可调节的多功能力学系统机械装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于力学技术领域，具体涉及可调节的多功能力学系统机械装置及其工作方法。装置包括平动机构、摆动机构和拉压机构；平动机构包括杆件、曲柄、连杆、滑块和平动平板；摆动机构包括摆动导杆、摆动平板和转轴；拉压机构包括受压板、压板、压杆和测力计。电机驱动曲柄形成曲柄滑块机构，进而实现平动平板平动、摆动平板摆动和压板拉压。平动平板位移、摆动平板角位移、压板位移幅值由曲柄长度决定，运动频率由电机转动速度决定。拉压机构的压板和受压板静态间距通过机架粗调，通过微动平台微调。本发明专利技术实现了平动摆动拉压运动的一体化，具有提高空间和资源利用率的特点。提高空间和资源利用率的特点。提高空间和资源利用率的特点。

【技术实现步骤摘要】
可调节的多功能力学系统机械装置及其工作方法


[0001]本专利技术属于力学
，具体涉及可调节的多功能力学系统机械装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]在教学科研中，有些实验室级别的科学实验需通过多角度多次实验总结出一套行之有效、贴合大部分实际工况的理论和结论。在进行多角度多次实验中，如不能保证每次实验的变量控制单一，容易导致得出的结论和理论不精准，难以反映实际工况。
[0003]在实际工业生产中，特别是在流水线中，由于缺乏一套操作便捷、占用空间小、满足多种运动模拟需求的机电系统，在送料时难以保证送料的同步性、节律性、准确性以及稳定性。
[0004]针对上述问题，设计一种只需一个动力源驱动，且能同时满足平动、摆动、拉压运动需求的可调节的多功能力学系统机械装置及其工作方法，就显得十分重要。
[0005]例如，申请号为CN201911036361.0的中国专利文献描述的一种一摆动一平动的平面机构及其工作方法，包括底座、第一摆动装置、伸缩装置、第二摆动装置和动平台，所述动平台分别通过所述第一摆动装置、所述伸缩装置、所述第二摆动装置与所述底座连接，所述第一摆动装置、所述第二摆动装置均与所述动平台铰接，所述伸缩装置端部与所述底座固接、与所述动平台中部铰接，所述第一摆动装置、所述第二摆动装置分别设置于所述伸缩装置的两侧。虽然机构中，仅需少量电机，且使用更加简单且对称的结构完成平动，通过结构的改进现有技术，减少零件数目达成相同效果，在结构简单的同时体现了平台速度快的优点，提高了工作效率，但不足之处在于(1)不能实现拉压运动，需要额外配置能够实现拉压运动的机构，降低了空间和资源的利用率；(2)采用摇杆、摆杆并联机构实现摆动和平动，难以保证运动平稳性，尤其是重载情况下；(3)多组电机驱动方案，对结构安装和运动控制精度要求高，难以保证同步性和准确性，同时会增加系统成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服现有技术中，现有的机电系统无法满足多种运动模拟需求，以及在送料时难以保证送料的同步性、节律性、准确性以及稳定性的问题，提供了一种只需一个动力源驱动，且能同时满足平动、摆动、拉压运动需求的可调节的多功能力学系统机械装置及其工作方法。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]可调节的多功能力学系统机械装置，包括机架、设于机架上的平动机构、与平动机构连接的摆动机构和拉压机构；
[0009]所述平动机构包括平动平板、电机、与电机输出端连接的曲柄、与曲柄连接的连杆、与连杆连接的杆件和与杆件连接的两个滑块；所述杆件位于平动平板下方；所述滑块均与平动平板连接；所述滑块均沿设于机架上的光杆滑动；
[0010]所述摆动机构包括摆动导杆、与摆动导杆底部连接的摆动平板和用于支撑摆动导杆的支撑件；所述支撑件包括转轴和设于机架上的轴承座，所述转轴和轴承座内的轴承孔过盈配合；所述摆动导杆上设有导路；
[0011]所述拉压机构包括受压板、压板、压杆和设于机架上的测力计；所述压杆一端与杆件固定连接，压杆另一端与压板螺纹连接；所述受压板一侧与测力计固定连接，受压板另一侧对压板相对；所述压板和受压板上均设有若干个通孔；所述通孔内均设有轴套；所述轴套内均设有光轴。
[0012]作为优选，所述杆件长度为310mm；所述连杆的长度为470mm；所述光杆的长度为270mm。
[0013]作为优选，所述电机采用带有减速箱和变频器的可调速的三相交流电机。
[0014]作为优选，所述摆动平板到转轴的转动半径为22.6mm；所述杆件至转轴的竖直方向最短距离为25mm。
[0015]作为优选，当曲柄有效转动半径分别为20mm、40mm时，所述摆动平板的摆动角度范围分别为
‑
38.66
°
至38.66
°
、
‑
58
°
至58
°
，所述摆动平板的摆动频率等同于曲柄的转动频率。
[0016]作为优选，所述压杆长度为260mm；当曲柄有效转动半径分别为20mm、40mm时，所述压板与受压板的间距范围分别为0mm
‑
40mm、0mm
‑
80mm；所述拉压机构的拉压频率等同于曲柄的转动频率。
[0017]作为优选，还包括微动平台；所述测力计底部与微动平台固定连接，用于记录被测工件所受拉压作用力；所述微动平台底部与机架固定连接，用于对压板与受压板的间距进行微调。
[0018]作为优选，所述连杆两端通过鱼眼轴承分别与杆件和曲柄上的光轴相连接。
[0019]本专利技术还提供了可调节的多功能力学系统机械装置工作方法，包括如下步骤：
[0020]S1，调节电机频率，选定曲柄的有效转动半径；打开电源，启动电机，所述平动机构中的曲柄转动，并经连杆、杆件和两个滑块，实现平动平板的水平往复运动；
[0021]S2，与步骤S1同步，所述平动机构中的杆件，在水平往复运动过程中，通过摆动导杆实现摆动平板绕转轴往复摆动；
[0022]S3，与步骤S1同步，所述平动机构的杆件通过压杆带动压板做水平往复运动，实现对压板与受压板之间被测工件施加拉压力作用；通过测力计测量被测工件所受拉压力值。
[0023]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：(1)本专利技术装置集成度高，只用一个动力源就实现了平动、摆动、拉压三种同步运动；(2)本专利技术装置可调节性强，可通过变频器调节机构工作频率，可通过曲柄有效转动半径调节平动、摆动、拉压的幅度；(3)本专利技术数据可视化，测力计可即时显示被测工件所受拉压力，变频器显示屏可实时显示输出频率；(4)本专利技术有效保证了实验的变量可控与数据精准，也可保证工业生产中送料的同步性、稳定性和灵活性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中可调节的多功能力学系统机械装置的一种整体结构俯视图；
[0025]图2为本专利技术中可调节的多功能力学系统机械装置的一种整体结构轴测图；
[0026]图3为本专利技术中平动机构和摆动机构的一种结构俯视图；
[0027]图4为本专利技术中平动机构和摆动机构的一种结构轴测图；
[0028]图5为本专利技术中拉压机构的一种结构俯视图；
[0029]图6为本专利技术中拉压机构的一种结构轴测图；
[0030]图7为本专利技术中平动平板的一种俯视图；
[0031]图8为本专利技术中曲柄的一种结构示意图；
[0032]图9为本专利技术中摆动导杆的一种结构示意图；
[0033]图10为本专利技术中曲柄滑块机构的一种原理示意图；
[0034]图11为本专利技术中滑块位移的一种时域响应曲线图；
[0035]图12为本专利技术中滑块速度的一种时域响应曲线图；
[0036]图13为本专利技术中滑块加速度的一种时域响应曲线图。
[0037]图中：电机101、曲柄102、连杆103、平动平板104、光杆106、滑块108、杆件20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可调节的多功能力学系统机械装置，其特征在于，包括机架、设于机架上的平动机构、与平动机构连接的摆动机构和拉压机构；所述平动机构包括平动平板、电机、与电机输出端连接的曲柄、与曲柄连接的连杆、与连杆连接的杆件和与杆件连接的两个滑块；所述杆件位于平动平板下方；所述滑块均与平动平板连接；所述滑块均沿设于机架上的光杆滑动；所述摆动机构包括摆动导杆、与摆动导杆底部连接的摆动平板和用于支撑摆动导杆的支撑件；所述支撑件包括转轴和设于机架上的轴承座，所述转轴和轴承座内的轴承孔过盈配合；所述摆动导杆上设有导路；所述拉压机构包括受压板、压板、压杆和设于机架上的测力计；所述压杆一端与杆件固定连接，压杆另一端与压板螺纹连接；所述受压板一侧与测力计固定连接，受压板另一侧对压板相对；所述压板和受压板上均设有若干个通孔；所述通孔内均设有轴套；所述轴套内均设有光轴。2.根据权利要求1所述的可调节的多功能力学系统机械装置，其特征在于，所述杆件长度为310mm；所述连杆的长度为470mm；所述光杆的长度为270mm。3.根据权利要求1所述的可调节的多功能力学系统机械装置，其特征在于，所述电机采用带有减速箱和变频器的可调速的三相交流电机。4.根据权利要求1所述的可调节的多功能力学系统机械装置，其特征在于，所述摆动平板到转轴的转动半径为22.6mm；所述杆件至转轴的竖直方向最短距离为25mm。5.根据权利要求4所述的可调节的多功能力学系统机械装置，其特征在于，当曲柄有效转动半径分别为20mm、40mm时，所述摆动平板的摆动角度范围分别为
‑
38.66
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴雅阳，徐振龙，孟庆华，高寒阳，孟爱华，王文，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：