[發明專利]平面連桿機構復合型教具及其演示控制方法

有效

• 申請號: 201410441172.2
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104200739A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 胡啟國;侯楠;向果;秦鋒
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

1.一種平面連桿機構復合型教具，其特征在于：包括箱體、平面連桿機構、驅動部分和演示控制系統；

所述平面連桿機構至少包括第一連架桿、第二連架桿和連桿，所述第一連架桿、第二連架桿和連桿均為長度可調結構；

所述驅動部分包括驅動電機和與驅動電機輸出軸傳動配合并用于驅動第一連架桿在平面內轉動的齒輪驅動副Ⅰ；

所述演示控制系統包括：

參數采集模塊，至少用于采集第一連架桿為主動曲柄、第二連架桿為從動搖桿時所述平面連桿機構的極位參數，所述極位參數包括：第一連架桿去程時間、第一連架桿回程時間、第二連架桿去程速度和第二連架桿回程速度，以及機構運動到極限位置時第一連架桿的位置信息；

中央處理單元，用于根據參數采集模塊所得第一連架桿位置信息，得出機構極位夾角，并分別利用極位夾角和第二連架桿的去程速度與回程速度之比得出行程速比系數；

顯示模塊，用于顯示所得極位夾角值，以及分別通過極位夾角和第二連架桿去程速度與回程速度之比得出行程速比系數的計算過程和結果。

2.根據權利要求1所述的平面連桿機構復合型教具，其特征在于：所述參數采集模塊包括：位置傳感器、測速傳感器和數碼管；

所述位置傳感器安裝在所述第一連架桿上，用于采集與第一連架桿的位置信息相關的轉動角度信號；

所述測速傳感器安裝于所述第二連架桿，用于采集第二連架桿去程速度和回程速度；

所述數碼管安裝于所述箱體外壁，用于采集第一連架桿去程時間和第一連架桿回程時間，所述數碼管包括：去程時間數碼管和回程時間數碼管。

3.根據權利要求2所述的平面連桿機構復合型教具，其特征在于：還包括：警示模塊，用于提示機構已運動到極限位置，所述警示模塊包括指示燈組和蜂鳴器，所述指示燈組包括用于警示去程極限位置的第一指示燈組和用于警示回程極限位置的第二指示燈組。

4.根據權利要求1-3任一權利要求所述的平面連桿機構復合型教具，其特征在于：所述演示控制系統還包括：

輸入模塊，用于在第一連架桿為主動搖桿、第二連架桿為從動曲柄時輸入對應桿件實際長度；

所述位置傳感器，還用于在第一連架桿為主動搖桿、第二連架桿為從動曲柄時采集與第一連架桿位置信息相關的轉動角度信號；

所述中央處理單元，還用于根據在第一連架桿為主動搖桿、第二連架桿為從動曲柄時位置傳感器所傳輸信號得出第一連架桿擺動角度，并在上述狀態下根據所輸桿件實際長度對機構的壓力角和傳動角進行實時計算，當傳動角為零時，判斷此時為死點位置，并將控制信號傳輸至驅動電機控制單元控制電機停轉；

所述顯示模塊，還用于實時顯示傳動角值、壓力角值和第一連架桿擺動角度值，并顯示機構運動到連桿與第一連架桿共線時位置為死點位置。

5.根據權利要求4所述的平面連桿機構復合型教具，其特征在于：所述平面連桿機構還包括用于形成五桿結構的第三連架桿，所述驅動部分還包括以可離合的方式與所述齒輪驅動副Ⅰ的主動軸傳動配合的齒輪驅動副Ⅱ。

6.根據權利要求5所述的平面連桿機構復合型教具，其特征在于：所述第一連架桿、所述第二連架桿和所述連桿上均設置有長度調節刻度；

所述位置傳感器為霍爾傳感器，所述測速傳感器為轉速傳感器。

7.一種平面連桿機構運動特性教具演示控制方法，其特征在于：所述平面連桿機構至少包括第一連架桿、連桿和第二連架桿，所述演示控制方法包括：

當第一連架桿為主動曲柄、第二連架桿為從動搖桿時，對機構的極位參數進行采集，并處理極位參數進行顯示，演示教學該狀態下機構的急回特性和極限位置，以及兩者的關系；

當第一連架桿為主動搖桿、第二連架桿為從動曲柄時，對機構的死點參數進行采集，并處理死點參數進行顯示，演示教學該狀態下機構的死點位置。