多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺制造技術

本發明專利技術涉及的是多功能的鉸鏈四桿機構在電動機的驅動和手動兩種情況下，曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、曲柄滑塊機構和雙搖桿機構等幾種機構之間的變換，其特征在于：該裝置是通過四桿機構中的桿長變化實現曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿和曲柄滑塊幾種機構的自由動感切換的；在機動演示模式下，利用曲柄內部的行星輪桿長漸變伸縮部分來逐漸改變曲柄的長度；在手動演示模式下，可利用連桿內部的彈簧插銷突變伸縮桿部分使連桿長度發生跳躍改變，來實現雙曲柄、曲柄搖桿、雙搖桿和曲柄滑塊幾種機構之間的自由切換；該發明專利技術結構新穎，精致，簡單多變，知識綜合性強，操作簡單，造價低廉，性價比高，具有傳統教具無法相媲美的優點。

Multifunctional hinge four bar mechanism experimental platform

The invention relates to a multifunctional hinge four bar mechanism in motor drive and manual two, between the crank rocker mechanism, double crank mechanism, slider crank mechanism and double rocker mechanism of mechanism transformation, which is characterized in that the device is a double crank, crank rocker and double rocker and slider crank several institutions of freedom dynamic switch through the four bar mechanism of rod length change; in the mobile demo mode, using the planetary wheel crank rod length gradient telescopic part internal to gradually change the length of the crank; manual in demo mode, can use the internal spring bolt rod telescopic rod part of the connecting rod length mutation jump change to achieve the freedom to switch between, double crank, crank rocker and double rocker slider crank mechanism and several; the invention has the advantages of novel structure, exquisite, simple and changeable, It has the advantages of comprehensive knowledge, simple operation, low cost, high performance price ratio, and the traditional teaching aids can not compare with each other.

【技術實現步驟摘要】
多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺
本專利技術屬于教學類的實驗教具，特別是涉及到最經典的四桿機構演變和變換的裝置。
技術介紹
現今學校的教學方式多為黑板或投影儀教學，過程枯燥，缺乏趣味性和娛樂性，往往老師花費很大的氣力講解，學生卻不能很好地理解所講的知識，雖然也有到實驗室利用教具上課的課時，但現有的教學器材普遍存在外形呆板、功能單一、體積龐大和缺乏生動活潑性等問題，這不僅使教學工作無法順利展開，而且大大影響了學生的學習興趣，從而達不到預期的教學效果；鉸鏈四桿機構一直是機械課堂教學的重點和難點，而傳統的教學方式往往晦澀難懂，教學效果可想而知。為激發學生興趣，調動學生積極性，將生硬的課本知識具體化、生動化、形象化地展示給學生，四桿機構實驗教具必須具備電機驅動和手動兩種功能，并且能夠在雙曲柄機構、曲柄搖桿機構、雙搖桿機構、曲柄滑塊機構等之間切換自如；但現有技術中，四桿機構實驗教具有采用電動機直接帶動四桿機構中主動桿方案，采用兩個四桿機構相連接的雙四桿結構方案幾種，它們都有其不足之處，（1）在一個四桿機構中有兩根桿的長度發生改變，其變化時間與變化速度難以協調，而且需要利用復雜的電氣控制部件來控制電動機的運動，其機構相對復雜；（2）雙四桿機構增加了機構的復雜性，同時也增加了機構的很多不確定因素，從而加大了機構失敗的風險性，并且大四桿機構要與小四桿機構的步調一致才能實現幾種機構之間的切換，這就很難控制兩四桿機構的步調一致，而且此方案給制造帶來很大的麻煩，對制造精度和安裝精度要求非常高，所以制造價格比較昂貴，降低了性價比。因此，設計一種多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺，本實驗平臺能有效的彌補以上兩種方案的不足之處。
技術實現思路
安裝精度要求都不高的情況下，也能實現幾種機構之間的切換，從而提高了性價比，也符合機構盡可能簡單的原則。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：包括機架部分、動力部分、行星輪桿長漸變伸縮部分、螺旋卡環離合部分、單向滑塊部分、彈簧插銷突變伸縮部分和彈簧彈珠鎖緊部分；其中機架部分固定在單向滑塊部分上，機架部分與動力部分固聯，動力部分通過聯軸器與行星輪桿長漸變伸縮部分相連，行星輪桿長漸變伸縮部分通過轉動副與連桿部分相連，彈簧插銷突變伸縮部分通過銷連接固定在連桿上，連桿與曲柄通過螺旋卡環離合部分連接，彈簧彈珠鎖緊部分通過銷連接與機架部分固聯。所述的動力部分包括電動機、小減速齒輪、大減速齒輪和軸，電動機通過聯軸器與小減速齒輪相連，大減速齒輪通過鍵連接與軸固聯，軸與行星輪桿長漸變伸縮部分相連；在機動模式下，通過電動機的轉動帶動行星輪桿長漸變伸縮部分的曲柄的轉動；在手動模式下，人工通過扳手直接驅動行星輪桿長漸變伸縮部分的曲柄的轉動。所述的行星輪桿長漸變伸縮部分，該部分主要由桿芯、桿套組成；其中桿芯包括鍵、固定軸、錐齒輪、緊定螺釘、螺母、螺桿和軸承；桿芯與桿套為間隙配合，可以在桿套內左右滑動，錐齒輪通過鍵和固定軸固結；另一個錐齒輪通過緊定螺釘和螺桿連接；螺桿和螺母通過螺旋副連接，實現相對運動，帶動桿套伸縮，并由軸承支撐；螺桿的一端有螺紋，螺母和桿芯固聯；通過錐齒輪帶動螺桿轉動使桿長發生漸變，從而實現從雙曲柄機構向雙搖桿機構轉變。所述的螺旋卡環離合部分，包括中間有部分螺紋的桿、軸承、桿、彈簧、卡環螺釘、卡環旋鈕、鍵、卡環底座和螺釘；中間有部分螺紋的桿的一端與卡環底座的孔相配合，卡環旋鈕與中間有部分螺紋的桿通過鍵和螺釘固聯，彈簧繞在中間有部分螺紋的桿上，彈簧右端頂住卡環旋鈕，中間有部分螺紋的桿的軸肩起軸向定位作用；卡環旋鈕和中間有部分螺紋的桿通過螺紋連接，卡環螺釘和卡環旋鈕固聯，卡環螺釘處在桿的滑槽內，中間有部分螺紋的桿和桿之間安裝有一對軸承；通過卡環旋鈕將連桿和連架桿鎖定合成一根桿。所述的單向滑塊部分，該部分包括墊塊、彈簧、滑動軸承、滾柱、工支架、滑板、爬桿、斜板和絲桿；該部分的頂部是一個滑動軸承，滑動軸承下端與滑板通過螺紋副連接，滑板的前后左右有四個滑槽，兩斜板分別在左右兩槽中通過螺栓與滑板連接在一起，在兩斜板中間夾有兩工支架，工支架將兩滾柱托起，滾柱上有滾花，以增大滾柱和爬桿之間的摩擦力；滾柱與斜板和爬桿分別接觸，工支架下端裝配在滑動軸承上端，滑動軸承通過彈簧由墊塊支撐起來，兩根絲桿支撐起墊塊，并且兩絲桿與兩斜板連在一起，整個機構呈對稱分布；當單向滑塊部分有向下運動的趨勢時，該機構就處于自鎖狀態；當單向滑塊部分有向上運動的趨勢時，該機構就能夠實現自動解鎖功能。所述的彈簧插銷突變伸縮部分，該部分包括移動插銷、階梯軸按鈕、止動導向銷、移動插銷彈簧、彈簧離合殼體、按鈕彈簧；其中階梯軸按鈕包括細圓柱段、粗圓柱段和直線段；可左右移動的移動插銷上有兩個圓弧段，移動插銷上的圓弧孔裝配有一個階梯軸按鈕，階梯軸按鈕的細圓柱段的表面上裝配一個按鈕彈簧，階梯軸按鈕的細圓柱段可以在直線段的槽中滑動，止動導向銷固聯在彈簧離合殼體的內表面，止動導向銷可以終止移動插銷和彈簧離合殼體的相對運動，移動插銷的右部分有一個移動插銷彈簧頂住移動插銷的軸肩右側，移動插銷彈簧裝配在移動插銷的表面上，移動插銷的右端與彈簧離合殼體相連；通過移動插銷彈簧的壓縮狀態，實現桿的快速伸長。所述的彈簧彈珠鎖緊部分，該部分包括桿、滑動軸承、螺釘、套筒、壓簧螺釘、壓簧和彈珠；其中桿設置有兩個對稱的彈珠凹槽；套筒和滑動軸承通過螺釘固聯，套筒分別設置有兩個螺紋通孔，壓簧螺釘通過壓簧把彈珠壓入到桿的凹槽內；由于該實驗臺在演示雙曲柄機構、曲柄搖桿機構時的上下竄動力不大，該竄動力不能使彈珠克服壓簧的壓力向外移動，故彈珠不能脫離桿的凹槽，實驗臺被彈珠卡死在桿上，不能上下移動，此時單向滑塊部分與爬桿固聯組成四桿機構中固定不動的機架；但當實驗臺由演示曲柄搖桿機構改變成演示曲柄滑塊機構時，此時實驗臺的向上竄動力增大，此時竄動力大于壓簧給以彈珠的壓力，故彈珠脫離桿的凹槽，整個實驗臺在桿上能自由上下移動。通過四桿機構中的桿長變化實現曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿和曲柄滑塊幾種機構的自由動感切換；在機動演示模式下，利用曲柄內部的行星輪桿長漸變伸縮機構來逐漸改變曲柄的長度；在手動演示模式下，可利用連桿內部的彈簧插銷突變伸縮桿機構使連桿長度發生跳躍改變，來實現雙曲柄、曲柄搖桿、雙搖桿和曲柄滑塊幾種機構之間的自由切換。本專利技術與現有技術相比，具有以下主要的優點：（1）該裝置既可電機驅動全面地演示四桿機構的所有狀態，也可手動演示四桿機構的所有狀態；該裝置具有兩種桿長伸縮方式，彈簧插銷突變伸縮方式和絲杠螺母漸變伸縮方式；（2）該裝置設計的螺旋卡環離合部分，能夠使兩根桿輕松自動對接為一根桿，實現由曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構快速自動變換；（3）該裝置設計的單向滑塊部分，能夠實現向上自動解鎖，向下自動卡死，從而使裝置主體在曲柄滑塊狀態時沿爬桿自由的向上運動；（4）該裝置設計的彈簧插銷突變伸縮桿部分，能夠實現連架桿的快速變長和縮短；（5）該裝置設計的彈簧彈珠鎖緊部分，能夠使實驗臺在演示雙曲柄機構、曲柄搖桿機構時在爬桿上固定不動，而在演示曲柄滑塊機構時，在爬桿上自動解鎖上下滑動；（6）該裝置設計的行星輪漸變伸縮部分，在兩桿的節點處嵌入一對錐齒輪，當兩桿發生相對運動時，其中一個齒輪圍繞另一個齒輪的中心軸線作圓周運動，同時使它自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺，其特征在于：包括機架部分（1）、動力部分(2)、行星輪桿長漸變伸縮部分（3）、螺旋卡環離合部分（4）、單向滑塊部分(5)、彈簧插銷突變伸縮部分(6)和彈簧彈珠鎖緊部分(7)；其中機架部分(1)固定在單向滑塊部分(5)上，機架部分(1)與動力部分(2)固聯，動力部分(2)通過聯軸器(8)與行星輪桿長漸變伸縮部分(3)相連，行星輪桿長漸變伸縮部分(3)通過轉動副與連桿部分(61)相連，彈簧插銷突變伸縮部分(6)通過銷連接固定在連桿(61)上，連桿（61）與曲柄（60）通過螺旋卡環離合部分（4）連接，彈簧彈珠鎖緊部分(7)通過銷連接與機架部分(1)固聯。

【技術特征摘要】
1.一種多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺，其特征在于：包括機架部分（1）、動力部分(2)、行星輪桿長漸變伸縮部分（3）、螺旋卡環離合部分（4）、單向滑塊部分(5)、彈簧插銷突變伸縮部分(6)和彈簧彈珠鎖緊部分(7)；其中機架部分(1)固定在單向滑塊部分(5)上，機架部分(1)與動力部分(2)固聯，動力部分(2)通過聯軸器(8)與行星輪桿長漸變伸縮部分(3)相連，行星輪桿長漸變伸縮部分(3)通過轉動副與連桿部分(61)相連，彈簧插銷突變伸縮部分(6)通過銷連接固定在連桿(61)上，連桿（61）與曲柄（60）通過螺旋卡環離合部分（4）連接，彈簧彈珠鎖緊部分(7)通過銷連接與機架部分(1)固聯。2.根據權利要求1所述的多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺，其特征在于：所述的動力部分(2)包括電動機(9)、小減速齒輪(10)、大減速齒輪(11)和軸(12)，電動機(9)通過聯軸器（8）與小減速齒輪（10）相連，大減速齒輪（11）通過鍵連接與軸（12）固聯，軸（12）與行星輪桿長漸變伸縮部分（3）相連；在機動模式下，通過電動機（9）的轉動帶動行星輪桿長漸變伸縮部分（3）的曲柄（13）的轉動；在手動模式下，人工通過扳手直接驅動行星輪桿長漸變伸縮部分（3）的曲柄（13）的轉動。3.根據權利要求1所述的多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺，其特征在于：所述的行星輪桿長漸變伸縮部分（3），該部分主要由桿芯（14）、桿套（15）組成；其中桿芯（14）包括鍵（16）、固定軸（17）、錐齒輪（18）、緊定螺釘（19）、螺母（20）、螺桿（21）和軸承（22）；桿芯（14）與桿套（15）為間隙配合，可以在桿套（15）內左右滑動，錐齒輪(18)通過鍵(16)和固定軸(17)固結；另一個錐齒輪通過緊定螺釘(19)和螺桿（21）連接；螺桿（21）和螺母（20）通過螺旋副連接，實現相對運動，帶動桿套（15）伸縮，并由軸承（22）支撐；螺桿（21）的一端有螺紋，螺母(20)和桿芯(14)固聯；通過錐齒輪帶動螺桿(21)轉動使桿長發生漸變，從而實現從雙曲柄機構向雙搖桿機構轉變。4.根據權利要求1所述的多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺，其特征在于：所述的螺旋卡環離合部分(4)，包括中間有部分螺紋的桿(23)、軸承(24)、桿(25)、彈簧(26)、卡環螺釘(27)、卡環旋鈕(28)、鍵(29)、卡環底座(30)和螺釘(31)；中間有部分螺紋的桿(23)的一端與卡環底座(30)的孔相配合，卡環旋鈕(28)與中間有部分螺紋的桿(23)通過鍵(29)和螺釘(31)固聯，彈簧(26)繞在中間有部分螺紋的桿(23)上，彈簧（26）右端頂住卡環旋鈕（28），中間有部分螺紋的桿（23）的軸肩起軸向定位作用；卡環旋鈕（28）和中間有部分螺紋的桿（23）通過螺紋連接，卡環螺釘（27）和卡環旋鈕（28）固聯，卡環螺釘（27）處在桿（25）的滑槽內，中間有部分螺紋的桿（23）和桿（25）之間安裝有一對軸承（24）；通過卡環旋鈕（28）將連桿和連架桿鎖定合成一根桿。5.根據權利要求1所述的多功能鉸鏈四桿機構實驗平臺，其特征在于：所述的單向滑塊部分（5），該部分包括墊塊（32）、彈簧（33）、滑動軸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓用升，張亮，孫孟庭，
申請(專利權)人：韓用升，張亮，孫孟庭，
類型：發明
國別省市：湖北,42