[实用新型]积木式串/并联机构教具

说明书

技术领域

本实用新型属于机械设计领域，涉及一种教具，具体涉及一种积木式串/并联机构教具。

背景技术

从广义上来讲，机构分为串联机构和并联机构两种。基于串联机构比较著名的样机有SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm），即选择顺应性装配机器手臂、PUMA机械臂等等；基于不同的并联机构，目前已有多种并联样机，如Stewart平台、3-UPS并联机床、5-UPS/PRPU5自由度并联机床等。此外，国内外学者还发明制作出了多种可重构和串并混联机构的样机，如Tricept和TriVariant样机、模块化可重构多功能教育机器人、用于可重构并联机床的模块化驱动支链结构、可调式3, 4, 5-SPS型并联机构实验平台以及3-SPR并联解耦结构六维测力平台等。

机构是机器的机械本体。对于机械类和近机械类专业的学生而言，为数众多的专业课程当中均涉及到了机构的内容。可以说，对机构及其相关知识的理解和掌握对于系统全面地学习专业知识是至关重要的。然而，相当一部分学生在学习机构知识的最初，都因为不能透彻地理解机构原理而困惑，进而影响到后续课程的学习。

目前已有的机构演示教具大多侧重于演示单一机构，如铰链四杆机构、曲柄摇杆机构、齿轮传动机构和蜗轮蜗杆机构等等。综合已有的研究，尚未发现有便于携带、拆装容易的串/并联机构演示教具，更没有发现集串联机构、并联机构、串并混联机构于一体的可重组模块化机构模型演示教具。 

实用新型内容

发明目的：为了解决上述技术问题，弥补目前国内市场串并联机构教具缺失的不足，本实用新型提供了一套积木式串/并联机构教具，旨在帮助学生更好地理解机构原理，为学习专业知识打下良好的基础。

技术方案： 一种积木式串/并联机构教具，其由形状各异的模块组成，所述模块包括至少一个球副、至少一个转动副、至少一个万向副、静平台、动平台、至少一个粗杆件和至少一个细杆件，

所述球副包括球副支座和带杆件的转动球，所述球副支座设有包含所述转动球的凹坑，所述球副支座的底部设有螺纹孔；

所述转动副包含转动副支座和带杆件的转动销，所述转动副支座的两个相对侧面设有通孔,所述转动副支座的顶部设有凹槽,所述转动副支座的底部设有螺纹孔；

所述万向副包含万向副支座、一个绕竖直轴旋转的转动件和一个绕水平轴旋转的转动销，所述万向副支座的顶部设有台阶轴，所述万向副支座的底部设有螺纹孔，所述转动件为中空件，所述转动销带有杆件；

所述动平台的边缘设有通槽或T形槽，所述动平台的中部设有定位孔；

所述静平台的中部设有定位孔；

所述粗杆件和所述细杆件都是中空件，所述粗杆件的内径与所述细杆件的外径相适应。粗杆件和细杆件可有阻力地相对运动。

进一步地，所述球副的球体的杆件分为大径杆件和小径杆件，所述粗杆件的内径与所述球体的大径杆件的外径尺寸相对应并形成过盈配合；所述细杆件的内径与所述球体的小径杆件的外径尺寸相对应并形成过盈配合。

进一步地，所述转动副的转动销的杆件分为大径杆件和小径杆件，所述粗杆件的内径与所述转动销的大径杆件的外径尺寸相对应并形成过盈配合；所述细杆件的内径与所述转动销的小径杆件的外径尺寸相对应并形成过盈配合。

进一步地，所述万向副的转动件的内径和所述万向副支座的台阶轴的外径尺寸相对应；所述万向副的转动销的杆件分为大径杆件和小径杆件，所述粗杆件的内径与所述转动销的大径杆件的外径尺寸相对应并形成过盈配合；所述细杆件的内径与所述转动销的小径杆件的外径尺寸相对应并形成过盈配合。

进一步地，所述静平台边缘设有T形槽。

进一步地，所述球副的底部设有的螺纹孔数目是1个或2个。

进一步地，所述转动副的底部设有的螺纹孔数目是1个或2个。

进一步地，所述万向副的底部设有的螺纹孔数目是1个或2个。

进一步地，所述动平台和静平台中部设有大直径孔和小直径孔，大直径孔的数目为1个，小直径孔的数目为2个或4个或6个。

通过这些模块由简单到复杂的组合，可以搭建出串联机构、并联机构和串并混联机构，并可实现上述机构运动过程的动态化。

有益效果：本实用新型提供了一种积木式串/并联机构教具。选取不同的模块，可完成基于串联机构的串联机械臂、基于并联机构的3～6自由度并联机床及基于串并混联机构的多轴联动并联机床的模型搭建，并可实现多种类型机床加工过程中机构运动的动态化演示。本套教具还可作为验证新型机构运动可行性的模型工具。