[发明专利]一种典型传动机构综合展示教具

摘要

本发明公开了一种典型传动机构综合展示教具。机械原理理论性强，很多运动形式很难想象，实验室的机械原理教具模型不便携带到课堂，且价格昂贵。本发明包括展示箱体、曲柄摇杆机构、平面四杆机构演化机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系机构、棘轮机构、槽轮机构和控制模块；展示箱体的底部设有支撑脚，顶部设有把手；曲柄摇杆机构、平面四杆机构演化机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系机构、棘轮机构和槽轮机构均设置在展示箱体的侧面上，且分别通过设置在展示箱体内的一个伺服电机输入动力，每个伺服电机设有电机开关。本发明采用机电一体化的手段，通过无线传输技术，不仅使典型机构真实地运动起来，而且可以检测出运动机构参数，便于定量分析。

主权项

 一种典型传动机构综合展示教具，包括展示箱体、曲柄摇杆机构、平面四杆机构演化机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系机构、棘轮机构、槽轮机构和控制模块，其特征在于：所述展示箱体的底部设有支撑脚，顶部设有把手；所述的曲柄摇杆机构、平面四杆机构演化机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系机构、棘轮机构和槽轮机构均设置在展示箱体的侧面上，且分别通过设置在展示箱体内的一个伺服电机输入动力，每个伺服电机设有电机开关；所述的曲柄摇杆机构包括第一曲柄、摇杆和第一连杆；曲柄摇杆机构所在的展示箱体侧面设有白纸；所述第一曲柄和摇杆的一端均与展示箱体铰接；第一曲柄通过第一个伺服电机输入动力；所述第一连杆的两端分别与第一曲柄和摇杆的另一端铰接，且铰接处均固定有铅笔，铅笔的笔尖与白纸接触；所述的平面四杆机构演化机构可以是曲柄摇块机构、摆动导杆机构、非偏置曲柄滑块机构或偏置曲柄滑块机构中的一种；平面四杆机构演化机构所在的展示箱体侧面开设有曲柄第一铰接孔、曲柄第二铰接孔、曲柄第三铰接孔、曲柄第四铰接孔、导杆铰接孔和摇块铰接孔；所述平面四杆机构演化机构通过第二个伺服电机输入动力；所述的凸轮机构包括凸轮第一从动件、凸轮、导轨和凸轮第二从动件；所述的凸轮与展示箱体铰接，并通过第三个伺服电机输入动力；所述的导轨与展示箱体固定；凸轮第一从动件和凸轮第二从动件均竖直设置, 所述凸轮第一从动件的轴心线与凸轮的铰接中心之间设有间距，凸轮第二从动件的轴心线与凸轮的铰接中心对齐设置；凸轮第一从动件和凸轮第二从动件均与导轨通过滑动副连接，且凸轮第一从动件和凸轮第二从动件均开设有固定孔；凸轮第一从动件与凸轮通过凸轮副连接，凸轮第二从动件在其固定孔处与导轨通过螺钉固定；导轨上安装有位移传感器，凸轮上安装有角度传感器；所述的齿轮机构包括三对不同变位系数的齿轮副，分别为无变位齿轮副、负变位齿轮副和正变位齿轮副；所述三对齿轮副的主动齿轮和从动齿轮均与展示箱体铰接，且三对齿轮副的主动齿轮分别通过第四个伺服电机、第五个伺服电机及第六个伺服电机输入动力；所述的轮系机构包括输入轴、传动轴、输出轴、输入齿轮、第一输入轴齿轮、第二输入轴齿轮、第三输入轴齿轮、第四输入轴齿轮、第五输入轴齿轮、第一传动轴齿轮、第二传动轴齿轮、第三传动轴齿轮、第四传动轴齿轮、第五传动轴齿轮、第一输出轴齿轮、第二输出轴齿轮、第三输出轴齿轮、第四输出轴齿轮和第五输出轴齿轮；所述的输入齿轮固定在输入轴上，并通过第七个伺服电机输入动力；所述输入轴、传动轴及输出轴的两端均支承在一个轴承座上，所有轴承座与展示箱体固定；所述的第一输入轴齿轮、第二输入轴齿轮、第三输入轴齿轮、第四输入轴齿轮和第五输入轴齿轮均与输入轴通过滑键连接，所述的第一传动轴齿轮、第二传动轴齿轮、第三传动轴齿轮、第四传动轴齿轮和第五传动轴齿轮均与传动轴通过滑键连接，所述的第一输出轴齿轮、第二输出轴齿轮、第三输出轴齿轮、第四输出轴齿轮和第五输出轴齿轮均与输出轴通过滑键连接；输入轴和输出轴上均安装有转速传感器；所述的输出轴与输入轴可实现五档不同的转速比：一档转速比为第一输入轴齿轮与第三传动轴齿轮啮合、第一传动轴齿轮与第一输出轴齿轮啮合；二档转速比为第二输入轴齿轮与第三传动轴齿轮啮合、第二传动轴齿轮与第二输出轴齿轮啮合；三档转速比为第三输入轴齿轮与第三传动轴齿轮啮合、第三传动轴齿轮与第三输出轴齿轮啮合；四档转速比为第四输入轴齿轮与第四传动轴齿轮啮合、第三传动轴齿轮与第四输出轴齿轮啮合；五档转速比为第五输入轴齿轮与第五传动轴齿轮啮合、第三传动轴齿轮与第五输出轴齿轮啮合；所述的棘轮机构包括棘轮和棘爪；所述的棘轮和棘爪均与展示箱体铰接；棘轮通过第八个伺服电机输入动力；所述的槽轮机构包括主动盘和槽轮；所述的主动盘和槽轮均与展示箱体铰接；主动盘通过第九个伺服电机输入动力；所述的控制模块包括伺服电机控制单元、传感器输入单元、无线输入单元和无线输出单元；每个伺服电机分别与一个伺服电机驱动电路的输出端连接，所有伺服电机驱动电路的输入端均通过I/O端口与伺服电机控制单元连接；凸轮机构的位移传感器、角度传感器及轮系机构的转速传感器均与传感器输入单元连接；无线输入单元接收遥控器的信号，无线输出单元发出信号至计算机的无线接收单元。