一種機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及教具，具體的說，本實用新型設(shè)計一種機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)構(gòu)自由度就是機(jī)構(gòu)具有的獨立運(yùn)動的數(shù)目，因此，當(dāng)機(jī)構(gòu)的主動件等于自由度數(shù)時，機(jī)構(gòu)就具有確定的相對運(yùn)動。
[0003]平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析是《機(jī)械原理》課程的重要知識點，教學(xué)大綱要求學(xué)生熟練掌握此章的知識點。機(jī)構(gòu)自由度計算是本章的重點，而運(yùn)用機(jī)構(gòu)自由度分析機(jī)構(gòu)是否具有確定的相對運(yùn)動是本章的難點。因此，有必要設(shè)計一套機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具，該教具采用模塊化設(shè)計，實現(xiàn)了組件方便快捷的變換，且變換方案類別多，教學(xué)知識點演示更加全面、直觀；該教具還可以結(jié)合典型案例開展教學(xué)，使理論聯(lián)系實際，顯著提高教學(xué)效果。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:一種機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具，包括至少一個作為動力部件的搖桿機(jī)構(gòu)；至少一個由搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動的曲柄；至少一塊用于安裝搖桿機(jī)構(gòu)的底板，至少一根作為執(zhí)行部件的橫桿，至少一根作為傳遞部件的導(dǎo)桿，以及多個用于提供轉(zhuǎn)動副的鉸鏈機(jī)構(gòu)和多個用于同時提供滑動副和轉(zhuǎn)動副的滑動滑塊；所述橫桿也安裝在底板上，所述曲柄與導(dǎo)桿通過滑動滑塊連接。
[0006]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:所述搖桿機(jī)構(gòu)包括與曲柄連接的搖桿，以及用于將曲柄安裝在底板上的軸承和套筒。
[0007]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:所述滑動滑塊包括由蓋板和中通滑動腔體組成，所述中通滑動腔體上設(shè)有與轉(zhuǎn)動連接的階梯軸。
[0008]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:所述橫桿上設(shè)有與其滑動連接的兩塊固定滑塊，且兩塊固定滑塊分別通過滑塊固定件固定在底板上。
[0009]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:該機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具還包括至少一個為滑動滑塊提供滑道的滑桿，所述滑桿固定在底板上。
[0010]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:該機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具還包括至少一個為滑動滑塊提供滑道的滑動軌，所述滑動軌固定在橫桿上。
[0011]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:該機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具還包括至少一個連接桿，該連接桿兩端分別與橫桿和導(dǎo)桿鉸接。
[0012]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:該機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具還包括至少一個高副組件，所述高副組件包括凹槽矩形滑道和焊接在凹槽矩形滑道背面的六角插銷，以及設(shè)置在凹槽矩形滑道內(nèi)的方形滑塊，所述六角插銷與橫桿連接固定連接，所述方形滑塊與導(dǎo)桿鉸接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0014]該教具結(jié)合典型的牛頭刨床設(shè)計方案，通過此教具分別形象地展示了自由度為1，自由度為2，以及自由度等于O時的教學(xué)方案，讓同學(xué)們對自由度的計算分析更加透徹，更加形象。通過該教具還可以分析機(jī)構(gòu)是否具有確定的相對運(yùn)動，以驗證機(jī)構(gòu)設(shè)計是否正確；該教具可實現(xiàn)多方案間的快速變換，達(dá)到方便、快捷的演示效果，以幫助學(xué)生對知識點的理解，并增加課堂效果。
【附圖說明】
[0015]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本實用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，其中:
[0016]圖1為底板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為橫桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為曲柄的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為滑動滑塊的主視圖；
[0021]圖6為滑動滑塊的左視圖；
[0022]圖7為階梯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8為滑桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9為滑動軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10為連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖11為尚副組件的主視圖；
[0027]圖12為高副組件的左視圖；
[0028]圖13為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例1的主視圖；
[0029]圖14為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例1的左視圖；
[0030]圖15為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例1的俯視圖；
[0031]圖16為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例2的主視圖；
[0032]圖17為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例2的左視圖；
[0033]圖18為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例2的俯視圖；
[0034]圖19為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例3的主視圖；
[0035]圖20為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例3的左視圖；
[0036]圖21為機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具實施例3的俯視圖；
[0037]圖中底板、2-滑塊固定件、3-固定滑塊、4-橫桿、5-導(dǎo)桿、6-第一六角頭螺栓、7-曲柄、8-滑動滑塊、81-第一滑動滑塊、82-第二滑動滑塊、83-第三滑動滑塊、801-蓋板、802-中通滑動腔體、803-階梯軸、9-滑桿、10-第二六角頭螺栓、11-第三六角頭螺栓、12-搖桿、13-軸承、14-套筒、15-螺母、16-六角銷釘、17-滑動軌、18-連接桿、19-高副組件。
【具體實施方式】
[0038]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0039]請參閱圖1-2，一套機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具，包括至少一個作為動力部件的搖桿機(jī)構(gòu)；至少一個由搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動的曲柄7 ;至少一塊用于安裝搖桿機(jī)構(gòu)的底板1，至少一根作為執(zhí)行部件的橫桿4，至少一根作為傳遞部件的導(dǎo)桿5，以及多個用于提供轉(zhuǎn)動副的鉸鏈機(jī)構(gòu)和多個用于同時提供滑動副和轉(zhuǎn)動副的滑動滑塊8 ;所述橫桿4也安裝在底板I上。
[0040]所述搖桿機(jī)構(gòu)包括與曲柄7連接的搖桿12，以及用于將曲柄7安裝在底板I上的軸承13和套筒14。所述滑動滑塊8包括由蓋板801和中通滑動腔體802組成，所述中通滑動腔體802上設(shè)有與轉(zhuǎn)動連接的階梯軸803。
[0041]實施例1
[0042]請參閱圖13-15，一種機(jī)構(gòu)自由度計算分析教具，包括底板1、橫桿4、導(dǎo)桿5、曲柄
7、滑桿9和兩塊滑動滑塊，兩塊滑動滑塊分別為第一滑動滑塊81和第二滑動滑塊82，所述橫桿4上設(shè)有與其滑動連接的兩塊固定滑塊3，且兩塊固定滑塊3分別通過滑塊固定件2固定在底板I上，其中，所述固定滑塊3通過第一六角頭螺栓6和和螺母15固定在滑塊固定件2，滑塊固定件2通過第三六角頭螺栓11和螺母15固定在底板I上；所述導(dǎo)桿5 —端與橫桿4鉸接，另一端與第一滑動滑塊81鉸接，第一滑動滑塊81與滑桿9滑動連接，且第一滑動滑塊81的滑動方向與橫桿4垂直，所述滑桿9通過第二六角頭螺栓10和螺母15固定在底板I上；所述導(dǎo)桿5上設(shè)有與其滑動連接的第二滑動滑塊82，第二滑動滑塊82與曲柄7 一端鉸接，曲柄7另一端安裝固定有搖桿12，且曲柄7通過軸承13和套筒14安裝在底板I上。
[0043]本實施例中，機(jī)構(gòu)自由度計算分析如下:
[0044]該平面機(jī)構(gòu)中有5個活動構(gòu)件，共有3η個自由度；有7個低副和O個高副，共有引入(2P1+Ph)約束；根據(jù)平面機(jī)構(gòu)的自由度計算公式:F = 3n-(2Pl+Ph) = 3X5-(2X7+0)=I。
[0045]本實施例為典型的牛頭刨床設(shè)計方案之一，其通過手搖搖桿12帶動曲柄7轉(zhuǎn)動，通過第二滑動滑塊82使導(dǎo)桿5往復(fù)擺動，進(jìn)而帶動橫桿4在固定滑塊3內(nèi)往復(fù)移動，以達(dá)到刨削加工目的。
[0046]實施例2
[0047]請參閱圖16-18，在實施例1的基礎(chǔ)上增加一個滑動軌17和第三滑動滑塊83，并將實施例1中的導(dǎo)桿5與橫桿4的鉸接改成導(dǎo)桿5與第三滑動滑塊83的鉸接；所述第三滑動滑塊83與滑動軌17滑動連接，滑動軌17通過六角銷釘16固定在橫桿4上。
[0048]本實施例中，機(jī)構(gòu)自由度計算分析如下:
[0049]因為滑動軌17通過六角銷釘16固定在橫桿4上，滑動軌17與橫桿4之間無相對運(yùn)動，為一個活動構(gòu)件；則該平面機(jī)構(gòu)中有6個活動構(gòu)件，共有3n個自由度；有8個低副和O個高副，