[发明专利]轴类零件受力分析教具

摘要

一种轴类零件受力分析教具，包括支撑架、支座机构、转矩模拟机构、空间合成机构、轴向力传递机构、连杆放大机构、弯矩模拟机构；该装置结合机械专业方面的知识，可将轴的复杂受力分解为圆周力、径向力、轴向力和转矩，分析每个力产生的效果以及叠加产生的效果，并定性的显示各种受力情况下的弯扭矩图，更加形象直观；同时该装置采用力与运动分流的原理，轴受的力不仅作用在轴上，还能驱动相应的机构运动，实现支反力演示和弯扭矩合成演示功能。

主权项

一种轴类零件受力分析教具，其特征在于：包括支撑架、支座机构、转矩模拟机构、空间合成机构、轴向力传递机构、连杆放大机构、弯矩模拟机构；支撑架为框架结构；支座机构设有两个，分别固定在支撑架的两侧，中间连接横截面为方形的传动主轴；支撑架的前方两侧布置两块显示板；空间合成机构设在支撑架中间的横向支杆上，其两侧端分别与两个连杆放大机构的一端连接；连杆放大机构将机构运动的位移放大，其另一端与弯矩模拟机构连接；轴向力传递机构的上端与空间合成机构铰接，下端与主轴连接；弯矩模拟机构设有左右两个，两个弯矩模拟机构通过连接件相接，其两端分别与两个转矩模拟结构连接，连接件与放大机构铰接；两个支座机构均包括支座中心块、支撑支座中心块的支座外框、六角头螺栓、压缩弹簧、预紧带孔螺栓，支座中心块的中间位置固定连接主轴，四面均设有方形的槽；六角头螺栓设有四个，分别穿过支座外框四侧面的通孔配合在所述支座中心块四面的槽中，可在槽内滑动，并穿过压缩弹簧共同支撑支座中心块；支座外框底部设置一个具有预紧功能的预紧带孔螺栓，通过对弹簧预紧使中心块处于支座外框的中心位置；支座外框一侧设有微动开关，微动开关的触碰杆与伸出支座外框外侧的六角头螺栓连接；支座外框底部位置设有微动开关，微动开关与伸出支座外框底部的六角头螺栓连接；当外力作用到主轴，主轴将力传递给支座外框，中心块产生位移，使六角头螺栓移动，触动外面的微动开关；转矩模拟机构包括摇柄、转动套筒、短轴、外部轴套、转动凸轮、提升板、转矩板支撑块；摇柄与转动套筒的一端连接，外部轴套的一端套接在转动套筒的另一端，短轴置于外部轴套内，外部轴套的另一端与主轴套接，且外部轴套的另一端固定转动凸轮，转动凸轮上设有滑槽；提升板通过活动铰链与转动凸轮上的滑槽连接在一起，并且铰接部分的销可以在转动凸轮的滑槽中滑动；提升板的另一端与转矩板支撑块铰接；转矩板支撑块的一侧与转矩模拟机构的提升板连接；转矩板支撑块包括固定杆、升降杆、横向杆和显示杆，固定杆的一端固定在支撑架上，升降杆设有两根，分别竖直固定在固定杆的左右端，升降杆的上端固定连接横向杆，转矩模拟机构的提升板与横向杆铰接；显示杆固定在横向杆外侧，显示杆上设有激光灯；空间合成机构包括底板、固定在底板上的支杆架、带槽的空间滑块、主动滑块、从动滑块、竖直杆、导向块、斜块、压板，所述支杆架包括四根竖直固定在底板上带弹簧的竖杆，四根竖杆上均配合有一个活动块，四根竖杆的顶部固定限定块，支杆架左右侧端的相邻活动块之间固定有一端带有弹簧的连杆，前后端的相邻活动块之间连接支板；所述支杆架两侧端的连杆上各设有一个轴承块，两个轴承块之间通过一端带有弹簧的横轴连接，所述空间滑块配合在横轴上；两个轴承块分别与两个连杆放大机构的一端连接；竖直杆与导向块固接在一起，竖直杆上端穿过空间滑块上的槽，且可在槽中滑动，最下端可以在主动滑块上的45°斜槽中滑动；压板与从动滑块固接在一起，导向块可以在压板导向下沿Y轴方向滑动，带动竖直杆沿槽运动，并驱动主动滑块沿X轴方向运动；轴向力传递机构包括竖直传力板、水平传力板、内伸缩轴、施力套筒；竖直传力板和水平传力板的中间位置通过销轴与支撑架固定部分铰接，可绕销轴转动；竖直传力板上端与空间合成机构铰接，下端与水平传力板一端通过球面副连接在一起；水平传力板另一端与内伸缩轴铰接，内伸缩轴可以在施力套筒内滑动，内置弹簧可实现力的施加及内伸缩轴复位；当空间滑块受到轴向力沿水平方向运动时，竖直传力板和水平传力板绕销轴旋转，带动内伸缩轴在套筒内滑动，压缩弹簧将轴向力作用于主轴；连杆放大机构包括斜块机构和连杆装置，斜块机构分为相同构造的斜块机构a和斜块机构b，斜块机构a和斜块机构b分别置于空间合成机构的两侧端；斜块机构由三个倾斜块相接，其一端的倾斜块连接空间合成机构上的轴承块，另一端倾斜块连接连杆装置；连杆装置包括导向板、水平板和竖直板，导向板的一端与所述斜块机构末端的倾斜块连接，导向板中间配合有限位块，另一端与水平板一端铰接，水平板的另一端与竖直板一端铰接，竖直板之间设有限位块，竖直板的另一端与弯矩模拟机构连接；连杆装置的铰接处均采用销钉连接，水平板的连接处均设有活动槽，保证销钉可在活动槽内滑动；斜块机构a将水平位移转换为竖直位移，斜块机构b将竖直位移转换为水平位移，通过连杆放大机构将位移放大并通过竖直板传递给弯矩模拟机构；弯矩模拟机构包括外伸缩滑道、套接在外伸缩滑道内的内伸缩滑道；两根外伸缩滑道的一端分别与两个转矩模拟结构的提升板铰接，两根内伸缩滑道的自由端分别与两根连接件的一端铰接，连接件为抬升板，两根抬升板的另一端分别与两个连杆放大机构的竖直板铰接；外伸缩滑道和内伸缩滑道的内部都布置有激光灯，投射出的一排光斑形成直线，内侧的抬升板上布置有激光灯，外侧抬升板是一平板，可遮住内侧抬升板上激光灯射出的光线；两侧提升板上升时，带动内伸缩滑道在外伸缩滑道中滑动，左右两侧抬升板随之向上运动，布置在内外伸缩滑道上的激光灯投出的直线光斑射到显示板上。