[发明专利]反转法演示教具

说明书

技术领域

本发明所述的反转法演示教具，涉及一种教学用具，具体为具有三种计算和设计功能的“反转法”演示教学设备。

背景技术

反转法是利用相对运动原理，当机构中选取不同的参考对象作为参考系，构件之间的相对运动关系保持不变。在高等学校《机械原理》课程的教学中，涉及到的“反转法”的内容有周转轮系传动比“反转法”计算、凸轮轮廓线“反转法”设计和连杆机构刚化“反转法”设计等内容。现在教学中均是通过绘图和抽象分析进行此方面知识的讲解，缺乏直观的实验演示装置，需要一种能够直观演示三种“反转法”计算和设计的教学用具。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的反转法演示教具，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的反转法演示教具。用以实现采用一种教具演示三种“反转法”计算和设计的功能，使教学更加生动、直观。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明所述的反转法演示教具，其特征在于所述的反转法演示教具包括：底座演示盘、主动齿轮、轴承、转动轴、电机底座、轴上零件固定螺母、电机底座固定螺钉、转动轴驱动电机、电机固定片、演示盘驱动电机、转动轴齿轮及可更换演示模块；

本发明所述的底座为L型结构，转动轴的后端通过轴承装于底座上，前端通过轴承装于演示盘的中心孔上；转动轴齿轮装于转动轴上；转动轴驱动电机通过电机底座和电机底座固定螺钉装于演示盘的后部；主动齿轮装于转动轴驱动电机的输出轴上，并与转动轴齿轮相啮合；演示盘驱动电机通过电机底座和电机底座固定螺钉装于底座上，演示盘驱动电机的输出轴上装有驱动盘，驱动盘与演示盘周齿相啮合；可更换演示模块通过轴上零件固定螺母固定装于位于演示盘前部的转动轴上。

本发明所述的演示盘和底座上设置有定位孔，固定销插入到定位孔中对演示盘进行定位。

本发明所述的可更换演示模块包括：凸轮反转法模块、周转轮系反转法模块和连杆机构刚化反转法模块；

1、本发明所述的凸轮反转法模块包括：凸轮、推杆压板螺钉、橡皮筋、推杆和推杆压板；凸轮通过轴上零件固定螺母装于转动轴位于演示盘前部的轴颈上，并随转动轴的转动而转动；橡皮筋穿过推杆后部的孔后两端固定在推杆压板上，推杆压板通过推杆压板螺钉固定于凸轮上方的演示盘上；

凸轮轮廓线“反转法”演示模块的使用方法：

将演示盘手动转动到初始位置，插入固定销将演示盘固定住，防止其转动，并打开转动轴驱动电机；此时转动轴和固定其上的凸轮一起顺时针转动，角速度为ω；可以观察到，凸轮每顺时针转动一周推杆上下移动一次，在凸轮的推程段，推杆向上运动，在凸轮的远休止段，推杆在最高点静止不动，在凸轮的回程段，推杆向下运动，在凸轮的近休止段，推杆在最低点静止不动；

将演示盘固定销拔出，并打开演示盘驱动电机；此时，演示盘和其上的零件一起逆时针转动，角速度同样为ω；可以观察到，凸轮此时是静止不动的，而推杆在随演示盘一起逆时针转动的同时也在沿推杆压板的导向槽滑动；如果此时我们描绘出推杆尖部的运动轨迹并画下一条封闭曲线，其形状即为凸轮的理轮轮廓线。

2、本发明所述的周转轮系反转法模块：内齿轮、中心轮、行星轮、行星架和内齿轮固定螺钉；内齿轮通过内齿轮固定螺钉装于演示盘的前部；中心轮和行星轮的外齿相啮合，并通过行星架进行连接，中心轮通过轴上零件固定螺母装于转动轴位于演示盘前部的轴颈上，并随转动轴的转动而转动；行星轮的外齿与内齿轮的内齿相啮合；

周转轮系传动比“反转法”计算演示模块的使用方法为：

将演示盘手动转动到初始位置，插入固定销将演示盘固定住，防止其转动，并打开转动轴驱动电机；此时转动轴和固定其上的行星架一起顺时针转动，角速度为ω；可以观察到，行星轮在自转的同时也在围绕转动轴(中心轮)公转；此时该周转轮系的传动比无法直接计算；

将演示盘固定销拔出，并打开演示盘驱动电机；此时，演示盘和其上的零件一起逆时针转动，角速度同样为ω；可以观察到，行星架此时是静止不动的，而内齿轮随演示盘一同绕转动轴逆时针旋转；此时，该周转轮系已经转化为定轴轮系，可使用定轴轮系传动比的计算方法(公式)计算该周转轮系的传动比。