[實用新型]一種帶輪傳動過程中彈性滑動現象教學演示用具

有效

• 申請號: 201420456038.5
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN204130054U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 林衛國;劉錚;李潤聲;于晨
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種帶輪傳動中彈性滑動現象教學演示用具，是一種在《機械設計》帶傳動教學部分的教學可視化教學用具

背景技術

《機械設計》作為一門大學工科機械類的核心課程，輔助其學習的課堂教具較少，純粹的理論講解很難吸引學生的學習興趣，特別是機械設計帶傳動中皮帶彈性滑動與打滑，概念比較抽象，現象不明顯，學生在學習帶傳動時，往往難以區分彈性滑動和打滑，對彈性滑動造成帶的運動速度會滯后于主動帶輪、而超前于從動帶輪這一現象更是感覺難以理解。利用現有的教學方法學生難以輕松的掌握相關的理論知識。

本實用新型結合機、光、電，通過光電傳感器捕捉帶輪轉速，色標傳感器捕捉帶輪上速度，信號經過MSP430單片機處理之后，液晶屏顯示帶輪轉速皮帶轉速與通過單片機計算的彈性滑動率(ε＝(υ₁-υ₂)/υ₁*100％)。其中υ₁為主動輪速度，υ₂為從動輪速度。以彈性滑動率來反應彈性滑動的大小，并通過改變實驗變量來得到彈性滑動的影響因素，從而使學生更形象的理解該現象。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種新型使教學可視化的教學用具，它結構合理，設計新穎巧妙，操作方便，現象直觀，給教師們的教育教學帶來很大的方便，通過設備將帶輪傳動中彈性滑動和打滑的現象表現出來，能幫助學生理解，加深記憶的作用，可以達到更好的學習效果。

本實用新型的設計方案是：教具分為機械部分與電路部分，交流電機通過二級齒輪減速器減速后帶動主動輪轉動，又通過皮帶帶動從動輪轉動。所述兩帶輪上有光柵，并與光電傳感器相連，所述皮帶上下均與色標傳感器相連，各傳感器通過接口與單片機相連。當皮帶與帶輪發生彈性滑動與打滑時，所述光電傳感器記錄主動輪從動輪偏移角度，所述色標傳感器記錄上下皮帶所粘連的色標發生的位移。當主動輪以順時針轉動時，皮帶下方測緊邊位移，皮帶上方測松邊位移。各傳感器信號輸入單片機中，經計算處理后，輸出信號經解碼電路解碼后將在數碼管中顯示兩帶輪速度與上下皮帶速度、主動輪與皮帶緊邊速度差、從動輪與皮帶松邊速度差、以及彈性滑動率。

所述機械部分包括動力部分、減速部分、傳動部分、中心距調節機構以及可調節負載組成所述交流電機功率與轉速為60W1500r/min。所述與電機相連的減速器為二級齒輪減速器，實現對交流電機轉速的減速，帶動帶輪轉動。所述皮帶為聚氨酯材料Z型、A型與B型V帶，其特征是：材質較軟，彈性系數小，易發生彈性滑動。所述中心距調節機構為通過調整背板上的絲桿來調節中心距。所述可調節負載為電阻可變的發電機。

所述電路部分由光柵、傳感器、單片機、解碼電路以及顯示器構成。所述主動輪從動輪安裝有光柵，通過對單位時間內通過光電傳感器數目進行測速。所述光電傳感器為槽型光耦傳感器，安裝于帶輪上光柵的所述背光處。色標傳感器為黑白線識別傳感器，分別安裝于皮帶垂直正上方與皮帶垂直正下方。所述單片機型號為MSP430F149，接口與兩光電傳感器以及兩色標傳感器相連。所述外部解碼電路由74HC595芯片構成，是構建于單片機與數碼管之間的將信號轉化的電路。所述數碼管采用多個74HC595串行八位數碼管，以串行方式接收單片機信號，將經單片機處理之后的主動輪從動速度與皮帶緊邊與松邊速度主動輪與皮帶緊邊速度差、從動輪與皮帶松邊速度差以及彈性滑動率進行顯示。

所述單片機P1端口對傳感器發送的脈沖信號進行計數，內部進行處理換算成速度量。所述單片機程序為利用單片機計時器A中斷，以50HZ的頻率刷新數碼管。所述通訊方式為RS232通訊，各數據實時傳送至單片機。

本實用新型結合機、光、電，通過光電傳感器捕捉帶輪轉過的距離，MSP430單片機捕捉帶輪與皮帶上傳感器信號，信號經處理之后，用數碼管顯示各帶輪速度與皮帶松邊與緊邊速度，各速度差以及彈性滑動率，以非常直觀的方式向同學展現出皮帶彈性滑動與打滑的現象。本實用新型具有結構合理、設計新穎，操作方便、現象直觀的特點，給教師們的教育教學帶來很大的方便，有助于學生更好的理解帶傳動中彈性滑動與打滑的現象，幫助學生更好的記憶，達到良好的學習效果。

附圖說明

圖1為本實用新型流程圖

圖2為本實用新型結構示意圖；

圖3為本實用新型機械結構三維圖