[發明專利]一種變自由度連桿機構教學實驗臺

在審

• 申請號: 201610885247.5
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN107871436A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 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

本發明專利涉及一種變自由度連桿機構教學實驗臺，屬于機械設計領域。

背景技術：

在機械運動中，我們常常可以看到“可變自由度機構”，即機構的自由度在工作過程中是可以變化的。機械運動的一些機構往往給人以很“巧妙”的感覺，這是因為其中應用了可變自由度的緣故。機構具有確定運動的充分必要條件是：原動件數＝機構自由度，若原動件數小于機構自由度，則從動件的運動是不確定的，若原動件數大于機構自由度，則機構將受到破壞，或者有些原動件失去驅動作用而被拖動。因此設計機器時，一般都要使原動件數等于機構自由度。大多數機器的機構自由度都等于1，而自由度在工作過程中自始至終是不變的，只要給機器一個原動件，就可使機器正常運轉。

為了滿足某種特殊工作需求，要求機構的自由度是可以變化的。而現有連桿機構教學實驗臺產品只能完成一個自由度的實驗，尚缺乏自由度可變的連桿機構實驗臺。

發明內容

本發明專利要解決的技術問題是現有實驗裝置只能完成一個自由度的機械運動實驗的問題，采用的技術方案是一種自由度可變的連桿機構實驗臺，由步進電機1(1)、步進電機2(2)、齒輪(3)、絲桿(4)、步進電機3(5)、絲桿螺母(6)、第二連桿(7)、第一連桿(8)、滑塊(9)、第三連桿(10)、第四連桿(11)組成，步進電機2(2)與齒輪(3)相連接，絲桿(4)與步進電機3(5)相連接，滑塊(9)、第一連桿(8)、第二連桿(7)、第三連桿(10)、第四連桿(11)依次用鉸鏈相連接，滑塊(9)與絲桿螺母(6)相連接機構自由度可以在1-3之間任意改變。

一種自由度可變的連桿機構實驗臺，將機構自由度從常規的四連桿1個自由度提升至3個自由度，并且自由度可以在1-3之間做任意改變，使實驗裝置具有多種自由度，實現多功能。

附圖說明

圖1：一種變自由度連桿機構教學實驗臺。

圖2：1自由度連桿機構原理圖。

圖3：2自由度雙曲柄滑塊機構原理圖

圖4：2自由度五連桿機構原理圖

圖5：3自由度機構原理圖

具體實施方式

本發明一種變自由度連桿機構教學實驗臺由步進電機1(1)、步進電機2(2)、齒輪(3)、絲桿(4)、步進電機3(5)、螺母(6)、第二連桿(7)、第一連桿(8)、滑塊(9)、第三連桿(10)、第四連桿(11)組成。可將機構自由度從1個提升至3個，自由度可以在1-3之間任意改變。

1個自由度機構：將右邊的第一連桿(8)、第二連桿(7)取下，則由第三連桿(10)第四連桿(11)與滑塊組成單自由度機構，步進電機1(1)驅動第四連桿(11)運動，機構轉換為單曲柄滑塊機構。其自由度有：F＝3n-2PL-PH＝3*3-2*4＝1，為1個自由度機構。

2個自由度機構：1、雙曲柄滑塊機構。該機構可以實現激振機構功能，連曲柄AB即第四連桿(11)與曲柄CD即第一連桿(8)分別由步進電機1、步進電機2帶動作為原動件，拆除第二連桿(7)，第三連桿(10)作為連桿BC，滑塊(9)在導軌上做往復運動，振幅較大，改變電機1、電機2之間的相位差，可以調整振幅大小，可滿足學生振動實驗要求改變。

2、五連桿機構。在上述雙曲柄滑塊機構的基礎上加入第二連桿(7)，同時將滑塊固定在導軌上可得到五連桿機構。給定兩連架桿AB、DE為原動件，兩原動件的運動分別由兩臺步進電機1、電機2驅動，其自由度：F＝3n-2PL-PH＝3*4-2*5-0＝2，自由度大于0且等于原動件的數目，滿足運動鏈成為機構的條件要求。

3個自由度機構：在上述五連桿機構的基礎上，步進電機3(5)驅動絲桿(4)，滑塊與絲桿螺母相連接，電機3通過絲桿(4)、螺母(6)調節AE之間的距離，其自由度有：F＝3n-2PL-PH＝3*5-2*6＝3，自由度大于0且等于原動件的數目。滿足運動鏈成為機構的條件要求。