旋转倒立摆实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种旋转倒立摆实验装置，构成包括底座支架，底座支架上经电机支架设有直流减速电机，直流减速电机经第一联轴器设有横向设置的旋臂，第一联轴器经推力球轴承固定在底座支架上，所述旋臂的一端经螺栓设有第一角铝架，第一角铝架上经深沟球轴承设有连动轴，连动轴的外端设有第三联轴器，第三联轴器上设有纵向设置的摆杆，连动轴的内端设有第二联轴器，第二联轴器连接有角度编码器，角度编码器经第二角铝架固定在旋臂上。本实用新型具有结构简单、体积小、重量轻、安装方便的特点，有利于学生理解和快速掌握所学内容。
【专利说明】旋转倒立摆实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验设备，特别是一种旋转倒立摆实验装置。
【背景技术】
[0002]倒立摆系统作为一种实验装置，具有形象直观、结构简单、构件组成参数易于改变等特点，而作为一个被控对象，又是典型的强耦合不稳定多变量非线性的高阶系统。目前倒立摆已被公认为是学习与研宄自动控制理论最为合适的实验对象之一。而作为实验设备厂商的教学仪器产品，往往精度设计很高、控制器设计复杂，成本很高，在实验教学中往往只能作为演示性设备，不利于学生理解和快速掌握所学内容。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于，提供一种旋转倒立摆实验装置。本实用新型具有结构简单、体积小、重量轻、安装方便的特点，有利于学生理解和快速掌握所学内容。
[0004]本实用新型的技术方案:旋转倒立摆实验装置，其特征在于:包括底座支架，底座支架上经电机支架设有直流减速电机，直流减速电机经第一联轴器设有横向设置的旋臂，第一联轴器经推力球轴承固定在底座支架上，所述旋臂的一端经螺栓设有第一角铝架，第一角铝架上经深沟球轴承设有连动轴，连动轴的外端设有第三联轴器，第三联轴器上设有纵向设置的摆杆，连动轴的内端设有第二联轴器，第二联轴器连接有角度编码器，角度编码器经第二角铝架固定在旋臂上。
[0005]前述的旋转倒立摆实验装置中，所述的底座支架包括下板和上板，下板和上板之间设有若干竖直设置的垂直板，相邻垂直板之间设有倾斜设置的固定铝条。
[0006]前述的旋转倒立摆实验装置中，所述第一联轴器包括连接直流减速电机的台阶轴，台阶轴上端设有连接圆盘，连接圆盘经螺栓与旋臂连接。
[0007]前述的旋转倒立摆实验装置中，所述第三联轴器为弹性联轴器。
[0008]与现有技术相比，本实用新型主要由旋臂和摆杆2个旋转副组成，旋臂由电机提供动力旋转，尽而带动摆杆摆动乃至旋转，具有结构简单、体积小、重量轻、安装方便的特点，有利于学生理解和快速掌握所学内容。本实用新型在第一联轴器与电机之间设置推力球轴承，同时避免了联轴器悬空或者直接与电机架直接接触，保证传动性能使用寿命。角度编码器安装在旋臂上，角度编码器如受径向力将严重影响精度，用第二联轴器代替角度编码器与摆杆相连，中间用角铝和轴承支撑，这样大大的减小了角度编码器所受径向力，提高测量精度。采用弹性联轴器连接摆杆，能抵消摆杆旋转可能产生振动。通过采用特点结构的第一联轴器，既能保证强度又大大降低了周向力影响，使螺钉彻底摆脱了松脱的问题。
[0009]本实用新型相比较传统控制工程理论试验台和虚拟仿真软件，倒立摆的硬件成本较低，开发周期较短，维护费用也较低，更加形象直观，是非常适合高校普及的实验装置。基于倒立摆系统的实验项目可以大大提高学生的动手实践能力，逻辑思维能力，理论充分结合实际，有效提高教学效果。所以开发倒立摆装置具有现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的结构示意图；
[0011]图2是图1中4的放大示意图。
[0012]附图中的标记为:1-底座支架，2-直流减速电机，3-电机支架，4-摆杆，5-第二角铝架，6-第一角铝架，7-第三联轴器，8-深沟球轴承，9-连动轴，10-第二联轴器，11-角度编码器，12-第一联轴器，13-旋臂，14-推力球轴承，15-上板，16-垂直板，17-固定铝条，18-下板，19-台阶轴，20-连接圆盘。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
[0014]实施例。旋转倒立摆实验装置，构成如图1和2所示，包括底座支架1，底座支架1上经电机支架3设有直流减速电机2，直流减速电机2经第一联轴器12设有横向设置的旋臂13，第一联轴器12经推力球轴承14固定在底座支架1上，所述旋臂13的一端经螺栓设有第一角铝架6，第一角铝架6上经深沟球轴承8设有连动轴9，连动轴9的外端设有第三联轴器7，第三联轴器7上设有纵向设置的摆杆4，连动轴9的内端设有第二联轴器10，第二联轴器10连接有角度编码器11，角度编码器11经第二角铝架5固定在旋臂13上。
[0015]所述的底座支架1包括下板18和上板15，下板18和上板15之间设有若干竖直设置的垂直板16，相邻垂直板16之间设有倾斜设置的固定铝条17。
[0016]所述第一联轴器12包括连接直流减速电机2的台阶轴19，台阶轴19上端设有连接圆盘20，连接圆盘20经螺栓与旋臂13连接。
[0017]所述第三联轴器7为弹性联轴器。
[0018]所述旋臂13的中部与第一联轴器12连接，且设有与连接圆盘20配合的圆块，两者通过布置均匀的4个螺丝连接。保证受力均匀，装置良好的运行。
[0019]所述直流减速电机2采用空心杯直流减速电机。
[0020]本实用新型利用角度编码器实时检测摆杆的角度变化，通过控制空心杯直流减速电机驱动旋臂进行调节，使摆杆维持倒立状态。
[0021]本实用新型主要由旋臂和摆杆2个旋转副组成，旋臂由电机提供动力旋转，进而带动摆杆摆动乃至旋转，具有结构简单、体积小、重量轻、安装方便的特点，有利于学生理解和快速掌握所学内容。本实用新型在第一联轴器与电机之间设置推力球轴承，同时避免了联轴器悬空或者直接与电机架直接接触，保证传动性能使用寿命。角度编码器安装在旋臂上，角度编码器如受径向力将严重影响精度，用第二联轴器代替角度编码器与摆杆相连，中间用角铝和轴承支撑，这样大大的减小了角度编码器所受径向力，提高测量精度。采用弹性联轴器连接摆杆，能抵消摆杆旋转可能产生振动。通过采用特点结构的第一联轴器，既能保证强度又大大降低了周向力影响，使螺钉彻底摆脱了松脱的问题。
【权利要求】
1.旋转倒立摆实验装置，其特征在于:包括底座支架(I)，底座支架(I)上经电机支架(3)设有直流减速电机(2)，直流减速电机(2)经第一联轴器(12)设有横向设置的旋臂(13)，第一联轴器(12)经推力球轴承(14)固定在底座支架(I)上，所述旋臂(13)的一端经螺栓设有第一角铝架￠)，第一角铝架(6)上经深沟球轴承(8)设有连动轴(9)，连动轴(9)的外端设有第三联轴器(7)，第三联轴器(7)上设有纵向设置的摆杆(4)，连动轴(9)的内端设有第二联轴器(10)，第二联轴器(10)连接有角度编码器(11)，角度编码器(11)经第二角铝架(5)固定在旋臂(13)上。
2.根据权利要求1所述的旋转倒立摆实验装置，其特征在于:所述的底座支架(I)包括下板(18)和上板(15)，下板(18)和上板(15)之间设有若干竖直设置的垂直板(16)，相邻垂直板(16)之间设有倾斜设置的固定铝条(17)。
3.根据权利要求1所述的旋转倒立摆实验装置，其特征在于:所述第一联轴器(12)包括连接直流减速电机(2)的台阶轴(19)，台阶轴(19)上端设有连接圆盘(20)，连接圆盘(20)经螺栓与旋臂(13)连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的旋转倒立摆实验装置，其特征在于:所述第三联轴器(7)为弹性联轴器。
【文档编号】G09B25/00GK204189370SQ201420716672
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】王强, 周晨, 刘跃, 邹振天, 黄亮, 蒋恩典, 俞洪涛, 王秩鹏 申请人:温州大学