一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺，它具有通用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)體積小、拼裝靈活等特點，它主要由一塊教學(xué)演示板和五種不同長度的桿件組成，演示板由四塊演示區(qū)組成，其上固定排列間距為50mm×40mm的鉸鏈點，可以同時演示三到四組機(jī)構(gòu)?；顒訕?gòu)件主要包括五種桿長的構(gòu)件和三種移動副，可以自由組合成30余種常見機(jī)構(gòu)。演示四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì)，多桿機(jī)構(gòu)的演化過程，輸送機(jī)、插齒、壓床、插床、牛頭刨床、六桿肘桿等常見機(jī)構(gòu)，還可以進(jìn)行桿組的拆分與拼接實驗，配置的小型電機(jī)及變速器后可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的自動運(yùn)動，用于學(xué)生機(jī)構(gòu)拼接創(chuàng)新實驗。本發(fā)明將抽象化的教學(xué)內(nèi)容具象化，改變了以往理論教學(xué)過程中的填鴨式教學(xué)，增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力。
【專利說明】一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械學(xué)科機(jī)構(gòu)學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，確切地說它是一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺。
【背景技術(shù)】
機(jī)械原理是機(jī)械類各專業(yè)(本科)教學(xué)計劃中的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，起著從基礎(chǔ)課過度到專業(yè)課、從理論性課程過度到與工程實際結(jié)合的承前啟后作用，是機(jī)械系列課程中的主干課和學(xué)位課之一。課程介紹各類機(jī)械產(chǎn)品中常用機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本知識、基本理論和基本方法，著重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計能力。改變以往理論教學(xué)過程中填鴨式教學(xué)，采用啟發(fā)式、問題式、自主學(xué)習(xí)、主動參與、積極討論的課堂教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生多想、多看多聽、多問、多做，已經(jīng)成為廣大教育工作者的共識。
[0002]平面連桿機(jī)構(gòu)是機(jī)構(gòu)學(xué)研究的主體內(nèi)容之一，主要內(nèi)容包括:鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)、平面連桿機(jī)構(gòu)演化與運(yùn)動分析和綜合。其中，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)和連桿機(jī)構(gòu)演化是平面連桿機(jī)構(gòu)的靈魂，只有透徹地理解、熟練地掌握，才能為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實踐提供有利的幫助。因此這一部分是本章的重點。其中諸如:曲柄存在條件、連桿機(jī)構(gòu)的演化等知識點，常常需要學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和空間想象能力，這對于基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說，分析、理解、歸納總結(jié)都有些捉襟見肘，因此學(xué)生學(xué)習(xí)這一部分有一定的難度。
[0003]隨著計算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的多媒體教育，是對傳統(tǒng)的教學(xué)模式、教學(xué)方法的挑戰(zhàn)，也給教育改革帶來了機(jī)遇，既為學(xué)生課堂增加了教學(xué)資源，擴(kuò)充了教學(xué)手段，又豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容。機(jī)械原理課程介紹了各種常用機(jī)構(gòu)的原理和設(shè)計方法，結(jié)合多媒體課件，可以形象生動地展示各種機(jī)構(gòu)運(yùn)動形式以及該機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，拉近理論與實際的距離。但多媒體技術(shù)雖然給教育教學(xué)帶來了便利，但也不能濫用，否則會產(chǎn)生負(fù)面影響比如，多媒體包辦教學(xué)，教師按照課件從頭念到尾，忽視課堂上學(xué)生的反應(yīng)，缺少針對性和靈活性；多媒體教學(xué)講課速度快，內(nèi)容過多，與學(xué)生思維節(jié)奏不合拍，影響對所學(xué)知識的理解。
[0004]機(jī)械原理是一門實踐性很強(qiáng)的課程，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)十分重要，不僅能使學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為應(yīng)用技能，還能強(qiáng)化工程意識，提高動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力。課堂教學(xué)和實踐教學(xué)是該課程教學(xué)環(huán)節(jié)的兩個分支，不分伯仲。為了加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)，必須加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。具有創(chuàng)造性思維和實踐動手能力是學(xué)生走向社會獲得成功的基礎(chǔ)，動手能力就是知識思維和實踐的綜合。實踐教學(xué)活動需要借助一定的手段工具和設(shè)備展開，教學(xué)活動的具體過程組織形式以及教學(xué)效果都和教學(xué)活動中使用的設(shè)備工具有關(guān)。
[0005]在機(jī)械學(xué)科教學(xué)中，為了演示各種機(jī)械運(yùn)動的不同的形式、簡單構(gòu)造、以及運(yùn)動機(jī)理，為了研究的方便，常常需要一些實體實驗平臺，將某種特定的運(yùn)動模型具體化，現(xiàn)有實驗室中已有的實驗平臺平臺雖能實現(xiàn)這種目的進(jìn)行機(jī)構(gòu)的演示但是因其體積龐大，極其笨重，不方便攜帶無法登上日常課堂進(jìn)行教學(xué)演示。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有試驗平臺存在的問題和不足，將其簡化并加以創(chuàng)新，展現(xiàn)在同學(xué)們的面前，增強(qiáng)感觀印象切身體會，加深對知識點剖析與理解。提供一種安裝靈活、易于拆卸、便于移動、適用課堂教學(xué)、可靠穩(wěn)定的多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺。
[0007]本發(fā)明的木的是這樣實現(xiàn)的，一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺包括主演示版和基本桿件，其特征在于:主演示版上設(shè)有四塊演示區(qū)，每塊演示區(qū)內(nèi)設(shè)有鉸鏈點，鉸鏈點內(nèi)安裝螺母，基本桿件上設(shè)有鉸鏈孔，基本桿件包括五種長度的桿件；五種基本桿件長度中最短的四種基本桿件不滿足最短基本桿件與最長基本桿件之和，小于其余兩基本桿件之和，最長的四種基本桿件滿足最短基本桿件與最長基本桿件之和小于其余兩基本桿件之和；演示版與基本桿件長條件滿足:基本桿件長為演示板上固定鉸鏈點的0.5倍或整數(shù)倍，滿足以不同構(gòu)件為機(jī)架時的互換性要求。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點是，便捷、靈活，可用于演示四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì):曲柄存在的條件、急回運(yùn)動特性、死點位置。演示多桿機(jī)構(gòu)的演化過程:變換主從動件實現(xiàn)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)、滑動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；變換運(yùn)動副形式和尺寸實現(xiàn)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)、正切機(jī)構(gòu)；變換運(yùn)動副尺寸的偏心輪機(jī)構(gòu)。演示輸送機(jī)、插齒、壓床、插床、牛頭刨床、六桿肘桿等常見機(jī)構(gòu)；可以進(jìn)行桿組的拆分與拼接實驗。演示凸輪機(jī)構(gòu):直動凸輪、擺動凸輪。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的孔位布置圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的五種基本桿件。
[0011]圖3是本發(fā)明四桿機(jī)構(gòu)的基本形式。
[0012]圖4是本發(fā)明以不同構(gòu)件為機(jī)架實現(xiàn)的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換。
[0013]圖5是本發(fā)明改變構(gòu)件形狀和尺寸實現(xiàn)機(jī)構(gòu)變換。
[0014]圖6是本發(fā)明改變運(yùn)動副尺寸實現(xiàn)機(jī)構(gòu)變換。
[0015]圖7是本發(fā)明四種常見機(jī)構(gòu)。
[0016]圖8是本發(fā)明兩種常見機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
本發(fā)明的演示板由四塊250mmX 138mm的演示區(qū)組成，其上固定排列間距為50mmX40mm的鉸鏈點，鉸鏈點內(nèi)安裝M5的圓螺母，用于桿件鉸鏈點的固定與連接。本發(fā)明的基本桿件包括兩側(cè)鉸鏈點間距分別為25mm、50mm、80mm、150mm、160mm的五種長度的桿件，及其衍生桿件:曲率為80mm的曲線導(dǎo)軌和偏置距尚為50mm的偏心輪。五種桿長受曲柄存在的基本條件的約束，其中由25mm、50mm、80mm、150mm組成的四桿機(jī)構(gòu)，最短桿與最長桿之和大于其余兩桿；由50mm、80mm、150mm、160 mm組成的四桿機(jī)構(gòu),最短桿與最長桿之和小于其余兩桿之和。50mm和150mm的桿與主演示版50mm的間距成正比；80mm和160mm的桿件與主演示版40mm的間距成正比,保證了以不同構(gòu)件為機(jī)架時的互換性。當(dāng)以25mm、50mm、80mm、150mm組成四桿機(jī)構(gòu)時，則不存在曲柄；以50mm、80mm、150mm、160 mm組成四桿機(jī)構(gòu)則存在曲柄時，演示了曲柄存在的條件。
[0018]實施例2:
圖3示出的是，以50mm、80mm、150mm、160 mm組成的四桿機(jī)構(gòu)，分別以80mm桿為機(jī)架，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)(曲線導(dǎo)軌)；以50mm桿為機(jī)架，則為雙曲柄機(jī)構(gòu)(右上圖)；以50mm桿為連架桿，則為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(左下圖)。如此演示了四桿機(jī)構(gòu)的基本形式。
[0019]實施例3:
圖4示出的是，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(左上圖)，分別以不同構(gòu)件為機(jī)架，轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(右上圖)、擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(左下圖)和移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(右下圖)。
[0020]實施例3:
圖5示出的是，將80mm桿用等曲率的曲線導(dǎo)軌替換，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)變?yōu)榍€曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(左上圖)；當(dāng)曲率無窮大時，變?yōu)榍瑝K機(jī)構(gòu)(右上圖)；同樣的變化可以分別轉(zhuǎn)換為曲線正弦機(jī)構(gòu)(左下圖)和正弦機(jī)構(gòu)(右下圖)。從而演示通過改變構(gòu)件形狀和尺寸實現(xiàn)的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換。
[0021]實施例4:
圖6左圖示出的是，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，通過擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副半徑，將50mm桿變?yōu)?0mm的偏心輪，組成偏心輪機(jī)構(gòu)(中圖)；通過擴(kuò)大移動副尺寸，轉(zhuǎn)換為內(nèi)置偏心輪機(jī)構(gòu)(右圖)。
[0022]實施例5:
圖7演示了通過不同構(gòu)件組成的多桿機(jī)構(gòu)，依次為:送料車機(jī)構(gòu)(左上圖)、插床(右上圖)、壓床(左下圖)、插齒(右下圖)。
[0023]實施例5:
圖8演示通過不同構(gòu)件組成的多桿機(jī)構(gòu)，依次為:六桿肘桿機(jī)構(gòu)(左上圖)、牛頭刨床(右上圖)。以及兩種凸輪機(jī)構(gòu):擺動凸輪機(jī)構(gòu)(左下圖)和移動凸輪機(jī)構(gòu)(右下圖)。
[0024]如上所述演示版與各種桿件，都由亞格力板通過激光雕刻機(jī)刻制。其中演示板采用白色，主動件采用黃色，從動件采用紅色，固定機(jī)架采用黑色。使得本教學(xué)演示平臺具有輕便、靈活、美觀的特點。
【權(quán)利要求】
1.一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺，它包括，主演示版和基本桿件，其特征在于:主演示版上排列固定間距的鉸鏈點，基本桿件上設(shè)有鉸鏈孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺，其特征在于:主演示版上設(shè)有四塊演示區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺，其特征在于:主演示版上的鉸鏈點內(nèi)裝有螺母。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺，其特征在于:基本桿件的長度有五種。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺，其特征在于:五種基本桿件長度中最短的四種基本桿件不滿足最短基本桿件與最長基本桿件之和，小于其余兩基本桿件之和，最長的四種基本桿件滿足最短基本桿件與最長基本桿件之和小于其余兩基本桿件之和。
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種多桿機(jī)構(gòu)綜合性教學(xué)演示平臺，其特征在于:基本桿件長為演示板上固定鉸鏈點的0.5倍或整數(shù)倍，滿足以不同構(gòu)件為機(jī)架時的互換性要求。
【文檔編號】G09B25/02GK103578343SQ201310501665
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】趙德宏, 魯創(chuàng)業(yè), 張洪亮, 王斌 申請人:沈陽建筑大學(xué)