[发明专利]一种空间机构教学实验台

说明书

本发明涉及一种空间机构教学实验台，包括机架及设在机架上的机械机构，所述机架包括多个立体框架，每个立体框架包括顶板、底板和立杆，所述顶板和底板均为扇形，两者上下平行设置并通过立杆垂直连接扇形中心，使用时根据需要选择所需数量的立体框架组成机架，所述机械机构为空间机械结构，通过连接件设置在机架上，包括空间球面连杆机构、空间球关节机构、空间万向节机构或空间滑杆与万向节机构，本发明通过特殊设计的立体框架，可构建不同形式的机架，适用于搭建不同的空间机构，克服现有教学实验台功能单一、不能实现空间机构运动的缺点，可以提高教学实验效率，激发学生创新思维，具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及机械教具技术领域，具体涉及一种空间机构教学实验台。

背景技术

人们将能实现预期的机械运动的各种构件（包括机架）的基本组合体称为机构。在机械专业相关课程学习中会接触到多种多样的机构，分析机构的结构是为了研究机构运动的可能性与准确性，并进一步讨论机构的组成原理。教学实验台可以将机械机构的运动呈现出来，方便学生理解和学习，锻炼学生动手能力，触发学生创新思维，在机械教学中发挥着重要作用。然而现今应用的教学实验台，其型式和具体结构大都是是基于平面运动的，对于空间机构的研究不够充分与深入，且机构组合比较单一。为了满足相应的教学需求以及学生的实践要求，需要研究一种适于教学和实践的具有多种组合的空间机构教学实验台。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种空间机构教学实验台，机架具有可拆分性，具有多种组合和变换，搭建方便，能够呈现多种空间机构。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种空间机构教学实验台，包括机架及设在机架上的机械机构，所述机架包括多个立体框架，每个立体框架包括顶板、底板和立杆，所述顶板和底板均为扇形，两者上下平行设置并通过立杆垂直连接扇形中心，所述顶板的弧形边缘设置有一系列三角形孔，使用时根据需要选择所需数量的立体框架组成机架，所述机械机构为空间机械结构，通过连接件设置在机架上，所述连接件下部设置与三角形孔匹配的连接柱，上部设有通孔方便与机械机构的部件进行连接，所述机架上通过电机支撑座设置有电机，用于为机械机构提供动力。

进一步地，所述机械机构包括由球面连杆、曲柄、摇杆、球关节、万向节、滑杆、连接杆中的多种进行不同组合而构成的空间球面连杆机构、空间球关节机构、空间万向节机构或空间滑杆与万向节机构。

进一步地，所述立体框架的顶板和底板为120°扇形板，所述立杆是圆柱杆以中心线为准三等分形成的三分之一扇形长杆，当三个立体框架拼接在一起时，所述立杆组成一个完整的圆柱杆，所述顶板和底板分别组成完整的圆形框架。

进一步地，所述空间球面连杆机构包括内球连杆一、内球连杆二和外球连杆，此时，机架为三个立体框架拼接成的圆形立体框架，电机通过电机支撑座安装于其中一个立体框架上，内球连杆一的一端通过连接件与电机的输出轴连接，另一端通过螺栓螺母连接外球连杆的一端，外球连杆的另一端通过螺栓螺母连接内球连杆二的一端，内球连杆二的另一端通过连接件转动设置在机架上，三根连杆均为球面连杆，所在的球心重合，三根连杆上所有点的运动轨迹在一个同心球面上。

进一步地，所述空间球关节机构由曲柄、摇杆、两个球关节以及球关节连接杆组成，此时机架为任意摆放的两个立体框架组成，曲柄和摇杆上均设有多个连接孔，曲柄的一端通过连接件连接设在其中一个立体框架上的电机，曲柄上安装球关节一，球关节一和球关节二之间通过球关节连接杆连接，球关节二安装在摇杆上，摇杆的另一端通过连接件设在另一个立体框架上，由曲柄输入的旋转运动通过该空间球关节机构传递给摇杆。

进一步地，所述空间万向节机构由曲柄、摇杆、万向节关节组成，此时机架为任意摆放的两个立体框架组成，曲柄和摇杆上均设有多个连接孔，曲柄的一端通过连接件连接设在其中一个立体框架上的电机，摇杆的一端通过连接件设置在另一个立体框架上，万向节的两端分别安装于曲柄和摇杆上，由曲柄输入的旋转运动通过该空间万向节机构传递给摇杆。