[發明專利]趣味機械智能教學裝置

有效

• 申請號: 201510015945.5
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104599579B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 呂中亮;楊新宇;安培文;孫波;楊美嬋;余悅;張洪濤
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙)50223
• 代理人: 王玉芝

技術領域

本發明涉及一種機械類專業趣味機械智能教學裝置。

背景技術

《機械原理》、《機械設計》是機械類專業的主干課程，針對課程中所涉及的齒輪機構、凸輪推桿機構、連桿機構、蝸輪蝸桿機構、鏈傳動、帶傳動特點的教學，目前所采用的都是單獨教學模式，分別為任務驅動型方法、多媒體教學法、啟發式教學方法、現場教學法。

前三種方法能夠很好地講解各機構各自的特點，但是，每種機構特點的教學都是彼此獨立的展開，雖然書本中直接闡述了各機構的相同點與不同點，但是不能在實驗中得到驗證，不能很好地構建各個機構之間的相互關聯，繼而不能理解各機構的利弊以及現實中使用各個機構的原因。

發明內容

為了解決上述現有教學不足，本發明提供一種趣味機械智能教學裝置，該裝置可以直觀展示齒輪機構、凸輪推桿機構、連桿機構、蝸輪蝸桿機構、鏈傳動、帶傳動各個機構之間的相互關聯以及各自個機構的特點，特別是有利于課堂教學演示，攜帶方便，有利于學生理解各機構的利弊以及現實中使用各個機構的原因。

本發明通過以下技術方案實現：

一種趣味機械智能教學裝置，包括基座，其上安裝有機構演示單元、動力源、機械控制單元和語音播放系統；所述機構演示單元包含鏈傳動和帶傳動機構的演示單元Ⅰ、連桿機構和凸輪推桿機構的演示單元Ⅱ、渦輪蝸桿機構和漸開線圓柱齒輪機構的演示單元Ⅲ；所述演示單元Ⅱ和演示單元Ⅲ平行固定在基座上，所述演示單元Ⅰ垂直于演示單元Ⅱ和演示單元Ⅲ固定在基座上；所述動力源和機械控制單元平行于演示單元Ⅰ固定在基座上。

進一步，所述動力源為電源適配器將交流電轉換為12V的直流電；所述機械控制單元包括單片機和與單片機連接的L298N驅動模塊；所述語音播放系統包括帶USB接口的音箱和通過USB接口連接在音箱上的音頻儲存設備；所述電源適配器連接單片機，所述L298N驅動模塊與所述機構演示單元上的電機連接；所述動力源還連接音箱；通過計算機向單片機內輸入控制程序，單片機控制L298N驅動模塊從而實現對機械演示單元運動的控制，同時音箱同步播放音頻儲存設備上儲存的知識點。

進一步，所述演示單元Ⅰ，包括設置在基座上的升降臺，升降臺的上底板上固定設置有透明的有機玻璃罩；有機玻璃罩內壁的一側上安裝有帶輪機構，其另一側上安裝有與帶輪機構平行設置的鏈輪機構；有機玻璃罩對應兩外壁上固定設置有電機，電機軸穿過玻璃板通過聯軸器分別與小帶輪軸和小鏈輪軸連接，實現帶動帶輪和鏈輪運轉；有機玻璃罩內部盛裝油水混合物，帶輪和鏈輪下緣部分浸入液面中。

進一步，所述演示單元Ⅱ，包括設置在基座上的升降臺，所述升降臺的上底板上垂直設置有機玻璃板；所述有機玻璃板的一側上固定設置有凸輪推桿機構和連桿機構，其另一側上固定設置有兩臺電機，電機軸穿過所述有機玻璃板通過聯軸器連接曲柄軸和凸輪軸，實現帶動凸輪推桿機構和連桿機構運轉；所述連桿機構的中間桿和凸輪推桿機構的推桿的端部設計成掛鉤形狀并延伸至有機玻璃板外側便于觀察。

進一步，所述演示單元Ⅲ，包括設置在基座上的升降臺，所述升降臺的上底板上垂直設置有機玻璃板，所述有機玻璃板上的一側上依次固定設置有渦輪蝸桿機構和漸開線圓柱齒輪機構，渦輪蝸桿機構的蝸桿通過聯軸器與固定在有機玻璃板上的電機軸連接；其另一側上固定設置有另一電機，電機軸穿過所述玻璃板通過聯軸器連接小齒輪軸，實現帶動渦輪蝸桿機構和漸開線圓柱齒輪機構運轉；大齒輪和蝸輪端面上設置有一個紅色亮點便于觀察。

進一步，所述升降臺包括上底板和下底板，所述下底板固定安裝在基座上；所述上底板和下底板之間固定設置有桁架，所述桁架之間連接有軸，軸上開設有螺紋孔和光孔；所述軸上螺紋孔連接有螺紋軸，所述螺紋軸的另一端通過聯軸器與電機軸連接；所述電機還剛性連接有與螺紋軸平行的光軸，所述光軸的另一端伸入所述軸上的光孔內間隙配合。

本發明的有益效果：

本發明的趣味機械智能教學裝置將齒輪機構和蝸輪蝸桿機構、凸輪推桿機構和連桿機構、鏈傳動和帶傳動三個機構演示單元設置在基座上，動力源與機械控制單元連接，機械控制單元的控制模塊與機構演示單元上的電機連接，利用計算機向單片機輸入程序，演示過程中，啟動動力源，單片機根據輸入程序控制機構演示單元運動，同時語音播放系統同步播放演示的知識點。六種機構演示均設置在一個基座上進行展示，便于比較；同時語音同步播報演示的知識點，進一步加深對各個運動機構的理解。

附圖說明

圖1為裝置整體結構立體示意圖；

圖2為裝置整體結構俯視圖；