[发明专利]一种坡度可调的坡度实验装置

说明书

技术领域

本发明属机械自动控制领域，具体涉及一种坡度可调的实验装置。

背景技术

目前在研究山羊爬坡等坡度实验中，缺少一种坡度可任意调整的实验装置。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。因此，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种坡度可调的实验装置，以改善目前坡度实验研究中，实验装置不能任意调整角度的现状。

为了解决上述技术问题，发明采用的技术方案是：一种坡度可调的坡度实验装置，包括控制机构、坡面工作台以及坡度调整机构，其中控制机构由控制器、控制系统以及步进电机驱动系统组成，坡面工作台包括平面板与两块斜面板，两块斜面板的一端分别转动连接在平面板的两条相对的边上，坡度调整机构包括底槽、齿形轨道、齿轮以及滑块机构，底槽上设有支撑平面板的支撑柱，并在底槽内设置一个凸台，凸台两侧为坡度调整过程中斜面板下端的活动空间，所述的齿形轨道为两条，并沿底槽长度方向上下平行设置，其中一条齿形轨道滑动设置在凸台台面上，所述齿轮设置在两条齿形轨道之间并和两条齿形轨道啮合，所述滑块机构由滑块和设置在斜面板上的供滑块滑动的滑槽组成，滑块与齿形轨道的一端活动连接，步进电机驱动系统中的步进电机与所述齿轮连接，控制系统通过控制器控制步进电机驱动齿轮转动，由齿轮带动两根齿形轨道向相反的方向同步移动，齿形轨道驱动滑块沿滑槽滑动，以同步调整两个斜面板的坡度。

优选的，所述的两条齿形轨道以齿轮为中心成中心对称分布。

优选的，所述的控制系统采用MCGS。

优选的，所述的控制器采用PLC控制器。

优选的，在坡面工作台两侧的底槽开口处盖有覆盖板，覆盖板的一端顶在斜面板上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明可以根据实验的要求调整坡面的坡度，结构精巧，操作方便，角度调节精确度高，尤其适用于要求保持坡面的高度不变的坡度实验；

第二，将齿轮固定于步进电机上，作为动力传动机构，其运动情况与受脉冲控制的步进电机的运动情况一致；同时齿轮与两条齿形轨道啮合，通过齿轮的动力传动作用，将步进电机的运动状态传递给齿形轨道，驱动两条齿形轨道朝相反的方向运动，可以保证使用一台步进电机同时同步调整两个坡面的坡度，并使得该齿形轨道的水平位移同该齿轮的运动同步，进而保持两个坡面的坡度一致；

第三，由于平面板的高度是固定的，因此要想改变坡面的坡度，就需要改变坡面的长度，坡面是由斜面板形成的，斜面板的总长度是固定的，而由于驱动斜面板活动的齿形轨道设置在凸台上，其高度也是固定的，因此，要改变坡面的长度就必须改变平面板与凸台之间斜面板的有效长度，所以，在齿形轨道端部活动连接一滑块，使得齿形轨道带动滑块沿斜面板上的滑槽滑动，在滑块滑动的过程中就可调整平面板与凸台之间斜面板的有效长度，即调整坡面的坡度，而且由于斜面板坡度调整过程中，斜面板下端高度要低于齿形轨道所在平面的高度，因此，需要将本发明的坡面工作台置于底槽的凸台上，使得构成坡面的斜面板能够在凸台两侧的底槽空间范围内活动；

第四，两条齿形轨道以齿轮为中心成中心对称分布，可使两根齿形轨道的运动保持同步，具体分析如下：以坡度增大为例，当坡面的坡度增大时，平面板需要上升，具体动作过程如下：控制器控制步进电机工作，步进电机带动齿轮以角速度ω顺时针旋转，齿轮进而带动齿形轨道运动，即位于齿轮上方的齿形轨道在齿轮的带动下，以齿轮的线速度v向右移动，与此同时，位于齿轮下方的齿形轨道在齿轮的带动下，以齿轮的线速度v向左移动，故两块斜面板所成的坡度一致。同理，当坡度减小时，在齿轮的带动下，位于齿轮上下的两条齿形轨道同时运动，使两块斜面板同时达到需要的坡度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中底槽的结构示意图。

图3是本发明中斜面板与滑块机构配合的示意图。

图4是本发明的坡度变化示意图。