[实用新型]一种基于启发式教学的智能型四连杆教学教具

说明书

技术领域

本实用新型涉教学机械教具领域，具体是一种基于启发式教学的智能型四连杆教学教具。

背景技术

四连杆机构在机械中应用十分广泛，同时它也是机械原理中一个十分基础但又非常重要的部分。但在传统的四连杆机构教学过程中，很多同学反映传统的教学方式与教学设备存在很多不足。师生之间通常是以枯燥的文字和单调的图片说明，进行教学沟通。很多同学反映，他们对四连杆的许多知识只能有一个抽象的的概念。显然，这对机械这一门实践应用性十分强的的专业来说是不够的。

目前出现的启发式教学，就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段，采用诱导办法传授知识、培养能力，是学生积极主动地学习，以促进知识水平的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于启发式教学的智能型四连杆教学教具，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于启发式教学的智能型四连杆教学教具，包括铝合金机架、丝杠滑台、电机转配体、主动连架杆、从动连架杆、连杆、显示屏、摆架和控制电路，所述丝杠滑台和电机转配体均固定在铝合金机架上，所述主动连杆架固定在电机转配体上，所述从动连架杆固定在丝杠滑台上，所述连杆连接主动连架杆和从动连架杆上，所述摆架固定在连杆上，所述显示屏固定安装在铝合金机架上。

所述丝杠滑台包括固定在滑台机架上的丝杠导轨和步进电机A，所述步进电机A通过联轴器A连接有两根导程丝杠，导程丝杠上安装有两端为带座轴承的丝杠滑块A，带座轴承之间连接有固定支撑铰链轴，固定支撑铰链轴的一端连接有导电滑环A。

所述主动连架杆和从动连架杆结构相同，包括铰链基座、丝杠基座和丝杠，所述固定支撑铰链轴另一端安装在铰链基座上端，所述丝杠基座固定在铰链基座下端，所述丝杠通过联轴器B与步进电机B相连，所述丝杠安装在丝杠基座上，丝杠上套有丝杠滑块B，丝杠滑块B包括丝杠螺母、链接块和固定在链接块两端的直线轴承B组成，丝杠螺母固定在链接块上，所述丝杠穿过丝杠螺母且末端安装有铜套，所述丝杠基座上固定有两根丝杠导轨，丝杠导轨穿入直线轴承B且末端固定安装有丝杠上轴承座，所述丝杠滑块B上端固设有支撑杆支撑片，支撑杆支撑片上固定安装有三根支撑杆，三根支撑杆穿过丝杠上轴承座上的铜套且末端安装有支撑杆连接片，所述丝杠末端的铜套固定在丝杠上轴承座上，支撑杆连接片顶端安装有连接片和固定架，连接片上安装有铰链轴承，固定架上安装有导电滑环B。

所述电机转动装配体包括步进电机C和减速斜齿轮组，所述步进电机C通过弹性联轴器连接有主动轴，所述减速斜齿轮组的小齿轮安装在主动轴上，减速斜齿轮组的大齿轮上安装有从动轴，所述主动轴末端安装有用于测量角度角速度的光电编码器，所述从动轴一端安装有导电滑环C，从动轴另一端安装在铰链基座上。

所述连杆包括链接板、左连接板、右连接板和四根玻纤，所述四根玻纤呈矩形分布固定在链接板和右连接板之间，所述左连接板固定在链接板和右连接板之间的玻纤上，右连接板另一端安装有与铰链轴承配合的下滑块上铰链架，所述连杆的四个玻纤上安装有上滑块和下滑块，所述上滑块和下滑块均由两个直线轴承C和固定在直线轴承C之间的连接板组成。

所述摆架包括硬纸片、L形轴、固定夹、角度传感器，所述L形轴通过固定夹夹紧在连杆上，所述硬纸片安装在L形轴上端，所述角度传感器安装在L形轴下端。

所述控制电路包括S12XS128核心芯片，S12XS128核心芯片通过四个步进电机驱动器分别连接步进电机A、两个步进电机B和步进电机C，12XS128核心芯片的六路AD采集输入端口分别连接主动连架杆伸长长度电压信号AD1、从动连架杆伸长长度电压信号AD2、机架杆伸长长度电压信号AD3、连杆伸长长度电压信号AD4、摆架在连杆上位移电压信号AD5和摆架转动角度电压信号AD6，S12XS128核心芯片还连接光电编码器和显示屏。

作为本实用新型进一步的方案：所述步进电机的减速装置的减速比为10:1，所述减速斜齿轮组的传动比为1.6:1。

作为本实用新型再进一步的方案：所述显示屏为7英寸的电阻式触摸屏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）结合该教具开发的启发式教学模式，通过人机界面完美表达，此外液晶显示界面也可以通过端口输出在投影仪上显示，可营造完美教学氛围；

（2）通过角度传感器，记录四连杆在运动过程中的传动角、从动杆转速时间曲线变化，直观化传动角与传动效果之间关系；