接。

进一步地，导杆机构还包括：驱动部，传动轴相连接，驱动部用于驱动传动轴转动。

进一步地，导杆机构包括：从动带轮，从动带轮与传动轴相连接，从动带轮通过皮带与驱动部的主动带轮相连接。

进一步地，导杆机构还包括：测量装置，测量装置与底板或曲柄相连接，测量装置用于读取连接轴在竖直方向相对曲柄滑动的距离。

进一步地，测量装置包括光栅尺和/或位移传感器。

进一步地，导杆机构还包括：控制器；显示装置，显示装置与控制器电连接，显示装置用于显示传动轴和导杆组件的运动信息。

应用本实用新型的技术方案，将部分的导杆组件的高度设置成在竖直方向相对曲柄可调的设置方式，由于该部分的导杆组件的位置相对曲柄发生了改变，即改变了导杆组件的几何中心与曲柄的几何中心的距离，使得曲柄与导杆组件之间作用点之间的距离改变，继而使得在曲柄的作用力不变的情况下，能够通过调节部分的导杆组件在相对曲柄的高度可以改变导杆组件的角速度等物理参数。采用该导杆机构能够有效检测到导杆组件在不同角速度下的运动状态，有效地提高了该导杆机构的实用性和可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的导杆机构的第一实施例的结构示意图；

图2示出了图1中的A处放大结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的导杆机构的第二实施例的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的导杆机构的第三实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、底板；2、第一编码器；3、底座；4、联轴器；5、轴承座；6、轴承座支架；7、摆轴；

8、轴承挡圈；9、导杆；10、轴承挡圈；11、轴承套筒；12、隔离套筒；13、连接轴；14、曲柄；15、轴承座支架；16、轴承座；17、从动带轮；18、隔离套筒；19、轴承端盖；20、传动轴；21、底座；22、安全挡块；23、配重；24、主动带轮；25、皮带；26、电机；27、第二编码器；28、第一支架；29、第二支架；30、第三支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种导杆机构。

具体地，如图1所示，该导杆机构包括底板1、传动轴20、曲柄14和导杆组件。传动轴20沿水平方向设置于底板1上。曲柄14与传动轴20相连接。导杆组件的第一端与底板1可活动地相连接，导杆组件的第二端与曲柄14相连接，曲柄14位于导杆组件和传动轴20之间，部分的导杆组件在竖直方向上的高度相对曲柄14可调地设置，传动轴20可带动曲柄14转动以使导杆组件摆动。

在本实施例中，将部分的导杆组件的高度设置成在竖直方向相对曲柄14可调的设置方式，由于该部分的导杆组件的位置相对曲柄14发生了改变，即改变了导杆组件的几何中心与曲柄的几何中心的距离，使得曲柄与导杆组件之间作用点之间的距离改变，继而使得在曲柄的作用力不变的情况下，能够通过调节部分的导杆组件在相对曲柄的高度可以改变导杆组件的角速度等物理参数。采用该导杆机构能够有效检测到导杆组件在不同角速度下的运动状态，有效地提高了该导杆机构的实用性和可靠性。

具体地，导杆组件包括导杆9、连接轴13和锁止件。导杆9沿竖直方向设置，导杆9的第一端与底板1可活动地相连接。连接轴13沿水平方向设置，连接轴13的第一端与导杆9的第二端可活动地连接，连接轴13的第二端与曲柄14相连接。锁止件与连接轴13的第二端相连接，锁止件具有将曲柄14与连接轴13的第二端锁止的锁止位置，以及锁止件具有将曲柄14与连接轴13解锁的解锁位置，当锁止件位于解锁位置时，连接轴13可沿导杆9的长度方向相对曲柄14滑动。这样设置能够方便调节连接轴13相对曲柄14的高度。其中，如图2中f所示，锁止件为螺母。

其中，曲柄14上开设有供连接轴13的第二端穿过的限位孔，限位孔的长边方向沿竖直方向延伸。通过设置限位孔，能够提高连接轴13与曲柄14的连接可靠性。

进一步地，导杆组件还包括轴承套筒11。轴承套筒11与导杆9相连接，轴承套筒11可沿导杆9的长度方向滑动地设置，连接轴13的第一端与轴承套筒11相连接。这样设置能够有效地提高导杆组件的使用寿命。

导杆组件还包括隔离套筒12。隔离套筒12位于轴承套筒11内，隔离套筒12套设于连接轴13的第一端上。这样设置能够进一步地提高导杆组件的使用寿命。

导杆组件还包括轴承座5和摆轴7。轴承座5可滑动地设置于底板1上。摆轴7沿水平方向设置，摆轴7与轴承座5相连接，导杆9的第二端与轴承座5和摆轴7中的至少一个相连接，传动轴20可驱动导杆9带动摆轴7摆动，其中，在底板1上设置有限制轴承座5移动的限位组件，限位组件能够保证在曲柄14的驱动下，轴承座5可在预设范围内滑动。

导杆机构还包括第一编码器2。第一编码器2与底板1相连接，第一编码器2的输出轴通过联轴器与摆轴7相连接，第一编码器2用于采集摆轴7的角速度的信号。

导杆机构还包括第二编码器27。传动轴20的第一端与曲柄14相连接，传动轴20的第二端通过联轴器与第二编码器27的输出轴相连接，第二编码器27用于采集传动轴20的角速度的信号。

进一步地，底板1包括第一支架28、第二支架29和第三支架30。第一支架28、第二支架29第三支架30沿底板1的长度方向依次设置，导杆组件位于第一支架28的一侧，传动轴20的第一端与第一支架28相连接，传动轴20的第二端与第二支架29相连接，第二编码器27与第三支架30相连接。这样设置能够提高传动轴20的安装稳定性。

导杆机构还包括驱动部。传动轴20相连接，驱动部用于驱动传动轴20转动。

导杆机构包括从动带轮17。从动带轮17与传动轴20相连接，从动带轮17通过皮带与驱动部的主动带轮相连接。

导杆机构还包括测量装置。测量装置与底板1或曲柄14相连接，测量装置用于读取连接轴13在竖直方向相对曲柄14滑动的距离。这样设置能够使得用户可以直接从该导杆机构上读出连接轴移动的距离，进一步地提高了该导杆机构的实用性。优选地，测量装置包括光栅尺和位移传感器中的至少一种。

具体地，尤其是针对传统教学用的导杆机构实验台，其长度尺寸、转速等相关参数均不可调节。采用该导杆机构，能够实现导杆机构实验台的角速度、角加速度实现实时数据采集、存储及分析处理的问题。在本实施例中，由于在曲柄主动件上开了一个限位孔，于是可以调节曲柄主动件的有效长度，另外还可以调节驱动部的电机的转速，从而满足不同实验方案的需求。

在本实施例中，导杆机构还包括控制器和显示装置。显示装置与控制器电连接，显示装置用于显示传动轴20和导杆组件的运动信息。具体地，控制器通过采用LABVIEW编程技术，可以编制数据采集界面，从而实现角速度、角加速度等相关数据的采集、储存及分析处理，让学习者能够更为系统地掌握导杆机构的运动学知识。

通过在曲柄上开一个限位孔，实现曲柄主动件有效长度的可调节性，保证多种教学实验方案的可行性。导杆滑动副部分采用轴承加套筒的安装结构，减小了滑动副部分的摩擦和磨损，保证导杆机构的顺畅稳定运行。利用LABVIEW编制数据采集系统，能够对相关数据进行采集、分析及处理，并实现数据的可视化，使学习者能够更容易简单且直观地掌握导杆机构的相关知识。

在对导杆机构实验台进行实验时，启动电机26，电机26带动主动带轮24运转，主动带轮24通过皮带25带动从动带轮17运转，从动带轮17与传动轴通过键槽配合连接，从而使传动轴与从动带轮保持同步运行，传动轴通过轴承安装在轴承座16上，轴承座16通过螺栓连接固定在轴承座支架15上，传动轴的一端(图1所示的右端)通过联轴器4与编码器相连，编码器对传动轴的角速度信号进行采集，编码器安装在底座21上，传动轴的另一端(图1所示的左端)与曲柄配合连接，曲柄上开有限位孔，连接轴13通过曲柄上的限位孔进行安装连接，并且连接轴可以在曲柄的限位孔内进行一定范围的调节，以达到改变曲柄主动件有效长度(连接轴的中心轴线与曲柄中心之间的距离)的效果，当传动轴运转时，便带动曲柄和连接轴13同步运转，连接轴13通过轴承、隔离套筒12、轴承套筒11及轴承挡圈10与导杆9进行配合连接，当曲柄14和连接轴13运转时，便可以使导杆发生摆动，由于导杆的底部与摆轴7固定连接，因此保证了摆轴7与导杆9摆动的同步性，摆轴7通过轴承安装在轴承座5上，轴承座5安装固定在底座3上，摆轴7的输出端通过联轴器与编码器连接，编码器对输出端的角速度信号进行采集。其中，编码器所采集到的角速度信号可以通过数据采集卡接收，并呈现和存储在计算机上的LABVIEW采集系统界面中，从而可以进一步对所采集的信号进行分析和处理。其中，曲柄主动件的有效长度调节改变后需要自行手工进行测量，不能保证精度，可以通过增加光栅尺或者位移传感器的方式实现曲柄有效长度的准确调节，保证实验的准确性。

其中，如图1所示，导杆组件还包括轴承挡圈8，隔离套筒18、轴承端盖19、安全挡块22、配重23。这样设置能够有效地提高该导杆机构的稳定性和可靠性。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。