平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，包括箱體、平面連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動部分和演示控制系統(tǒng)；平面連桿機(jī)構(gòu)至少包括第一連架桿、第二連架桿和連桿；驅(qū)動部分包括驅(qū)動電機(jī)和與驅(qū)動電機(jī)輸出軸傳動配合的齒輪驅(qū)動副Ⅰ，以及以可離合的方式與齒輪驅(qū)動副Ⅰ的主動軸傳動配合的齒輪驅(qū)動副Ⅱ；演示控制系統(tǒng)包括：檢測裝置、中央處理單元和顯示裝置；在該教具教學(xué)中對平面連桿機(jī)構(gòu)的急回特性、極限位置和急回特性與極位夾角的關(guān)系，以及平面連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件進(jìn)行直觀的闡述，可解決現(xiàn)有平面連桿教具對各個理論知識點(diǎn)分塊化現(xiàn)象嚴(yán)重的問題，具有相當(dāng)高的系統(tǒng)性，是一款將多個知識層面統(tǒng)一成宏觀知識體系的復(fù)合型教具。
【專利說明】平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)教具領(lǐng)域，特別涉及一種平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對于機(jī)械行業(yè)人才綜合素質(zhì)要求的提高，對高校機(jī)械類的課程，特別是機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計等基礎(chǔ)類課程的要求也在不斷提高。就目前機(jī)械原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式來看，對于理論基礎(chǔ)知識的講解幾乎還處在空白狀態(tài)，尤其是實(shí)驗(yàn)課教具還停留在傳統(tǒng)的“一物一模型”階段，這已經(jīng)與當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣與思維習(xí)慣脫節(jié)，也與日益增長的對機(jī)械行業(yè)人才需求量的客觀現(xiàn)實(shí)相矛盾。
[0003]平面連桿機(jī)構(gòu)是許多構(gòu)建用低副連接組成的平面機(jī)構(gòu)，最簡單的平面連桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)，它是應(yīng)用最廣泛的平面連桿機(jī)構(gòu)，而且是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。平面四桿機(jī)構(gòu)一般包括機(jī)架桿，機(jī)架桿一般固定不動，與機(jī)架桿直接連接的稱為第一連架桿和第二連架桿，兩連架桿通過不與機(jī)架桿直接相連的中間連桿連接。平面四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)曲柄的存在條件，可分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例，其在運(yùn)動過程中存在著極限位置、急回特性和死點(diǎn)位置等運(yùn)動特性，并伴隨著產(chǎn)生極位夾角、壓力角、傳動角和行程速比系數(shù)等參數(shù)概念，而在實(shí)際教學(xué)中，未能妥善解決知識傳授與學(xué)生能力培養(yǎng)的關(guān)系，片面強(qiáng)調(diào)知識傳授，忽視了將知識內(nèi)化為學(xué)生能力與素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)多，而探索型實(shí)驗(yàn)少，實(shí)驗(yàn)課并沒有讓同學(xué)走進(jìn)理論知識內(nèi)部，也并沒有激發(fā)起同學(xué)們對理論知識的探索欲望，沒有發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)有的作用；同時實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏系統(tǒng)性，以上所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各個理論知識點(diǎn)分塊化現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)有教具多為對知識點(diǎn)分別闡釋，如通過改變桿件長度對四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件的闡釋較常見，沒有一款涉獵多個知識層面并且將其統(tǒng)一成宏觀知識體系的復(fù)合教具，與此同時，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和其他實(shí)踐教學(xué)活動脫離，忽視了知識的整合及連貫性，各實(shí)踐環(huán)節(jié)之間相互獨(dú)立，在整個教學(xué)過程中沒有強(qiáng)調(diào)整體設(shè)計理念；而且，因?yàn)閷W(xué)時的限制，不能安排較多的時間讓學(xué)生集中、同步實(shí)驗(yàn)。而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)因?yàn)榻M織方式因?yàn)槭艿綄?shí)驗(yàn)場地、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)趣味性等多方面的約束而難以展開，加之同學(xué)們獲取知識途徑與習(xí)慣的變化，傳統(tǒng)單一型教具在機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)課上逐步退出教學(xué)舞臺。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，使其至少可對平面連桿機(jī)構(gòu)(以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例)的急回特性、極位夾角、極限位置和曲柄存在條件下四桿變化類型，以及急回特性與極位夾角的關(guān)系等理論知識點(diǎn)進(jìn)行清晰的闡述，使學(xué)生對平面連桿機(jī)構(gòu)知識點(diǎn)的整體連貫性有清楚的認(rèn)識。
[0005]本實(shí)用新型的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，包括箱體、平面連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動部分和演不控制系統(tǒng)；
[0006]平面連桿機(jī)構(gòu)至少包括第一連架桿、第二連架桿和連桿，所述第一連架桿、第二連架桿和連桿均為長度可調(diào)結(jié)構(gòu)；
[0007]驅(qū)動部分包括驅(qū)動電機(jī)和與驅(qū)動電機(jī)輸出軸傳動配合并用于驅(qū)動第一連架桿在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的齒輪驅(qū)動副I;
[0008]演示控制系統(tǒng)包括:用于檢測兩推桿運(yùn)動過程中產(chǎn)生的特性參數(shù)的檢測裝置、用于對檢測裝置檢測信號進(jìn)行處理的中央處理單元和用于顯示中央處理單元處理結(jié)果的顯示裝置；檢測裝置與所述中央處理單元信號連接，中央處理單元信號輸出端與顯示裝置信號輸入端連接。
[0009]進(jìn)一步，檢測裝置包括:位置傳感器、測速傳感器和數(shù)碼管；
[0010]位置傳感器安裝在第一連架桿上并用于采集與第一連架桿的位置信息相關(guān)的轉(zhuǎn)動角度信號；
[0011]測速傳感器安裝于第二連架桿并用于采集第二連架桿去程速度和回程速度；
[0012]數(shù)碼管安裝于箱體外壁，數(shù)碼管包括:用于采集第一連架桿去程時間的去程時間數(shù)碼管和用于采集第一連架桿回程時間的回程時間數(shù)碼管。
[0013]進(jìn)一步，演示控制系統(tǒng)還包括用于提示機(jī)構(gòu)已運(yùn)動到極限位置的警示裝置，警示裝置包括指示燈組和蜂鳴器，指示燈組包括用于警示去程極限位置的第一指示燈組和用于警示回程極限位置的第二指示燈組，蜂鳴器和指示燈組均與中央處理單元信號連接。
[0014]進(jìn)一步，演示控制系統(tǒng)還包括用于輸入對應(yīng)桿件實(shí)際長度的輸入裝置，輸入裝置設(shè)置在所述箱體上。
[0015]進(jìn)一步，平面連桿機(jī)構(gòu)還包括用于形成五桿結(jié)構(gòu)的第三連架桿；驅(qū)動部分還包括以可離合的方式與所述齒輪驅(qū)動副I的主動軸傳動配合的齒輪驅(qū)動副II。
[0016]進(jìn)一步，第一連架桿、第二連架桿、連桿以及第三連架桿上均設(shè)置有長度調(diào)節(jié)刻度；
[0017]進(jìn)一步，位置傳感器為霍爾傳感器，測速傳感器為轉(zhuǎn)速傳感器。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，不但可以通過改變桿長直觀的了解平面四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件和桿長關(guān)系決定四桿機(jī)構(gòu)類型這一理論知識點(diǎn)，還可通過平面連桿機(jī)構(gòu)和演示控制系統(tǒng)結(jié)合，在該教具教學(xué)中對平面連桿機(jī)構(gòu)的急回特性、極限位置和急回特性與極位夾角的關(guān)系進(jìn)行直觀的闡述，可解決現(xiàn)有平面連桿教具對各個理論知識點(diǎn)分塊化現(xiàn)象嚴(yán)重的問題，具有相當(dāng)高的系統(tǒng)性，是一款具有多個知識層面并且將其統(tǒng)一成宏觀知識體系的復(fù)合型教具，具有較高的實(shí)用教學(xué)價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0020]圖1為本實(shí)用新型的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具的驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具的演示控制系統(tǒng)的框架圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖所示:本實(shí)施例的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，包括箱體20、平面連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動部分和演示控制系統(tǒng)；
[0024]平面連桿機(jī)構(gòu)至少包括第一連架桿1、第二連架桿2和連桿3，第一連架桿1、第二連架桿2和連桿3均為長度可調(diào)結(jié)構(gòu)；長度可調(diào)結(jié)構(gòu)使得第一連架桿1、連桿3和第二連架桿2均為可伸縮結(jié)構(gòu)，即可為現(xiàn)有的雨傘伸縮桿結(jié)構(gòu)，也可為其它現(xiàn)有伸縮結(jié)構(gòu)，可通過按鈕21變化，通過改變各桿長間的數(shù)量關(guān)系，可以將四桿機(jī)構(gòu)變成不同的類型:曲柄搖桿、雙曲柄或雙搖桿，通過觀察代表曲柄軌跡的LED燈顯示組(圖中為LED顯示組4和LED顯示組5)，直觀的觀察到不同的四桿機(jī)構(gòu)時，各桿件的運(yùn)動情況，同學(xué)可以直觀看到不同四桿機(jī)構(gòu)的類型之間的區(qū)別，可以直觀理解桿長關(guān)系決定四桿機(jī)構(gòu)類型這一知識點(diǎn)，例如，當(dāng)一個運(yùn)動過程結(jié)束后，按下變化桿長的機(jī)構(gòu)的按鈕，將曲柄伸長，此次伸長將使桿長之間的關(guān)系不再滿足具有曲柄的條件，變?yōu)殡p搖桿機(jī)構(gòu)，再次進(jìn)行四桿機(jī)構(gòu)的一個完整運(yùn)動過程，此時可通過以連架桿與機(jī)架的鉸接點(diǎn)為圓心的LED顯示組(圖中為LED顯示組4和LED顯示組5)看出，主動搖桿不能轉(zhuǎn)一整圈，從動搖桿也不能轉(zhuǎn)一整圈，通過兩次對比，直觀地感知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)的不同；其中，LED顯示組4是根據(jù)第一連架桿I的轉(zhuǎn)動速度逐次點(diǎn)亮的，LED顯示組5是根據(jù)第二連架桿的轉(zhuǎn)動速度逐次點(diǎn)亮的，均通過單片機(jī)進(jìn)行控制；
[0025]驅(qū)動部分包括驅(qū)動電機(jī)6和與驅(qū)動電機(jī)輸出軸傳動配合并用于驅(qū)動第一連架桿I在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的齒輪驅(qū)動副I ;齒輪驅(qū)動副I包括主動軸、主動齒輪7、從動軸和從動齒輪8，其中從動軸端部與第一連架桿I固定用于驅(qū)動，在本實(shí)用新型中，第一連架桿I作為主動件，由驅(qū)動電機(jī)6直接進(jìn)行驅(qū)動，其中驅(qū)動電機(jī)6為步進(jìn)電機(jī)；
[0026]演示控制系統(tǒng)包括:所述演示控制系統(tǒng)包括:用于檢測兩推桿運(yùn)動過程中產(chǎn)生的特性參數(shù)的檢測裝置7、用于對檢測裝置7檢測信號進(jìn)行處理的中央處理單元8和用于顯示中央處理單元8處理結(jié)果的顯示裝置9 ;所述檢測裝置與所述中央處理單元信號連接，所述中央處理單元信號輸出端與所述顯示裝置信號輸入端連接；
[0027]本實(shí)施例的演示系統(tǒng)可根據(jù)平面連桿機(jī)構(gòu)的變化類型進(jìn)行不同的演示操作，當(dāng)?shù)谝贿B架桿I為主動曲柄、第二連架桿2為從動搖桿時，演示控制系統(tǒng)工作過程為:可通過檢測裝置7采集第一連架桿I為主動曲柄、第二連架桿2為從動搖桿時平面連桿機(jī)構(gòu)的極位參數(shù)，極位參數(shù)包括:第一連架桿I去程時間、第一連架桿I回程時間、第二連架桿2去程速度和第二連架桿2回程速度，以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動到極限位置時第一連架桿I的位置信息；中央處理單元8根據(jù)參數(shù)采集模塊7所得第一連架桿I位置信息，得出機(jī)構(gòu)極位夾角，并分別利用極位夾角和第二連架桿2的去程速度與回程速度之比得出行程速比系數(shù)；顯示裝置9將所得極位夾角值、以及分別通過極位夾角和第二連架桿2去程速度與回程速度之比得出行程速比系數(shù)的計算過程和結(jié)果進(jìn)行顯示；
[0028]當(dāng)在第一連架桿I為主動搖桿、第二連架桿2為從動曲柄時，演示控制系統(tǒng)的工作過程為:通過檢測裝置采集與第一連架桿I位置信息相關(guān)的轉(zhuǎn)動角度信號，再由中央處理單元根據(jù)在第一連架桿I為主動搖桿、第二連架桿2為從動曲柄時檢測裝置所傳輸信號得出第一連架桿I擺動角度，并在上述狀態(tài)下根據(jù)所輸桿件實(shí)際長度對機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角進(jìn)行實(shí)時計算，當(dāng)傳動角為零時，判斷此時為死點(diǎn)位置，并將控制信號傳輸至驅(qū)動電機(jī)控制單元19控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，最好，顯示裝置9，還用于實(shí)時顯示傳動角值、壓力角值和第一連架桿I擺動角度值，并顯示機(jī)構(gòu)運(yùn)動到連桿3與第一連架桿I共線時位置為死點(diǎn)位置；
[0029]以上演示控制系統(tǒng)的檢測裝置、中央處理單元和顯示裝置均為硬件裝置，之間所實(shí)現(xiàn)的信號連接方式。信號處理和信號判斷通過現(xiàn)有的很基本的方式均可實(shí)現(xiàn)，即使其涉及到軟件程序也均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0030]本實(shí)施例中，檢測裝置7包括:位置傳感器10、測速傳感器11和數(shù)碼管；
[0031]位置傳感器10安裝在第一連架桿I上并用于采集與第一連架桿I的位置信息相關(guān)的轉(zhuǎn)動角度信號；
[0032]測速傳感器11安裝于第二連架桿上并用于采集第二連架桿2去程速度和回程速度；
[0033]數(shù)碼管安裝于箱體外壁并與中央處理單元連接，用于采集第一連架桿I去程時間和第一連架桿I回程時間，數(shù)碼管包括:用于采集第一連架桿I去程時間的去程時間數(shù)碼管12和用于采集第一連架桿I回程時間的回程時間數(shù)碼管13。
[0034]本實(shí)施例中，所述演示控制系統(tǒng)還包括用于提示機(jī)構(gòu)已運(yùn)動到極限位置的警示裝置14，所述警示裝置14包括指示燈組和蜂鳴器15，所述指示燈組包括用于警示去程極限位置的第一指示燈組16和用于警示回程極限位置的第二指示燈組17，所述蜂鳴器和所述指示燈組均與所述中央處理單元信號連接；第一指示燈組16和第二指示燈組17的燈均是嵌在箱板上，每組指示燈組的燈均是同時被點(diǎn)亮，以第一指示燈組16為例進(jìn)行說明，在驅(qū)動第一連架桿的轉(zhuǎn)軸上圓周方向固定設(shè)置一個同步轉(zhuǎn)動的齒輪，在該齒輪上設(shè)置有磁性元件，該磁性元件隨該齒輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動到位置傳感器為去程極限位置時便發(fā)出信號，此時實(shí)際上是第一連架桿作為曲柄與連桿第一次共線時，也是回程數(shù)碼管開始計時的時刻，此時單片機(jī)執(zhí)行中斷程序，并發(fā)出控制信號點(diǎn)亮第一指示燈組，蜂鳴器鳴叫，回程時間數(shù)碼管開始計時，第二指示燈組實(shí)現(xiàn)方式同第一指示燈組。
[0035]本教具在使用時，當(dāng)?shù)谝贿B架桿I作為曲柄開始運(yùn)動時，去程時間數(shù)碼管12接收中央處理單元8傳來的控制信號，開始進(jìn)入工作狀態(tài)，精確的記錄此時第一連架桿I的去程時間，當(dāng)?shù)谝粋€極限位置到來時，與該極限位置重合的第一指示燈組16接收控制信號，進(jìn)行閃爍，同時，蜂鳴器15接收控制信號，發(fā)出聲音，提醒極限位置的到來，兩者結(jié)合，醒目的表現(xiàn)出極限位置的位置。第一個極限位置到來的同時，去程數(shù)碼管停止計時，回程數(shù)碼管開始計時，記錄回程時間，第一連架桿I繼續(xù)運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)第二個極限位置時，回程數(shù)碼管停止計時，精確的記錄第一連架桿I作為曲柄的回程時間，此時與第二機(jī)械位置重合的第二指示燈組17接收控制信號，進(jìn)行閃爍，同時蜂鳴器15接收控制信號，發(fā)出聲音，提醒極限位置到來。通過將兩個數(shù)碼管上記錄的時間進(jìn)行對比，直觀的闡釋平面連桿機(jī)構(gòu)急回特性的存在和極位夾角的定乂；
[0036]另外，在第一連架桿I作為主動曲柄運(yùn)動過程中，通過測速傳感器11記錄第二連架桿2的去程速度和回程速度的速度信號，測速傳感器11將信號同步反饋至中央處理單元8，并在中央處理單元8內(nèi)用速度之比的方法對行程速比系數(shù)K進(jìn)行計算，然后利用顯示裝置將計算公式及結(jié)果顯示出來，與此同時，當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動達(dá)到極限位置時，由位置傳感器10采集到第一連架桿I作為曲柄的位置信息(該處位置信息實(shí)際是指第一連架桿I轉(zhuǎn)動角度信號)，并將轉(zhuǎn)動角度信號反饋給中央處理單元8，通過中央處理單元8計算出極位夾角，并利用極位夾角的公司計算出行程速比關(guān)系K，并將此過程的公司及結(jié)果顯示在顯示模塊9上，將經(jīng)過速度之比得出的行程速比系數(shù)與經(jīng)過極位夾角得出的行程速比系數(shù)進(jìn)行對t匕，直觀的闡釋平面連桿機(jī)構(gòu)急回特性與極位夾角的關(guān)系。
[0037]本實(shí)施例中，演示控制系統(tǒng)還包括用于輸入對應(yīng)桿件實(shí)際長度的輸入裝置18，所述輸入裝置設(shè)置在所述箱體上；
[0038]在本實(shí)施例中，因?yàn)樗傈c(diǎn)的存在需要搖桿作為主動件，為了使傳動系統(tǒng)簡單，利用變化桿長機(jī)構(gòu)改變桿長關(guān)系，使第一連架桿I由上述的主動曲柄變位主動搖桿，使第二連架桿2由上述的從動搖桿并為從動曲柄，改變桿長之后，讀出對應(yīng)桿件的長度(上面標(biāo)注有尺寸大小刻度)，然后通過在輸入裝置18 (本實(shí)施例中，輸入裝置18與顯示裝置9集成設(shè)置，位于同一物理結(jié)構(gòu)位置)上輸入對應(yīng)的桿長長度，輸入裝置18與中央處理單元8信號連接，將輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)入中央處理單元8，中央處理單元8對在在第一連架桿I為主動搖桿、第二連架桿2為從動曲柄狀態(tài)下壓力角的大小、傳動角的大小進(jìn)行實(shí)時處理，并將處理出的結(jié)構(gòu)在顯示裝置9上顯示，與此同時，位置傳感器10對在第一連架桿I為主動搖桿、第二連架桿2為從動曲柄狀態(tài)下與第一連架桿I的位置信息相關(guān)的擺動角度信號進(jìn)行采集，并將采集到的信號傳輸至中央處理單元8，經(jīng)中央處理單元8實(shí)時得出第一連架桿I作為搖桿的擺動角度，并將其在顯示裝置9上顯示。其中，當(dāng)中央處理單元8計算得出傳動角為零時，判斷此時為死點(diǎn)位置，由于機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)位置不能運(yùn)動，為避免發(fā)生破壞，中央處理單元8將計算出的數(shù)值信號傳給控制步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)控制單元(即單片機(jī))，電機(jī)控制單元就可以控制電機(jī)，讓電機(jī)在死點(diǎn)位置停下來。此外，顯示裝置9還可以顯示電機(jī)速度等，只是這些參數(shù)時通過單獨(dú)設(shè)置的傳感器而不是通過處理得到的。
[0039]本實(shí)施例中，平面連桿機(jī)構(gòu)還包括用于形成五桿結(jié)構(gòu)的第三連架桿22，驅(qū)動部分還包括以可離合的方式與所述齒輪驅(qū)動副I的主動軸傳動配合的齒輪驅(qū)動副II ;其中，齒輪驅(qū)動副II包括一嚙合套24，通過嚙合套使得齒輪驅(qū)動副II與所述齒輪驅(qū)動副I的主動軸以可離合的方式傳動配合，嚙合套與套在齒輪驅(qū)動副I的主動軸的中間齒輪25以可離合的方式傳動連接，齒輪驅(qū)動副II的傳動齒輪26與嚙合套上的齒輪相嚙合傳動，另外，第三連架桿通過銷釘23固定設(shè)置在箱體上，第三連架桿與第二連架桿2鉸接；
[0040]為了闡釋機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件，需參考五桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行對比闡述，需要采用變化桿數(shù)的機(jī)構(gòu)，變化桿數(shù)的機(jī)構(gòu)的工作過程為:當(dāng)變化桿數(shù)的機(jī)構(gòu)銷釘楔緊在箱體側(cè)壁上時，第三連架桿(即第五桿)固定，此時為上述四桿機(jī)構(gòu)；當(dāng)銷釘從側(cè)壁上取下時，第五桿放松，此時為五桿機(jī)構(gòu)；
[0041]五桿機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)下，將各桿長關(guān)系變位曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的桿長，將銷釘從側(cè)壁上取下，此時機(jī)構(gòu)為五桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)嚙合套分離時，只有一個原動件，五桿機(jī)構(gòu)為不規(guī)則運(yùn)動，當(dāng)嚙合套嚙合時，有兩個原動件，五桿機(jī)構(gòu)為規(guī)則運(yùn)動，通過二者對比，直觀的闡釋機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件。另外，考慮到五桿運(yùn)動中可能出現(xiàn)干涉，采用傳感器感應(yīng)干涉的存在，并將信號傳給中央處理單元8，中央處理單元8對步進(jìn)電機(jī)發(fā)出控制信號，使步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，避免產(chǎn)生大的破壞。
[0042]本實(shí)施例中，第一連架桿1、第二連架桿2、連桿3和第三連架桿上均設(shè)置有長度調(diào)節(jié)刻度。
[0043]本實(shí)施例中，位置傳感器10為霍爾傳感器，測速傳感器11為轉(zhuǎn)速傳感器；其中，位置傳感器10可為霍爾傳感器，用于采集轉(zhuǎn)動角度信號，測速傳感器11為轉(zhuǎn)速傳感器，可為霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器，用于測量第二連架桿2的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)速。
[0044]本實(shí)用新型的方法不但可以控制對以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例的四桿平面機(jī)構(gòu)的急回特性、極限位置和急回特性與極限夾角的關(guān)系進(jìn)行演示教學(xué)，還可對四桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置、傳動角概念進(jìn)行演示教學(xué)，使該教具的演示范圍更加廣泛，并具有綜合系統(tǒng)性。
[0045]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，其特征在于:包括箱體、平面連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動部分和演不控制系統(tǒng)； 所述平面連桿機(jī)構(gòu)至少包括第一連架桿、第二連架桿和連桿，所述第一連架桿、第二連架桿和連桿均為長度可調(diào)結(jié)構(gòu)； 所述驅(qū)動部分包括驅(qū)動電機(jī)和與驅(qū)動電機(jī)輸出軸傳動配合并用于驅(qū)動第一連架桿在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的齒輪驅(qū)動副I; 所述演示控制系統(tǒng)包括:用于檢測兩推桿運(yùn)動過程中產(chǎn)生的特性參數(shù)的檢測裝置、用于對檢測裝置檢測信號進(jìn)行處理的中央處理單元和用于顯示中央處理單元處理結(jié)果的顯示裝置；所述檢測裝置與所述中央處理單元信號連接，所述中央處理單元信號輸出端與所述顯示裝置信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，其特征在于:所述檢測裝置包括:位置傳感器、測速傳感器和數(shù)碼管； 所述位置傳感器安裝在所述第一連架桿上并用于采集與第一連架桿的位置信息相關(guān)的轉(zhuǎn)動角度信號； 所述測速傳感器安裝于所述第二連架桿并用于采集第二連架桿去程速度和回程速度； 所述數(shù)碼管安裝于所述箱體外壁并與中央處理單元連接，所述數(shù)碼管包括:用于采集第一連架桿去程時間的去程時間數(shù)碼管和用于采集第一連架桿回程時間的回程時間數(shù)碼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，其特征在于:所述演示控制系統(tǒng)還包括用于提示機(jī)構(gòu)已運(yùn)動到極限位置的警示裝置，所述警示裝置包括指示燈組和蜂鳴器，所述指示燈組包括用于警示去程極限位置的第一指示燈組和用于警示回程極限位置的第二指示燈組，所述蜂鳴器和所述指示燈組均與所述中央處理單元信號連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，其特征在于:所述演示控制系統(tǒng)還包括用于輸入對應(yīng)桿件實(shí)際長度的輸入裝置，所述輸入裝置設(shè)置在所述箱體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，其特征在于:所述平面連桿機(jī)構(gòu)還包括用于形成五桿結(jié)構(gòu)的第三連架桿；所述驅(qū)動部分還包括以可離合的方式與所述齒輪驅(qū)動副I的主動軸傳動配合的齒輪驅(qū)動副II。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，其特征在于:所述第一連架桿、所述第二連架桿、所述連桿和所述第三連架桿上均設(shè)置有長度調(diào)節(jié)刻度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平面連桿機(jī)構(gòu)復(fù)合型教具，其特征在于:所述位置傳感器為霍爾傳感器，所述測速傳感器為轉(zhuǎn)速傳感器。
【文檔編號】G09B25/02GK204215650SQ201420500431
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】胡啟國, 侯楠, 向果, 秦鋒 申請人:重慶交通大學(xué)