一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置制造方法
【专利摘要】一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置，包括主支撑杆、辅助支撑杆、关节轴、轴承、连接关节、伸缩杆、连接螺栓和滑块，所述主支撑杆和辅助支撑杆之间通过关节轴相连，所述主支撑杆和辅助支撑杆上均通过紧固件套装有一个滑块，所述伸缩杆有3个，所述三个伸缩杆相连，所述关节轴穿过两个伸缩杆的连接关节的通孔内的轴承将伸缩杆的两个连接关节相连，所述连接关节一侧焊接有定位螺母，所述连接螺栓穿过相邻的两个定位螺母将两个连接关节连在一起，所述最外侧的伸缩杆的连接关节通过连接件固定在对应滑块的主安装孔上。本实用新型装置结构简单实用，操作方便，可以在教学中演示各类铰链四杆机构，因此可方便学生对四杆机构进行理解。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及课堂教学实验演示设备领域，特别是涉及一种可调参数万能四杆 机构课堂教学演示装置。 -种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置
【背景技术】
[0002] 连杆机构的应用十分广泛，它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应 用，而且诸于人造卫星太阳能板的展开机构、机械手的传动机构、折叠伞的收放机构及人体 假肢等也都用有连杆机构。连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类，在一般 机械中应用最多的还是平面连杆机构。而铰链四杆机构又是平面连杆机构的基本组成机 构，因此对铰链四杆机构的深刻理解显得尤为重要。
[0003] 因此其是《机械设计基础》、《机构学》或《机械原理》教学中一个最基本的机械结 构。教师在教学中，讲解铰链四杆机构的内容时一般只能通过理论的描述，无法进行相应的 演示，因此急需一种教学设备来便于老师在课堂上对其进行演示，以便于学生理解。 实用新型内容
[0004] 针对以上问题，本实用新型提供一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置， 该装置结构简单实用，操作方便，可以在教学中演示各类铰链四杆机构，因此可方便学生对 四杆机构进行理解，为达此目的，本实用新型提供一种可调参数万能四杆机构课堂教学演 示装置，包括主支撑杆、辅助支撑杆、关节轴、轴承、连接关节、伸缩杆、连接螺栓和滑块，所 述主支撑杆和辅助支撑杆之间通过关节轴相连，所述主支撑杆和辅助支撑杆上均通过紧固 件套装有一个滑块，所述伸缩杆有3个，所述伸缩杆包括内螺纹管和2个外螺纹杆，所述两 个外螺纹杆在内螺纹管两侧，所述外螺纹杆一端在内螺纹管内，所述内螺纹管两端均有限 位螺母套装在对应外螺纹杆上，所述伸缩杆两端各有一个连接关节，所述连接关节端部有 连接螺母，所述连接关节通过连接螺母固定在外螺纹杆上，所述连接关节有通孔，所述连接 关节的通孔内有轴承，所述三个伸缩杆相连，所述关节轴穿过两个伸缩杆的连接关节的通 孔内的轴承将伸缩杆的两个连接关节相连，所述连接关节一侧焊接有定位螺母，所述连接 螺栓穿过相邻的两个定位螺母将两个连接关节连在一起，所述最外侧的伸缩杆的连接关节 通过连接件固定在对应滑块的主安装孔上。
[0005] 作为本实用新型的进一步改进，所述主支撑杆内有滑槽，所述主支撑杆上的滑块 的紧固件穿过主支撑杆的滑槽沿滑槽运动，本实用新型可在主支撑杆上设置滑槽以便于滑 块移动。
[0006] 作为本实用新型的进一步改进，所述辅助支撑杆上至少有2个定位销孔，一些试 验演示需要将滑块在辅助支撑杆上固定，为了便于固定可在辅助支撑杆的相应位置上设置 定位销孔。
[0007] 作为本实用新型的进一步改进，所述滑块的主安装孔的两侧各有一个定位孔，为 了便于滑块固定可通过滑块两侧定位孔进行固定。
[0008] 作为本实用新型的进一步改进，所述外螺纹杆的螺纹长度为40mm，外螺纹杆的长 度为40mm可以保证，伸缩杆的最大伸缩范围大概为60mm，这个长度范围可便于教师进行操 作。
[0009] 本实用新型除了结构简单实用外还具有如下优点：
[0010] 1、本实用新型用5根杆演示几乎所有典型的平面四杆机构；
[0011] 2、本实用新型通过将滑块与固定铰链结合为一体，从而大大减少机构的复杂性；
[0012] 3、本实用新型利用焊接螺栓解决杆与杆之间活动与锁定的功能；
[0013] 4、本实用新型利用两头左右旋螺纹实现伸缩杆的伸长与缩短的设计目标；
[0014] 5、本实用新型在支撑杆内部开槽使加工工艺简化，又能实现滑块的周向固定；
[0015] 6、本实用新型各类机构的切变迅速快捷，操作简易，易于实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本实用新型演示曲柄摇杆或双曲柄或双摇杆或平行四边行机构或逆平行 四边形的示意图；
[0017] 图2是本实用新型演示对心曲柄滑块机构示意图；
[0018] 图3是本实用新型伸缩杆示意图；
[0019] 图4是本实用新型连接关节固定示意图；
[0020] 图5是本实用新型滑块示意图；
[0021] 图中的构件为：
[0022] 1、主支撑杆；1-1、滑槽；2、辅助支撑杆；
[0023] 3、关节轴；4、轴承； 5、连接关节；
[0024] 6、定位螺母；7、连接螺母；8、限位螺母；
[0025] 9、内螺纹管；10、外螺纹杆；11、定位销孔；
[0026] 12、连接螺栓；13、滑块； 13-1、主安装孔；
[0027] 13-2、侧定位孔。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图和实施例对实用新型做详细的说明：
[0029] 本实用新型提供一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置，该装置结构简单 实用，操作方便，可以在教学中演示各类铰链四杆机构，因此可方便学生对四杆机构进行理 解。
[0030] 作为本实用新型一种实施例，本实用新型提供一种可调参数万能四杆机构课堂教 学演示装置，包括主支撑杆1、辅助支撑杆2、关节轴3、轴承4、连接关节5、伸缩杆、连接螺栓 12和滑块13,所述主支撑杆1和辅助支撑杆2之间通过关节轴3相连，所述主支撑杆1和辅 助支撑杆2上均通过紧固件套装有一个滑块13,所述伸缩杆有3个，所述伸缩杆如图3所示 包括内螺纹管9和2个外螺纹杆10,所述两个外螺纹杆10在内螺纹管9两侧，所述外螺纹 杆10 -端在内螺纹管9内，所述外螺纹杆10的螺纹长度为40mm，外螺纹杆的长度为40mm 可以保证，伸缩杆的最大伸缩范围大概为60_，这个长度范围可便于教师进行操作，所述内 螺纹管9两端均有限位螺母8套装在对应外螺纹杆10上，当伸缩杆两端固定，旋转内螺纹 管9即可实现伸缩，当我们需要固定好长度后，拧紧限位螺母8即可，除此还能对伸缩杆进 行锁紧，所述伸缩杆两端各有一个如图4所示的连接关节5,所述连接关节5端部有连接螺 母7,所述连接关节5通过连接螺母7固定在外螺纹杆10上，在螺纹杆上套上连接螺母和限 位螺母，当我们需要锁定长度时，只需要将螺母拧紧外杆套，便能锁紧外杆套，不使它发生 周向旋转，所述连接关节5有通孔，所述连接关节5的通孔内有轴承4,所述三个伸缩杆相 连，所述关节轴3穿过两个伸缩杆的连接关节5的通孔内的轴承4将伸缩杆的两个连接关 节5相连，考虑到在伸缩杆与滑块连结的一端会存在较大的角度偏差，装置采用了关节轴， 以消除无法避免的角度偏差，使机构在运转时不会出现卡死的现象，所述连接关节5 -侧 焊接有定位螺母6,所述连接螺栓12穿过相邻的两个定位螺母6将两个连接关节5连在一 起，本实用新型在演示曲柄滑块机构、转动导杆机构时需要将两跟杆固定在一起，使其起一 根的作用，因此在连接关节5 -侧用氩弧焊焊接一个定位螺母6,当我们需要固定两伸缩杆 时，再其间旋上连接螺栓即可将两杆固定死，实现一根杆的作用，省去了装拆过程的不便， 也是机构更加简洁，所述最外侧的伸缩杆的连接关节5通过连接件固定在对应滑块13的主 安装孔13-1上。
[0031] 作为本实用新型一种最佳具体实施例，本实用新型提供一种可调参数万能四杆机 构课堂教学演示装置，包括主支撑杆1、辅助支撑杆2、关节轴3、轴承4、连接关节5、伸缩杆、 连接螺栓12和滑块13,所述主支撑杆1和辅助支撑杆2之间通过关节轴3相连，所述主支 撑杆1和辅助支撑杆2上均通过紧固件套装有一个滑块13,所述主支撑杆1内有滑槽1-1， 所述主支撑杆1上的滑块13的紧固件穿过主支撑杆1的滑槽1-1沿滑槽运动，本实用新型 可在主支撑杆上设置滑槽以便于滑块移动，所述辅助支撑杆2上至少有2个定位销孔，一些 试验演示需要将滑块在辅助支撑杆上固定，为了便于固定可在辅助支撑杆的相应位置上设 置定位销孔，所述伸缩杆有3个，所述伸缩杆如图3所示包括内螺纹管9和2个外螺纹杆 10,所述两个外螺纹杆10在内螺纹管9两侧，所述外螺纹杆10 -端在内螺纹管9内，所述 内螺纹管9两端均有限位螺母8套装在对应外螺纹杆10上，当伸缩杆两端固定，旋转内螺 纹管9即可实现伸缩，当我们需要固定好长度后，拧紧限位螺母8即可，除此还能对伸缩杆 进行锁紧，所述伸缩杆两端各有一个如图4所示的连接关节5,所述连接关节5端部有连接 螺母7,所述连接关节5通过连接螺母7固定在外螺纹杆10上，在螺纹杆上套上连接螺母和 限位螺母，当我们需要锁定长度时，只需要将螺母拧紧外杆套，便能锁紧外杆套，不使它发 生周向旋转，所述连接关节5有通孔，所述连接关节5的通孔内有轴承4,所述三个伸缩杆相 连，所述关节轴3穿过两个伸缩杆的连接关节5的通孔内的轴承4将伸缩杆的两个连接关 节5相连，考虑到在伸缩杆与滑块连结的一端会存在较大的角度偏差，装置采用了关节轴， 以消除无法避免的角度偏差，使机构在运转时不会出现卡死的现象，所述连接关节5-侧 焊接有定位螺母6,所述连接螺栓12穿过相邻的两个定位螺母6将两个连接关节5连在一 起，本实用新型在演示曲柄滑块机构、转动导杆机构时需要将两跟杆固定在一起，使其起一 根的作用，因此在连接关节5 -侧用氩弧焊焊接一个定位螺母6,当我们需要固定两伸缩杆 时，再其间旋上连接螺栓即可将两杆固定死，实现一根杆的作用，省去了装拆过程的不便， 也是机构更加简洁，所述最外侧的伸缩杆的连接关节5通过连接件固定在对应滑块13的主 安装孔13-1上，所述滑块13的主安装孔13-1的两侧各有一个定位孔13-2,为了便于滑块 固定可通过滑块两侧定位孔进行固定。
[0032] 本实用新型演示方法如下：
[0033] 1、演示曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、平行四边行机构、逆平行四边形 机构。
[0034] 这几类机构有共同的特性，即两端为固定铰链。所以，在演示这类机构时，如图1 所示，我们需要将滑块通过紧固件塞入滑槽对应的定位销孔内，这样左右两端都为固定铰 链。此时，我们只需要调节伸缩杆的长度，旋转中间的杆套即可伸长缩短。这样，便可以根 据机构的需要演变这类机构。
[0035] 2、演示曲柄滑块机构(偏置、对心)如图2所示。由于机构结构上面少了一根杆，多 了一个滑块。首先，我们将滑块的紧固件松开，使其能够在支撑杆上滑动，并通过连接螺栓 固定好两杆，即为偏置曲柄滑块机构。当我们切换到对心曲柄滑块的时候，需要将两支撑杆 放平，呈180度，并用连接螺栓锁紧。
[0036] 3、演示摇杆滑块机构(偏置、对心）
[0037] 与上述曲柄滑块类似，唯一不同的地方就是将杆b与杆c固定，即使转动杆长度大 于连杆长度。
[0038] 4、演示导杆机构(转动导杆、摆动导杆）
[0039] 此机构比较特殊，需要利用支撑杆作为导杆。我们将3根伸缩杆固定在一起，转动 伸缩杆，即可成为倒杆机构。改变长度的大小，即可成为摆动导杆机构。
[0040] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他 形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新 型所要求保护的范围。
【权利要求】
1. 一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置，包括主支撑杆（1)、辅助支撑杆 (2)、关节轴（3)、轴承（4)、连接关节（5)、伸缩杆、连接螺栓（12)和滑块（13)，其特征在于： 所述主支撑杆（1)和辅助支撑杆（2 )之间通过关节轴（3 )相连，所述主支撑杆（1)和辅助支 撑杆（2)上均通过紧固件套装有一个滑块（13)，所述伸缩杆有3个，所述伸缩杆包括内螺纹 管（9)和2个外螺纹杆（10)，所述两个外螺纹杆（10)在内螺纹管（9)两侧，所述外螺纹杆 (10 ) -端在内螺纹管（9 )内，所述内螺纹管（9 )两端均有限位螺母（8 )套装在对应外螺纹杆 (10 )上，所述伸缩杆两端各有一个连接关节（5 )，所述连接关节（5 )端部有连接螺母（7 )，所 述连接关节（5 )通过连接螺母（7 )固定在外螺纹杆（10 )上，所述连接关节（5 )有通孔，所述 连接关节（5)的通孔内有轴承（4)，所述三个伸缩杆相连，所述关节轴（3)穿过两个伸缩杆 的连接关节（5 )的通孔内的轴承（4 )将伸缩杆的两个连接关节（5 )相连，所述连接关节（5 ) 一侧焊接有定位螺母（6)，所述连接螺栓（12)穿过相邻的两个定位螺母（6)将两个连接关 节（5)连在一起，所述最外侧的伸缩杆的连接关节（5)通过连接件固定在对应滑块（13)的 主安装孔（13-1)上。
2. 根据权利要求1所述的一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置，其特征在 于：所述主支撑杆（1)内有滑槽（1-1)，所述主支撑杆（1)上的滑块（13)的紧固件穿过主支 撑杆（1)的滑槽（1-1)沿滑槽（1-1)运动。
3. 根据权利要求1所述的一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置，其特征在 于：所述辅助支撑杆（2)上至少有2个定位销孔（11)。
4. 根据权利要求1所述的一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置，其特征在 于：所述滑块（13)的主安装孔（13-1)的两侧各有一个定位孔（13-2)。
5. 根据权利要求1所述的一种可调参数万能四杆机构课堂教学演示装置，其特征在 于：所述外螺纹杆（10)的螺纹长度为40mm。
【文档编号】G09B25/02GK203910170SQ201420360745
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】朱鸣鸣, 郭语, 吴朋朋, 雷凯, 李晓晖, 陈曼华, 王珺 申请人:金陵科技学院