抛物线机构制造技术

本发明专利技术是机械领域中一种能够精确再现抛物线的新型机构。本发明专利技术采用两组简谐运动机构，按一定的规律组合而成。它可以按照需要很方便地改变抛物线的参数及开口方向，并能连续地产生对称轴两侧的两半支抛物线。按本发明专利技术设计的设备、工具和仪器可以用来完成抛物线的绘制、板料切割和以抛物线为母线的特殊型面的车削、刨削、镗削及研磨等作业；也可以利用其函数关系作为特定场合的解算装置。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是机械领域中一种能够精确再现抛物线的新型机构。抛物线和以其为母线的特殊型面在工程技术中获得了广泛的应用。例如，某些非球面光学透镜的表面，以及汽车前灯、探照灯的反光镜等采用的是旋转抛物面；而蒸汽轮机的叶轮则常采用抛物环面；在建筑方面，桥梁和屋架的拱结构的轴线也常用抛物线。因此，抛物线的绘制和以抛物线为母线的特殊型面的加工都是工程设计和生产实践提出来的现实课题。现有的抛物线发生机构可分为两类第一类是以抛物线的定义为基础而设计的，这类机构的典型代表为克姆普别尔机构；第二类是以安东诺夫机构为代表的，其共同特点在于1.机构的旋转中心为抛物线顶点；2.整个机构只有一个动点轨迹为抛物线，并可用参数方程 来描述，此处，为动点到抛物线顶点连线与对称轴线(即X轴)的夹角。这两类抛物线机构，由于在原理和结构上的局限性，一般均有以下缺点1.只能产生对称轴一侧的半支抛物线，而要产生另外半支抛物线则要经过改装，这样就影响了机构的适用性；2.整个机构中只有一个动点的运动轨迹是抛物线，要将这个动点的运动传递到工作场所，往往比较困难；3.参数调整不方便。由于存在有这些缺点，因而，这两类抛物线机构在工业生产实践中运用得很少。举例来说，在加工以抛物线为母线的旋转抛物面(例如，车削汽车前灯反光镜冲压模具)时，目前常常采用以下三种方法1.对照样板，用人力操纵普通车床的纵横拖板进行车削。这种加工方法对操作人员的技术要求高，劳动强度大，效率低，质量难以保证。2.用仿形车床加工。这样，对于每一种规格的产品都必须配备一种专用靠模，而靠模的加工及保养又非常麻烦。3.用数控车床加工。采用这种方法基本投资和维持费用浩大，使用及维修技术要求高，中小型企业往往难以负担。本专利技术的目的是提供一种能够方便地调整参数，并能连续地精确地再现两半支抛物线的新型抛物线发生机构。本专利技术的数学原理阐述如下如图1所示，抛物线是一种在X轴正方向，以及Y轴正负方向可以无限伸展的无心园锥曲线。但在实际应用中，我们只需要、也只能够使用有限的一部分，一般都是采用顶点O附近的一段抛物线。我们把这样一段抛物线称为抛物线段。过X轴上的K点作直线MN垂直于X轴，直线MN与抛物线Y2＝2PX交于P、Q点。我们约定垂直于对称轴的弦PQ的长度为抛物线段 的宽，用拉丁字母B来表示；原点O到直线MN的距离OK为抛物线段 的高，用拉丁字母H来表示。根据专利技术人的研究，对于给定H＝2a、B＝2b的抛物线段，可用参数方程记作 该抛物线段以X轴为对称轴，坐标原点在半宽和半高处。换句话说，该抛物线段在X轴上的投影占据区间〔-a，+a〕，在Y轴上的投影占据区间〔-b，+b)。(见图2)关于抛物线段的参数方程(1)、(2)的推导如下首先，将参数方程(1)、(2)的坐标平移，得 以倍角公式Cos2＝2Cos2-1代入(3)式，得X′＝a·(2Cos2-1)+aX′＝2a·Cos2整理后，得Cos3=X′2a······(5)]]>将(4)式两边平方得(Y′)2＇＝b2·Cos2……(6)将(5)代入(6)得(Y′)2=b2·X′2a]]>整理后得(Y′)2=2·(b24a)·X′······(7)]]>方程(7)符合抛物线的标准方程Y2＝2PX的形式。在这里，P=b24a,]]>焦点F的坐标为(b28a,0).]]>证毕。“曲柄移动导杆机构”，又称为“正弦余弦机构”，是一种基本的“简谐运动机构”，它能够获得符合正弦函数和余弦函数关系的运动。为产生以参数方程 形式出现的抛物线轨迹，我们就可以采用两个垂直布置的“曲柄移动导杆机构”产生简谐运动，然后进行合成，就能产生抛物线轨迹。下面结合图3来介绍本专利技术的结构。本抛物线机构(见图3a)由第一组“曲柄移动导杆机构”1～6和第二组“曲柄移动导杆机构”8～12以及传动装置7组成，并符合以下条件1.导杆4与导杆11相垂直。2.曲柄8的角速度W2恒为曲柄1的角速度W1的两倍，即ia1＝W2/W1＝2∶1。这将由传动装置7来保证。传动装置7可采用端头固定的，由金属材料或非金属材料构成的带或丝传动，也可采用精密齿轮传动等能保证无滑差，恒速比的传动方式之一种。3.第二组“曲柄移动导杆机构”8～12安装在框架5上，而框架5又受到导杆4的推动。本抛物线机构的驱动力可由曲柄1或曲柄8，或传动装置7输入，这可在设计具体装置时确定。为叙述方便起见，我们设定驱动力由曲柄1输入。本抛物线机构运行时，曲柄1绕轴心O1旋转，通过滑块2推动滑槽3，导杆4和框架5，框架5在导承6的导向下，作Y轴方向的简谐运动。曲柄1旋转的同时，又通过传动装置7，带动曲柄8绕轴心O2旋转。同样，曲柄8的旋转，通过滑块9推动滑槽10和导杆11。导杆11在导承12的导向下，作X轴方向的简谐运动。由于导杆11所在的第二组“曲柄移动导杆机构”8～12安装在框架5上，而框架5在作Y轴方向的简谐运动。因此，导杆11的运动，必然是X轴方向和Y轴方向这两个相互垂直方向上简谐运动的合成运动。也正如前所证的那样，其轨迹是一条可表达为参数方程 的抛物线段。如果，我们将前述的第二个条件的第一句话改为“曲柄8的角速度W2恒为曲柄1的角速度的二分之一，也即，ia1＝W2/W1＝1∶2”，其他不变。那么，我们同样可以得到抛物线段。只是抛物线的开口方向旋转了90度(见图3b)。换言之，抛物线的对称轴始终与曲柄角速度较高的那组“曲柄移动导杆机构”的导杆相平行。实际上，图3b显示的是一种同效替代物。本专利技术还可采用其它“简谐运动机构”，例如“平底移动从动杆单园弧凸轮机构”等来实现抛物线的合成。本抛物线机构具有以下几个显著特点1.可以根据给定的H、B值，或根据给定的P值，设定一个H(或B)，代入公式B2＝4PH，计算出B(或H)来，然后调整抛物线机构，使得曲柄8的长度a＝H/2，曲柄1的长度b＝B/2，从而得到所需的抛物线轨迹；2.不需要变换结构，就能一次完成抛物线段对称的两半支的再现；3.可以通过简便的调整，即将曲柄8的相位予以倒相，就可将抛物线的开口方向改变180°；4.导杆11，导杆4，框架5均作平动，在结构没计上容易保证良好刚性，且利于引导到机构外的工作场所。本专利技术可设计为专用设备、工具或仪器，完成抛物线的绘制，板料切割和以抛物线为母线的特殊型面的车削、刨削、镗削、研磨等作业，也可以利用其函数关系作为特定场合的计算解题装置。本专利技术最为典型的实施方式是拆去普通车床中拖板(即横向拖板)上面的各部件，安装一台抛物线发生装置，即将普通车床改装成为一台能够车削抛物成型面的高效设备(见图4)。下面结合图例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛物线机构，其特征在于：由输出元件运动方向互相垂直的两组“简谐运动机构”和一个联结在两组“简谐运动机构”的主动元件之间，传动速比为１：２或２：１的传动装置所组成，其中一组“简谐运动机构”的输出元件推动另一组“简谐运动机构”，使得后者的输出元件产生轨迹为抛物线的合成运动。

【技术特征摘要】
1.一种抛物线机构，其特征在于由输出元件运动方向互相垂直的两组“简谐运动机构”和一个联结在两组“简谐运动机构”的主动元件之间，传动速比为1∶2或2∶1的传动装置所组成，其中一组“简谐运动机构”的输出元件推动另一组“简谐运动机构”，使得后者的输出元件产生轨迹为抛物线的合成运动。2.权利要求1所述的抛物线机构，其特征在于两组“简谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈毅敏，
申请(专利权)人：沈毅敏，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]