一種機構運動演示平臺的製作方法

2023-10-10 13:23:49 2

一種機構運動演示平臺的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種機構運動演示平臺，包括箱體，位於箱體內的行星齒輪機構、螺旋傳動機構、凸輪傳動機構、槽輪傳動機構、X軸導軌、平面連杆傳動機構、錐齒輪機構七種可連接的基本機構，驅動電路，以及運動軌跡反饋單元，其中：平面連杆傳動機構、螺旋傳動機構、凸輪傳動機構三部分分別作為平臺的X、Y、Z軸驅動機構，各個基本機構和運動軌跡反饋單元均為有機玻璃製作而成，並通過設置在相互之間的連接件連接。本實用新型的機構運動演示平臺展示性能好，功能拓展性強，其利用串聯形式將多種機構有機結合，使用多臺步進電機驅動，在展現各個機構傳動特點的同時，更體現了結構之間的協作性■』能夠滿足課堂機械類課程教學需要且豐富教學課堂。
【專利說明】一種機構運動演示平臺

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及教學教具領域，具體而言涉及一種機構運動演示平臺。

【背景技術】
[0002]現有的用於機構運動演示的平臺，功能過於單一，無任何趣味性，亦未添加任何機構運動反饋環節，僅為將單一機構運動手動展示，無法完全深刻的將機構運動形式進行生動、全面的展示。
實用新型內容
[0003]本實用新型目的在於提供一種能夠滿足課堂機械類課程教學需要且豐富教學課堂的機構運動演示平臺。
[0004]本實用新型的上述目的通過獨立權利要求的技術特徵實現，從屬權利要求以另選或有利的方式發展獨立權利要求的技術特徵。
[0005]為達成上述目的，本實用新型所採用的技術方案如下:
[0006]一種機構運動演示平臺，包括箱體，位於箱體內的行星齒輪機構、螺旋傳動機構、凸輪傳動機構、槽輪傳動機構、X軸導軌、平面連杆傳動機構、錐齒輪機構七種可連接的基本機構，驅動電路，以及運動軌跡反饋單元，其中:平面連杆傳動機構、螺旋傳動機構、凸輪傳動機構三部分分別作為平臺的X、Y、Z軸驅動機構，各個基本機構和運動軌跡反饋單元均為有機玻璃製作而成，並通過設置在相互之間的連接件連接。
[0007]本實用新型提出的機構運動演示平臺，與現有技術相比，其有益效果在於:
[0008]I)該平臺由有機玻璃製造，製作工藝簡單，展示性能好；
[0009]2)能夠在平臺表面上拓展添加其他所需機構，功能拓展性強；
[0010]3)該平臺機構部分利用串聯形式將多種機構有機結合，使用多臺步進電機驅動，在展現各個機構傳動特點的同時，更體現了結構之間的協作性；
[0011]4)可利用手持式設備實現用戶與平臺之間的信息交互，具有較高的互動性和實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1a-1b為本實用新型一實施方式機構運動演示平臺的結構示意圖。
[0013]圖2為圖1實施例中箱體的結構示意圖。
[0014]圖3為圖1實施例中螺旋傳動機構的示意圖。
[0015]圖4為圖1實施例中行星齒輪機構的示意圖。
[0016]圖5為圖1實施例中槽輪傳動機構的示意圖。
[0017]圖6a_6b為圖1實施例中平面連杆傳動機構的示意圖。
[0018]圖7為圖1實施例中X軸導軌的示意圖
[0019]圖8為圖1實施例中錐齒輪機構的示意圖。
[0020]圖9為圖1實施例中凸輪傳動機構的示意圖。
[0021]圖10為圖1實施例中運動軌跡反饋單元的示意圖。

【具體實施方式】
[0022]為了更了解本實用新型的技術內容，特舉具體實施例並配合所附圖式說明如下。
[0023]圖la、lb所示為本實用新型一實施方式機構運動演示平臺的結構示意，其中，一種機構運動演示平臺，包括箱體A，位於箱體內的螺旋傳動機構B、行星齒輪機構C、槽輪傳動機構D、平面連杆傳動機構E、X軸導軌F、錐齒輪機構G、凸輪傳動機構H七種可連接的基本機構，驅動電路(未示出)，以及運動軌跡反饋單元I，其中:平面連杆傳動機構E、螺旋傳動機構B、凸輪傳動機構H三部分分別作為平臺的X、Y、Z軸驅動機構，各個基本機構和運動軌跡反饋單元均為有機玻璃製作而成，並通過設置在相互之間的連接件連接。
[0024]下面結合圖2-圖10所示，具體說明前述實施例中各部件的連接與運動關係。
[0025]如圖2所示，箱體A的材料為有機玻璃，其包括6個表面，分別為上下、左右和前後六個面板，其中箱體上面板上放置機構部分，即前述行星齒輪機構、螺旋傳動機構、凸輪傳動機構、槽輪傳動機構、平面連杆傳動機構、錐齒輪機構七種可連接的基本機構，箱體內部放置驅動電路。
[0026]如圖3所示，前述的螺旋傳動機構B，其材料為有機玻璃，包括一具有第三外周嵌孔2-1的上層板2、具有第一外周嵌孔3-1第一底板3、具有第二外周嵌孔4-1的第二底板
4、具有中心孔位的第一固定板5與第二固定板6、T型螺母7、4塊平臺豎支撐板8、輸出軸固定有T型絲杆的步進電機9以及若干連接件，例如螺絲和螺母等。
[0027]前述T型螺母7固定在兩個固定板即第一固定板5、第二固定板6之間，該T型螺母7具有一中心孔槽7-1。
[0028]前述上層板2上形成有中心孔位10、第二底板4上形成有中心孔位11，該2個中心孔位與第一固定板5、第二固定板6的中心孔位以及T型螺母7的中心孔槽7-1位於一條直線上，用於提供所述T型絲杆的固定和定位。
[0029]前述豎支撐板8安裝在上層板2與第二底板4之間，並通過所述第三外周嵌孔2-1和第二外周嵌孔4-1連接以實現固定。
[0030]步進電機9通過螺絲緊固於第一底板3、第二底板4之間，步進電機8的絲杆穿進所述中心孔位(10、11)中間，不緊固。
[0031]T型螺母7與步進電機9的絲杆穿入匹配後置於兩個固定板即第一固定板5、第二固定板6之間，用螺栓緊固。通過步進電機9運動，帶動整個螺旋傳動機構B實現螺旋傳動(固定板5、固定板6、T型螺母7)展示。整個螺旋傳動機構B作為Y軸驅動機構。
[0032]如圖4所示，本實用新型的行星齒輪機構C，其製作材料為有機玻璃，作為較佳的實施例，其包括帶軸12-1的行星齒輪12、聯軸器13、第二步進電機14、第一電機固定板15、第二電機固定板16、軸承17以及連接件，例如螺絲和螺母等。
[0033]第一電機固定板15、第二電機固定板16通過螺栓將第二步進電機14緊固其中，第一固定板5、第二固定板6上設有孔位，便於將第二步進電機14固定於箱體A的下面板之上，帶軸的行星齒輪12通過軸承固定於箱體A的上面板之上，帶軸的行星齒輪12通過聯軸器13與第二步進電機14連接。通過第二步進電機14的轉動帶動行星齒輪C運動。
[0034]如圖5所示，前述槽輪傳動機構D，其製作材料為有機玻璃，包括第一帶軸槽輪片19、第二帶軸槽輪片20、傳動帶21、第一帶輪22、第二帶輪23、軸承(24、25)。
[0035]第一帶軸槽輪片19、第二帶軸槽輪片20分別通過軸承(24、25)固定於箱體A之上，帶傳動部分(由傳動帶21、第一、第二帶輪(22、23)組成)位於箱體A的內部，第一帶輪22及傳動帶21與第一帶軸槽輪片19的軸連接，第一帶軸槽輪片19與第二帶軸槽輪片19卡合，第二帶輪23及傳動帶21與行星齒輪12的軸12-1固定連接，通過第二步進電機14的運動帶動帶傳動部分運動，實現槽輪傳動機構D的運動。
[0036]如圖6a_6b所示，前述平面連杆傳動機構E，其製作材料為有機玻璃，包括平面連杆部分26、主電機27、杆驅動步進電機28、杆驅動步進電機滑槽29、支撐臺30、步進電機固定片31、軸承32 (圖6b所示)以及若干螺絲螺母。
[0037]主電機27通過其電機軸與平面連杆部分26連接，平面連杆部分26的連杆之間、以及杆驅動步進電機滑槽29與平面連杆部分26之間通過螺絲螺母進行連接，使其均可相對轉動，杆驅動步進電機28通過其上端的步進電機固定片31固定於杆驅動步進電機滑槽29的裡面，杆驅動步進電機滑槽29通過軸承32固定於支撐臺30之上(圖6b所示)，支撐臺30通過膠狀物質固定於箱體A上。
[0038]通過主電機27運動，驅動整個平面連杆傳動機構E運動，通過杆驅動步進電機28運動改變杆驅動步進電機滑槽29的長短，從而變化平面連杆傳動機構E運動形式(包括雙曲柄運動、曲柄搖杆運動、雙搖杆運動)。
[0039]平面連杆傳動機構E構成整個平臺的X軸驅動機構。
[0040]結合圖7，本實用新型的X軸導軌F，包括X軸導軌驅動件33、X軸導軌連接片34、X軸導軌滑塊35、X軸軌道36以及若干用於連接和固定的螺絲螺母。其中:X軸導軌驅動件33與平面連杆部分26、X軸導軌驅動件33與X軸導軌連接片34、X軸導軌連接片34與X軸導軌滑塊35均通過螺絲連接，X軸軌道36通過螺絲與箱體A的上面板連接。平面連杆部分26的運動，驅動X軸導軌滑塊35在X軸軌道36上往返運動。
[0041]如圖8所示，前述錐齒輪機構G，其材料為有機玻璃，包括立式軸承37、手搖杆38、兩個相互嚙合的錐齒輪(39、40)，連接軸41、軸承42。連接軸41通過軸承42固定於箱體A的上面板之上，立式軸承37固定手搖杆38，通過手動手搖杆38可驅動錐齒輪39運動，進而驅動錐齒輪40運動以帶動連接軸41運動。
[0042]如圖9所示，前述凸輪傳動機構H，其製作材料為有機玻璃，包括凸輪43、凸輪驅動步進電機44、電機固定片45、帶孔電機託臺46、從動件48、Z軸滑槽49、帶固定片的滑塊50以及若干用於連接和固定的螺絲螺母。
[0043]凸輪43通過電機固定片45與電機44進行固定，用螺絲螺母將電機固定片45與帶孔電機託臺46進行固定，前述錐齒輪機構G的連接軸41與帶孔電機託臺46中的孔連接固定，帶固定片的滑塊50與從動件48通過固定片連接固定，滑塊50通過螺絲螺母固定於箱體A的上面板之上。
[0044]如圖9所示,通過連接軸41運動帶動凸輪43轉動，凸輪43的轉動驅動從動件48沿Z軸滑槽49往返運動，調節凸輪驅動步進電機44的轉動可通過其輸出軸長度改變從而改變凸輪43成同心、偏心運動。從動件48、Z軸滑槽49、帶固定片滑塊50作為Z軸。
[0045]如圖10所示，本實用新型的運動軌跡反饋單元I，其材料為有機玻璃，包括螢光板51、4個固定塊52、帶軸LED燈53、LED燈託板54以及若干用於連接和固定的螺絲螺母。
[0046]螢光板51為將螢光粉塗於有機玻璃上製成，其作用為:當燈光投射至螢光板51上，燈光所投射的位置泛出螢光，並持續發光一段時間後再漸漸散去。
[0047]結合圖1所示，固定塊52通過螺絲螺母固定於箱體上面板之上，前後4個固定塊52將螢光板51固定，LED燈託板54連接於前述螺旋傳動機構B的兩個固定板(5、6)之間，通過螺絲螺母固定。通過螺旋傳動機構的運動帶動LED燈託板54運動，使帶軸LED燈53在螢光板51前運動，通過帶軸LED燈53的投射，使其在螢光板51留下運動軌跡。
[0048]結合圖1-圖10，本實施例的整個演示平臺中，行星齒輪機構C由第二步進電機14驅動，帶軸行星齒輪12的運動通過箱體內部帶輪驅動槽輪傳動機構D運動，主電機27運動帶動平面連杆傳動機構E運動，驅動X軸導軌滑塊35在X軸軌道36上往返運動，可同時通過步進電機9運動實現螺旋傳動，即Y軸運動，亦可通過手搖杆38驅動錐齒輪機構G、凸輪傳動機構H運動實現從動件48推動帶固定片滑塊50在Z軸滑槽49內運動，即Z軸運動。整個實用新型運動同時，運動軌跡反饋單元I在螢光板51上留下運動軌跡，顯示形式為螢光效果，LIRU 5分鐘後逐漸淡去,可重新進行運動軌跡記錄。
[0049]本實用新型的前述實施例中，所述各機構中的驅動電機，例如步進電機、主電機等均是由驅動電路來驅動，本實施例中所採用的驅動電路為常規的電機驅動電路設計，為本領域的普通技術人員根據本實用新型的前述教導可以方便地製作出對應的驅動電路，故不再贅述。
[0050]雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型。本實用新型所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種機構運動演示平臺，其特徵在於，包括:箱體，位於箱體內的螺旋傳動機構(B)、行星齒輪機構(C)、槽輪傳動機構(D)、平面連杆傳動機構(E)、X軸導軌(F)、錐齒輪機構(G)、凸輪傳動機構(H)七種可連接的基本機構，多個驅動馬達，以及運動軌跡反饋單元(I)，其中:平面連杆傳動機構(E)、螺旋傳動機構(B)、凸輪傳動機構(H)三部分分別作為平臺的X、Y、Z軸驅動機構，各個基本機構(B、C、D、E、F、G、H)和運動軌跡反饋單元(I)均為有機玻璃製作而成，並通過設置在相互之間的連接件連接。
2.根據權利要求1所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述螺旋傳動機構(B)包括一具有第三外周嵌孔(2-1)的上層板(2)、具有第一外周嵌孔(3-1)第一底板(3)、具有第二外周嵌孔(4-1)的第二底板(4)、具有中心孔位的第一固定板(5)和第二固定板(6)、T型螺母(7)、4塊平臺豎支撐板(8)、輸出軸固定有T型絲杆的步進電機(9)，其中: 前述T型螺母(7)固定在第一固定板(5)和第二固定板(6)之間，該T型螺母(7)具有一中心孔槽(7-1)； 前述上層板(2)上形成有中心孔位(10)、第二底板(4)上形成有中心孔位(11)，該2個中心孔位與所述第一固定板(5)和第二固定板￠)的中心孔位以及T型螺母(7)的中心孔槽(7-1)位於一條直線上，用於提供所述T型絲杆的固定和定位； 前述豎支撐板(8)安裝在上層板(2)與第二底板(4)之間，並通過所述第三外周嵌孔(2-1)、第二外周嵌孔(4-1)連接以實現固定； 步進電機(9)通過螺絲緊固於第一底板(3)、第二底板(4)之間，步進電機(8)的絲杆穿進所述上層板(2)的中心孔位(10)和第二底板(4)上形成有中心孔位(11)中間且不緊固； T型螺母(7)與步進電機(9)的絲杆穿入匹配後置於第一固定板(5)和第二固定板(6)之間，通過螺栓緊固；步進電機(9)的運動帶動整個螺旋傳動機構(B)螺旋傳動，整個螺旋傳動機構(B)作為Y軸驅動機構。
3.根據權利要求2所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述行星齒輪機構(C)包括帶軸(12-1)的行星齒輪(12)、聯軸器(13)、第二步進電機(14)、第一電機固定板(15)、第二電機固定板(16)以及軸承(17)，其中: 第一電機固定板(15)、第二電機固定板(16)通過螺栓將第二步進電機(14)緊固其中，第一固定板(5)和第二固定板(6)上設有孔位，用於將第二步進電機(14)固定於箱體(A)的下面板之上，帶軸(12-1)的行星齒輪(12)通過軸承固定於箱體(A)的上面板之上，帶軸(12-1)的行星齒輪(12)通過聯軸器(13)與第二步進電機(14)連接，所述第二步進電機(14)的轉動帶動行星齒輪(C)運動。
4.根據權利要求3所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述槽輪傳動機構D包括第一帶軸槽輪片(19)、第二帶軸槽輪片(20)、傳動帶(21)、第一帶輪(22)、第二帶輪(23)以及多個軸承，其中: 第一帶軸槽輪片(19)、第二帶軸槽輪片(20)分別通過軸承固定於箱體(A)之上，由傳動帶(21)、第一帶輪(22)、第二帶輪(23)組成的帶傳動部分位於箱體(A)的內部，第一帶輪(22)及傳動帶(21)與第一帶軸槽輪片(19)的軸連接，第一帶軸槽輪片(19)與第二帶軸槽輪片(120)卡合，第二帶輪(23)及傳動帶(21)與行星齒輪(12)的軸(12_1)固定連接，通過第二步進電機(14)的運動帶動帶傳動部分運動,實現槽輪傳動機構(D)的運動。
5.根據權利要求4所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述平面連杆傳動機構(E)包括平面連杆部分(26)、主電機(27)、杆驅動步進電機(28)、杆驅動步進電機滑槽(29)、支撐臺(30)、步進電機固定片(31)及軸承，其中: 主電機(27)通過其電機軸與平面連杆部分(26)連接，平面連杆部分(26)的內部連杆之間、以及杆驅動步進電機滑槽(29)與平面連杆部分(26)之間均通過螺絲螺母進行連接，使其均可相對轉動，杆驅動步進電機(28)通過其上端的步進電機固定片(31)固定於杆驅動步進電機滑槽(29)的裡面，杆驅動步進電機滑槽(29)通過軸承(32)固定於支撐臺(30)之上，支撐臺(30)通過膠狀物質固定於箱體(A)上。
6.根據權利要求5所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述X軸導軌(F)包括X軸導軌驅動件(33)、X軸導軌連接片(34)、X軸導軌滑塊(35)、X軸軌道(36)，其中: X軸導軌驅動件(33)與平面連杆部分(26)、X軸導軌驅動件(33)與X軸導軌連接片(34)、X軸導軌連接片(34)與X軸導軌滑塊(35)之間均通過螺絲連接，X軸軌道(36)通過螺絲與箱體(A)的上面板連接，平面連杆部分(26)的運動，驅動X軸導軌滑塊(35)在X軸軌道(36)上往返運動。
7.根據權利要求1所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述錐齒輪機構(G)包括立式軸承(37)、手搖杆(38)、兩個相互嚙合的錐齒輪(39、40)、連接軸(41)、軸承(42)，其中: 連接軸(41)通過軸承(42)固定於箱體(A)的上面板之上，立式軸承(37)固定手搖杆(38)，通過手動手搖杆(38)可驅動錐齒輪(39)運動，進而驅動錐齒輪(40)運動以帶動連接軸(41)運動。
8.根據權利要求7所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述凸輪傳動機構(H)包括凸輪(43)、凸輪驅動步進電機(44)、電機固定片(45)、帶孔電機託臺(46)、從動件(48)、Z軸滑槽(49)、帶固定片的滑塊(50)，其中: 凸輪(43)通過電機固定片(45)與電機(44)進行固定，電機固定片(45)與帶孔電機託臺(46)通過螺絲螺母固定，前述錐齒輪機構(G)的連接軸(41)與帶孔電機託臺(46)中的孔連接固定，帶固定片的滑塊(50)與從動件(48)通過固定片連接固定，帶固定片的滑塊(50)通過螺絲螺母固定於箱體(A)的上面板之上， 通過連接軸(41)運動帶動凸輪(43)轉動，凸輪(43)的轉動驅動從動件(48)沿Z軸滑槽(49)往返運動，調節凸輪驅動步進電機(44)的轉動可通過其輸出軸長度改變從而改變凸輪(43)成同心、偏心運動。
9.根據權利要求1所述的機構運動演示平臺，其特徵在於，所述運動軌跡反饋單元(I)包括螢光板(51)、4個固定塊(52)、帶軸LED燈(53)和LED燈託板(54)，其中: 螢光板(51)為將螢光粉塗於有機玻璃上製成； 所述固定塊(52)通過螺絲螺母固定於箱體上面板之上，前後4個固定塊(52)將螢光板(51)固定，LED燈託板(54)連接於前述螺旋傳動機構(B)，通過螺絲螺母固定；通過螺旋傳動機構(B)的運動帶動LED燈託板(54)運動，使帶軸LED燈(53)在螢光板(51)前運動，通過帶軸LED燈(53)的投射，使其在螢光板(51)留下運動軌跡。
【文檔編號】G09B25/02GK204029257SQ201420315974
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】莊宇, 諸雲, 張金鵬, 李瀟然, 郭倩, 李夢嬌, 梁醫 申請人:南京理工大學