一种多功能机械原理教学演示仪.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103745645103745645A(43)申请公布日2014.04.23(21)申请号201310524044.X(22)申请日2013.10.31(71)申请人马登云地址430063湖北省武汉市武昌区和平大道1178号武汉理工大学余家头校区Y523信箱(72)发明人李宇庭沈小华刘旭帅陆体文王佳莹马登云方凡涛潘瑞邓思琪张敏冼土廉(51)Int.Cl.G09B25/02(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书2页说明书2页附图2页附图2页(54)发明名称一种多功能机械原理教学演示仪(57)摘要本发明涉及一种多功能教学演示仪，它包括连杆演示模块、凸轮演示模块、齿轮演示模块、不常见机构演示模块、虚拟演示模块和其他演示模块，所述各个演示模块以《机械原理》教学大纲规定演示内容为主线，内容涵盖连杆、凸轮、齿轮、不常见机构等章节。虚拟演示模块将演示机构映射到现实机构，帮助学生更好地理解。这种多功能教学演示仪能够具有集成度高，自动化程度高并且灵活多变的特点，贴合未来教学的需求能够解放教师双手，通过自动演示配合老师教学，活跃教学气氛。CN103745645ACN1037456ACN103745645A权利要求书1/2页1.一种多功能《机械原理》教学演示仪，其特征在于：包括连杆演示模块、凸轮演示模块、齿轮演示模块、不常见机构演示模块、虚拟演示模块和其他演示模块，其中：所述连杆演示模块由两块演示板4组成，包括连杆7、变形弯轨8、滑块6、丝杠9；所述凸轮演示模块包括底架、从动杆、凸轮、转盘；所述齿轮演示模块由自由变换轮系机构和推送夹持机构组成，包括涡轮蜗杆、直齿轮、锥齿轮、轴承座、支撑架；所述不常见机构演示模块位于演示板4上；所述虚拟演示模块包括传感器、PC端、虚拟现实软件、控制台、显示器2；所述其他演示模块由起升挂图机构5和演示板夹持机构组成，由涡轮蜗杆、圆柱齿轮、链轮链条组成。2.根据权利要求1所述的连杆演示模块演示板4，其特征在于：所述的演示板4由连杆、齿轮、变形弯轨、滑块、丝杠组成，通过电机驱动带动齿轮转动，为自动演示提供动力，丝杠转动带动滑块作直线运动实现固定杆长度的改变，此过程实现了变形弯轨由“弯”变“直”完成曲柄摇杆机构到曲柄滑块机构的演化。3.根据权利要求1所述的连杆演示模块演示版4，其特征在于：所述四连杆由销子固定，通过电机带动其中某杆件转动，此过程实现了演示不同机架下的四杆机构。4.根据权利要求1所述的凸轮演示模块演示板4，其特征在于：所述转盘和凸轮均可绕同一中心轴各自转动，从动件安装在转盘的滑槽内，并可随转盘一起转动，凸轮轴、转盘齿轮和齿轮曲柄共轴线，并均可独立转动，凸轮轴由单一电机驱动，不完全齿轮固定在同一轴上，此轴由另一电机驱动，齿轮、曲柄与从动件构成曲柄滑块机构，曲柄滑块可在齿轮曲柄的带动下在滑槽里上下移动，当演示凸轮带动从动件运动时，拨叉将不完全齿轮拨开，此时电机不转，转盘齿轮与转盘也不动，而电机带动凸轮转动实现从动件的上下移动，而当电机与凸轮静止，电机带动转盘转动时，从动件可绕凸轮反转且从动件随之上下移动，把凸轮去掉，同时拨叉将不完全齿轮拨到右面啮合，打开电机，不完全齿轮分别带动齿轮曲柄和转盘齿轮转动，此过程实现转盘每旋转60°停歇一次的间歇运动。5.根据权利要求1所述的齿轮演示模块，其特征在于：此演示部分主要用于演示蜗轮蜗杆传动、斜齿轮传动、直齿轮传动、锥齿轮传动、轮系演示，通过齿轮传动结合虚拟现实实现齿轮周转方向、受力分析、传动比、齿轮变位等知识点的教学演示。6.根据权利要求1所述的齿轮演示模块，其特征在于：此演示部分能够实现定轴轮系、行星轮系、差动轮系、复合轮系多轮系变换，改变了以往演示轮系需要多个平台、多个电机完成的缺点。7.根据权利要求1所述的不常见机构演示模块，其特征在于：此部分的所有演示内容均放在连杆部分演示板4的反面完成，通过电机带动放置在在活动铰上的不同构件以实现演示不同的不常见机构。8.根据权利要求1所述的虚拟演示模块，其特征在于：所述位移传感器加装在教具零件上的特征装配部位，所有传感器的接口接入下位机，下位机接收到实时的位移信号，通过与PC端的串口通信程序链接，将信息发送给虚拟现实软件的控制台程序进行解析，显示器2将解析后的数据反映在虚拟现实画面上，使虚拟现实画面中的机械进行实时运作。9.根据权利要求1所述的其他模块，其特征在于：所述演示板夹持机构主要由齿轮、夹2CN103745645A权利要求书2/2页具、支撑板、齿条组成，演示板可固定在所述夹具上，电机带动齿轮转动，通过齿轮齿条的传动及电机的正反转，实现了夹具的夹持与松开以及翻转。3CN103745645A说明书1/2页一种多功能