三維機構組合創新及虛擬仿真實驗臺的制作方法

本實用新型涉及一種三維機構組合創新及虛擬仿真實驗臺。

背景技術：

機構組合創新屬于高校機械類專業機械原理學重要范疇，它主要研究各種機器中常用的一些機構（如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等）的運動和動力性能，以及它們的設計方法，研究各種機構和機器所具有的一般共性問題，現市場上出現了多種平面機構創意實驗臺和創新組合模型。但都有以下缺點：（1）完全局限于簡單平面機構設計；（2）只能給定幾種常見的典型機構拼裝，無法突破讓學生自主設計和發揮學生的主觀能動性；（3）支架本身剛度和固緊力不夠造成零部件容易掉落；（4）提供運動副的支承調節困難、易卡死、裝配需多人合作，費力費時；（5）電機固定在底板上，使得部分拼裝方案不能實現。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種三維、多方案、固緊可靠、拼裝方便的三維機構組合創新及虛擬仿真實驗臺。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案：三維機構組合創新及虛擬仿真實驗臺，包括底座，所述底座的兩端分別設有立柱，所述立柱上設有橫梁，所述橫梁上一系列滑塊，所述滑塊可沿橫梁移動和繞橫梁轉動，所述滑塊上設有圓立柱，所述圓立柱上設有固定滑塊，所述固定滑塊可沿圓立柱移動和繞圓立柱轉動。

進一步，所述立柱為方立柱。

進一步，所述方立柱分別通過前支撐腳、后支撐腳與底座固定連接。

進一步，所述滑塊為5組。

進一步，每根圓立柱上設有2組固定滑塊。

進一步，所述固定滑塊均設有偏心套、頸卡；所述滑塊的結構同固定滑塊。

進一步，所述固定滑塊上還安裝有一根圓立柱，或者固定滑塊之間通過圓立柱連接裝配。

本實用新型的技術原理：

三維機架，即主體支撐構件（滑塊、圓立柱、固定滑塊）可在X-Y、X-Z、Y-Z平面內任意移動；

滑塊安裝在橫梁上，滑塊可在橫梁上沿X軸來回移動并可沿X-Z平面旋轉，通過鎖緊滑塊上的偏心套即可將滑塊與橫梁固緊在一起；圓立柱可穿過滑塊Z軸方向上的孔同樣采用偏心套鎖緊即可固定圓立柱，在圓立柱上增加固定滑塊即可安裝Z軸方向的圓立柱。

本實用新型的優點是:①所有構件可在三維空間內任意位置、任意方向拼裝；②采用偏心套固緊，空間楔形的偏心套具有極好的省力和自鎖功能，可以保證被固定構件（包括電機）絕不松動滑落；③固定滑塊上可安裝電機，電機隨固定滑塊而動，三維空間內任意拼裝構件，通用化設計一個構件多種用途，多個構件同一配合尺寸特點，使得本實驗臺拼裝方案較市面實驗臺成倍增加；④滑塊在單根圓立柱上滑動，受形位公差影響較小，不會卡死，拼裝靈活、方便；⑤立柱為圓截面，滑塊成方形，使加工工藝得以改善；⑥機構采用組件，減少拼裝動作，節省實驗時間；⑦便于數據采集裝置安裝，可測試任意軸端的直線運動參數，使得本實用新型可以取代市面上單機構實驗臺。

附圖說明

圖1 為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2 為圖1所示實施例的另一角度的結構示意圖；

圖3 為圖1所示實施例的固定滑塊的結構示意圖；

圖4 為圖3所示固定滑塊的某一工作狀態示意圖；

圖5 為圖1所示齒輪齒條數據采集裝置的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例

參照附圖，本實施例包括底座1，所述底座1的兩端上部分別設有方立柱4，所述方立柱4上設有橫梁9，所述橫梁9上一系列滑塊10，所述滑塊10可沿橫梁9移動和繞橫梁9轉動，所述滑塊10上設有圓立柱11，所述圓立柱11上設有固定滑塊12，所述固定滑塊12可沿圓立柱11移動和繞圓立柱11轉動。

本實施例中，所述方立柱4分別通過前支撐腳2、后支撐腳3與底座1固定連接。

本實施例中，所述滑塊10為5組。

本實施例中，每根圓立柱11上設有2組固定滑塊12。

本實施例中，所述固定滑塊12均設有偏心套12-1、頸卡12-2；所述滑塊10的結構同固定滑塊12。

本實施例中，所述固定滑塊12上還安裝有一根圓立柱，或者固定滑塊12之間通過圓立柱連接裝配。

使用時，根據具體情況需要進行組合，如：在固定滑塊12上安裝銷軸5和齒輪齒條數據采集裝置6，在固定滑塊12上安裝電機7，或者在固定滑塊12上安裝傳動軸8及軸端擋圈等等。

①滑塊10沿橫梁9移動和繞橫梁9轉動，使圓立柱11改變運動簡圖中的機架沿X坐標位置和在Y-Z平面內所處方向，滑塊10轉動180°則可改變構件所處層次；移動或轉動固定滑塊12，改變機架沿Y坐標所處位置和在X-Z平面所處方向；利用固定滑塊12，增加-Z方向圓立柱，移動或轉動該圓立柱軸上滑塊，即可改變機架在Z方向的位置和X-Y平面的方向，實現真正意義上的三維。

②當固定滑塊移動到預定位置和方向時，用板手擰緊偏心套，空間楔形機構可將滑塊和圓立柱牢牢固緊并完全自鎖，絕不松動。

③齒輪齒條數據采集裝置（移動數據采集裝置），如圖5所示，在固定滑塊中插入銷軸與齒條導槽14中間的螺紋孔聯接即得到固定，齒條滑塊13與固定導槽14配合可以往復移動，編碼器固定支架17以螺釘與微型齒輪支承15固定，微型齒輪16與微型齒輪支承15配合，軸向采用卡環固定，編碼器18與微型齒輪16輸出軸采用聯接軟軸19聯接，微型齒輪16與齒條滑塊13嚙合，移動齒輪條微型齒輪跟著旋轉，即可將齒條的直線運動轉換成旋轉運動，從而實現移動運動量和轉動運動量參數采集。分別裝上實驗臺提供的尖頂、滾子、平底，又成為凸輪機構的尖頂從動件、滾子從動件、平底從動件，并可測量凸輪機構的運動量參數，卸下編碼器及支承件和尖頂滾子、平底，即為長度無級可調的一根桿，應用于桿機構中。

④電機由固定滑塊可固定在機架圓立柱任何位置，實施方式同上述方式②。

⑤實施其他零部件在軸上安裝極為簡單，因鍵與軸已固緊（減少裝配動作）拼裝后只要擰上軸端擋圈即可。