專利名稱：三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗臺，主要用于機(jī)械類專業(yè)的《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計》和非機(jī)類的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)及實驗教學(xué)，也可作為機(jī)械設(shè)計師對復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)方案進(jìn)行模擬實驗。
背景技術(shù)：
三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)能實現(xiàn)任意方向的傳動、任意形式的運動、任意位置的變換，在現(xiàn)代復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中越來越廣泛地應(yīng)用到二維和三維機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)。因此，工科類大專院校要實現(xiàn)創(chuàng)新教育，在機(jī)類的《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計》和非機(jī)類的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)將要結(jié)束時，讓學(xué)生進(jìn)行二維和三維機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗是必不可少的。
目前，用于機(jī)械系統(tǒng)方案模擬實驗的搭接實驗臺只適用平面機(jī)構(gòu)和軸線相互垂直的簡單空間機(jī)構(gòu)(如圓錐齒輪及蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等)的搭接實驗及簡單的運動分析，難以滿足能實現(xiàn)任意傳動方向、任意運動形式、任意位置變換的三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的搭接實驗及復(fù)雜運動規(guī)律的分析。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗臺，該實驗臺為實驗者提供了手動拼裝復(fù)雜機(jī)構(gòu)系統(tǒng)(包括二維及三維)的實訓(xùn)平臺，讓實驗者設(shè)計并拼裝可實現(xiàn)不同運動要求的復(fù)雜機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)。同時實驗臺在主要構(gòu)件上設(shè)計了安裝傳感器的位置，并配備了檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件，實驗者可通過運動參數(shù)變化曲線，了解不同復(fù)雜機(jī)構(gòu)運動構(gòu)件的運動規(guī)律和運動學(xué)、動力學(xué)特點。是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生及設(shè)計人員進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計時，可借助的一種好的綜合實驗臺。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是由底座1(見圖1)、與底座1垂直固定的兩邊立柱2、與立柱2垂直固定的上下橫梁4、與橫梁4垂直固定的平面支架3、與立柱2垂直固定的橫桿6、與橫桿6垂直固定的空間支柱8組成的實驗臺架，安裝在實驗臺架上的二維及三維機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)運動的馬達(dá)組成。其中，平面支架3可沿上下橫梁4進(jìn)行左右調(diào)節(jié)，而平面支承座10可沿平面支架3上下移動；空間支柱8通過關(guān)節(jié)7可沿橫桿6左右移動或繞橫桿6作360°的調(diào)節(jié)，而橫桿6通過托架5可沿兩邊立柱2上下調(diào)節(jié)；空間安裝座9可沿空間支柱8左右移動或可繞空間支柱8作360°的調(diào)節(jié)。因此，該實驗臺能實現(xiàn)任意傳動方向、任意運動形式、任意位置變換的二維和三維機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)的拼裝、演示和實驗，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆快速、方便等優(yōu)點。另外，所有桿構(gòu)件長度及滑塊偏心距均可進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，分析該參數(shù)改變，對機(jī)構(gòu)運動特性的影響。
本實用新型有益效果是可以在一個實驗臺架上方便、快捷、準(zhǔn)確地實現(xiàn)任意傳動方向、任意運動形式、任意位置變換的二維和三維機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)的拼裝、演示和實驗，并通過改變機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，觀測運動變化的規(guī)律，使實驗者掌握利用運動學(xué)、動力學(xué)測試結(jié)果，重新調(diào)整、設(shè)計復(fù)雜機(jī)構(gòu)的原理和方法，從而培養(yǎng)實驗者綜合設(shè)計和創(chuàng)新能力。


圖1是本實用新型的實驗臺架圖中，1、底座 2、立柱3、平面支架 4、橫梁 5、托架 6、橫桿7、關(guān)節(jié) 8、空間支柱 9、空間安裝座 10、平面支承座圖2是本實用新型的V型發(fā)動機(jī)圖3是圖2的側(cè)視圖圖中，代號為1～10指示的構(gòu)件與圖1相同，其他代號表示11、電動機(jī)，12、帶傳動，13、小齒輪，14、齒輪曲柄盤，15、角位移傳感器，21、滑桿(2個)，22、連桿I，23、滑塊(2個)，24、位移傳感器(2個)，25、連桿II。
圖4是本實用新型的汽車后橋驅(qū)動系統(tǒng)圖5是圖4的側(cè)視圖圖中，代號為1～10指示的構(gòu)件與圖1相同，其他代號表示11、電動機(jī)，12、帶傳動，13、小齒輪，14、大齒輪，15、角位移傳感器(2個)，16、調(diào)節(jié)螺釘(2個)，17、差動輪系組合，18、摩擦輪(2個)，19、雙萬向節(jié)。
具體實施方式
本實用新型對實驗臺架及構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化設(shè)計，可方便、快捷、準(zhǔn)確地拼裝二維和三維機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)多達(dá)20種以上，實驗者還可自行設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，在本實用新型的實驗臺架上拼裝出自己設(shè)計的新型機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行運動測試與分析。下面僅以本實用新型中的V型發(fā)動機(jī)和汽車后橋驅(qū)動系統(tǒng)為例加以說明。
圖2中所示的機(jī)構(gòu)是本實用新型中的V型發(fā)動機(jī)，具體拼裝方式如下根據(jù)V型發(fā)動機(jī)的機(jī)構(gòu)尺寸，通過使平面支架3(4根)沿上下橫梁4進(jìn)行左右調(diào)節(jié)，而平面支承座10(6個)沿平面支架3上下移動，從而使6個平面支承座處于設(shè)計要求的位置。其中，一個平面支承座安裝小齒輪13，一個安裝齒輪曲柄盤14，二個安裝垂直的滑桿21，二個安裝斜置的滑桿。垂直滑桿21與斜置滑桿呈60°布置。爾后將連桿I(22)兩端分別與齒輪曲柄盤及斜置滑桿上的滑塊鉸接，將連桿II(25)兩端分別與齒輪曲柄盤及垂直滑桿上的滑塊鉸接。電動機(jī)11通過帶傳動12驅(qū)動小齒輪13和齒輪曲柄盤14，最后，齒輪曲柄盤14通過連桿I和連桿II分別帶動垂直滑桿上及斜置滑桿上的滑塊進(jìn)行交錯往復(fù)運動。此外，在小齒輪13的軸上裝有角位移傳感器15，檢測小齒輪13的角位移及轉(zhuǎn)速，在垂直滑桿上和斜置滑桿上各裝有一個位移傳感器24，分別檢測垂直滑桿上和斜置滑桿上的滑塊的位移及速度。從而，實現(xiàn)V型發(fā)動機(jī)的運動模擬及實驗。
圖3中所示的機(jī)構(gòu)是本實用新型中的汽車后橋驅(qū)動系統(tǒng)，具體拼裝方式如下根據(jù)汽車后橋驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)尺寸，通過使平面支架3(2根)沿上下橫梁4進(jìn)行左右調(diào)節(jié)，而平面支承座10(2個)沿平面支架3上下移動，從而使2個平面支承座處于設(shè)計要求的位置；其中，一個平面支承座安裝小齒輪13，一個安裝大齒輪14。通過關(guān)節(jié)7沿橫桿6的左右移動或繞橫桿的擺動來調(diào)節(jié)兩根空間支柱8的空間位置，而兩個空間安裝座9分別沿兩根空間支柱8上下移動或繞空間支柱8作適當(dāng)?shù)臄[動，從而使2個空間安裝座9處于設(shè)計要求的位置。爾后將差動輪系組合17固定在2個空間安裝座9上，將雙萬向節(jié)19兩端分別與大齒輪14的軸和差動輪系組合17的輸入軸連接。電動機(jī)11通過帶傳動12驅(qū)動小齒輪13和大齒輪14，最后，大齒輪14通過雙萬向節(jié)19帶動差動輪系組合17上的兩個摩擦輪18(模擬車輪)轉(zhuǎn)動。兩個摩擦輪18上的摩擦力可通過2個調(diào)節(jié)螺釘16進(jìn)行調(diào)節(jié)，使兩個摩擦輪18實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)動，模擬汽車的轉(zhuǎn)彎運動。此外，在兩個摩擦輪18的軸上裝有角位移傳感器15，檢測兩個摩擦輪的角位移及轉(zhuǎn)速的不同。從而，實現(xiàn)汽車后橋驅(qū)動系統(tǒng)的運動模擬及實驗。
權(quán)利要求1.一種三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗臺，包括底座(1)、與底座(1)垂直固定的兩邊立柱(2)、與立柱(2)垂直固定的上下橫梁(4)、與橫梁(4)垂直固定的平面支架(3)、與立柱(2)垂直固定的橫桿(6)、與橫桿(6)垂直固定的空間支柱(8)組成的實驗臺架，安裝在實驗臺架上的二維及三維機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)運動的馬達(dá)；其特征在于平面支架(3)可沿上下橫梁(4)進(jìn)行左右調(diào)節(jié)，而平面機(jī)構(gòu)支承座(10)可沿平面支架(3)上下移動；空間支柱(8)通過左右移動關(guān)節(jié)(7)，沿橫桿(6)左右移動或繞橫桿(6)作360°的調(diào)節(jié)，而橫桿(6)通過托架(5)可沿兩邊立柱(2)上下調(diào)節(jié)；空間安裝座(9)沿空間支柱(8)左右移動或繞空間支柱(8)作360°的調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗臺，其特征在于在安裝平臺上可組裝汽車后橋驅(qū)動系統(tǒng)電動機(jī)(11)通過帶傳動(12)驅(qū)動小齒輪(13)和大齒輪(14)，大齒輪(14)通過雙萬向節(jié)(19)帶動差動輪系組合(17)上模擬車輪的兩個摩擦輪(18)轉(zhuǎn)動；兩個摩擦輪(18)上的摩擦力通過兩個調(diào)節(jié)螺釘(16)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使兩個摩擦輪(18)實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)動，模擬汽車的轉(zhuǎn)彎運動，在兩個摩擦輪(18)的軸上裝有角位移傳感器(15)，檢測兩個摩擦輪的角位移及轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗臺，其特征在于在安裝平臺上組裝V型發(fā)動機(jī)電動機(jī)(11)通過帶傳動(12)驅(qū)動小齒輪(13)和齒輪曲柄盤(14)，齒輪曲柄盤(14)通過連桿I和連桿II分別帶動垂直滑桿上及斜置滑桿上的滑塊進(jìn)行交錯往復(fù)運動；在小齒輪(13)的軸上裝有角位移傳感器(15)，檢測小齒輪(13)的角位移及轉(zhuǎn)速，在垂直滑桿上和斜置滑桿上各裝有一個位移傳感器(24)，分別檢測垂直滑桿上和斜置滑桿上的滑塊的位移及速度。
專利摘要一種三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗臺，由底座、各類實驗臺架、安裝在實驗臺架上的二維及三維機(jī)構(gòu)和驅(qū)動馬達(dá)組成。其中，平面支架3可沿上下橫梁4進(jìn)行左右調(diào)節(jié)，而平面支承座10可沿平面支架3上下移動；空間支柱8通過左右移動關(guān)節(jié)7，可沿橫桿6左右移動或繞橫桿6作360°的調(diào)節(jié)，而橫桿6通過托架5可沿兩邊立柱2上下調(diào)節(jié)；空間安裝座9可沿空間支柱8左右移動或可繞空間支柱8作360°的調(diào)節(jié)。因此，能實現(xiàn)任意傳動方向、任意運動形式、任意位置變換的二維和三維機(jī)構(gòu)系統(tǒng)拼裝及實驗。是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生及設(shè)計人員進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計時，可借助的一種好的綜合實驗臺。
文檔編號G09B25/00GK2927222SQ20062005154
公開日2007年7月25日 申請日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者陳觀南, 何競飛, 張斌 申請人:長沙嘉銳科技發(fā)展有限公司, 中南大學(xué)