凸轮机构复合型教具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种凸轮机构复合型教具，其中，教具包括箱体、凸轮机构和演示控制系统，演示控制系统包括检测装置、控制处理单元和显示装置，对教具的位移、速度、加速度和压力等数据进行采集，并将采集数据转化成显示装置的特性曲线图像，使教学受众直观且具体的了解关于凸轮机构的组成结构、运动过程和凸轮机构运动特性的理论知识，提高教学实验中凸轮机构各知识点教学的连贯性；方法包括对数据的采集、处理和显示步骤，通过智能化过程将教具运动特性的量化结果直观的显示出来，让教学受众通过数据对比与分析深化到理论层面，达到探索型实验的目的。

【技术实现步骤摘要】
凸轮机构复合型教具
本技术涉及教学领域，特别涉及一种凸轮机构复合型教具。
技术介绍
随着国家对于机械行业人才综合素质要求的提高，使得高校机械类的课程，特别是机械原理、机械设计等基础类课程的要求也在不断提高。就目前机械原理的实验教学模式来看，对于理论基础知识的讲解几乎还处在空白状态，尤其是实验课教具还停留在传统的“一物一模型”阶段，这已经与当代大学生的学习习惯与思维习惯脱节，也与日益增长的对机械行业人才需求量的客观现实相矛盾。 就凸轮机构来说，凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构架组成的高副结构，因其结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，因此在工业生产中得到广泛使用，目前，凸轮机构机械原理实验教学存在以下三大问题: 1、未能妥善解决凸轮机构知识传授与学生能力培养的关系，片面强调知识传授，忽视了将知识内化为学生能力与素质；实验教学中验证型的实验多，而探索型实验少，实验课并没有让同学走进凸轮机构理论知识内部，也并没有激发起同学们对凸轮机构理论知识的探索欲望，没有发挥实验教学的应有的作用； 2、凸轮机构实验教学缺乏系统性，各个理论知识点分块化现象严重，没有一款涉猎凸轮机构多个知识层面并且将其统一成宏观知识体系的复合教具；与此同时，凸轮机构实验教学和其他实践教学活动脱离，忽视了凸轮机构知识的整合及连贯性，各实践环节之间相互独立，在整个教学过程中没有强调凸轮机构整体设计理念； 3、因为学时的限制，不能安排较多的时间让学生集中、同步实验；而传统凸轮机构实验教学因为受到实验场地、实验器材、实验趣味性等多方面的约束而难以展开，加之同学们获取知识途径与习惯的变化，传统单一型凸轮机构教具在凸轮机构机械原理实验课上逐步退出教学舞台。 因此，需要对凸轮机构教具及其演示控制方法进行改进，使其可涉猎凸轮机构多个知识层面并且将各知识层面在教具上内化统一成宏观知识体系，提高教学实验中凸轮机构各知识点教学的连贯性，并可突出凸轮机构整体设计理念，使学生可通过教具直接且宏观具体的了解凸轮机构理论知识，增强学生对凸轮机构理论知识的探索欲望，并且通过改进演示控制方法，使教具可不受教学实验场地、实验器材和实验趣味性等多方面的约束而任意展开，提高其广泛适用性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种凸轮机构复合型教具，使教具本身可涉猎凸轮机构多个知识层面，并且将各知识层面在教具上内化统一成宏观知识体系，提高教学实验中凸轮机构各知识点教学的连贯性，并可突出凸轮机构整体设计理念，使学生可通过教具直接且宏观具体的了解凸轮机构理论知识，增强学生对凸轮机构理论知识的探索欲望，并且其演示控制方法智能化程度较高，使教具操作可不受教学实验场地、实验器材和实验趣味性等多方面的约束而任意展开，提高其广泛适用性。 本技术的凸轮机构复合型教具，包括箱体和凸轮机构，凸轮机构包括实体凸轮、推杆和机架导轨，推杆包括并列设置的推杆I和推杆II，推杆I和推杆II均与机架导轨纵向滑动配合，机架导轨以可相对于两推杆纵向移动的方式设置，机架导轨为横向长度可调结构，实体凸轮对应推杆I设置； 还包括演示控制系统，演示控制系统包括:用于检测获取推杆运动特性参数的检测装置、用于对所检测参数进行数据处理并输出的控制处理单元和用于显示最终处理结果的显示装置，检测装置与控制处理单元信号连接，显示装置信号输入端与控制处理单元信号输出端连接。 进一步，检测装置包括:用于监测推杆的位移变化情况的位移传感器、用于监测推杆的速度变化情况的速度传感器、用于监测推杆的加速度变化情况的加速度传感器和用于动态监测推杆上升过程中推杆对机架导轨反作用力的变化情况的压力传感器，位移传感器、速度传感器和加速度传感器均安装设置于箱体外壁，压力传感器安装于机架导轨两侧； 教具还包括一顶置导轨，推杆I和推杆II均以可横向移动的方式与顶置导轨配合设置，顶置导轨以可随两推杆同步上下往复移动的方式设置于箱体，顶置导轨上分别设置有与位移传感器、速度传感器和加速度传感器对应的感应兀件。 进一步，控制处理单元包括:主机和从机，从机对应位移传感器、速度传感器、加速度传感器和压力传感器各设置一个，主机和四个从机采取串行多机通信的方式连接； 控制处理单元还包括一一对应每一从机设置的滤波放大电路和模数转换器，滤波放大电路输入端与对应传感器输出端连接，模数转换器输入端与滤波放大电路输出端连接，输出端与对应从机输入端连接。 进一步，演示控制系统还包括用于在主机与显示装置之间通过外部中断方式进行数据传输时进行外部判断的外部中断判断单元，外部中断判断单元与主机信号连接。 进一步,还包括凸轮廓线反转绘制组件,凸轮廓线反转绘制组件包括画板、标线尺和用于驱动画板相对于实体凸轮反向转动的反转驱动组件，画板对应推杆II设置于箱体，推杆II下端设置有画笔； 反转驱动组件包括动力装置、主动力齿轮、实体凸轮驱动副和画板驱动副，主动力齿轮与动力装置输出端传动配合，实体凸轮驱动副包括分支齿轮I和与分支齿轮I传动配合的槽轮机构I，画板驱动副包括分支齿轮II和与分支齿轮II传动配合的槽轮机构II，分支齿轮I与主动力齿轮直接啮合传动，分支齿轮II与分支齿轮I直接啮合传动，槽轮机构I的从动轴与实体凸轮固定配合，槽轮机构II的从动轴与画板固定配合。 进一步，还包括偏心距调节组件，偏心距调节组件包括用于驱动推杆沿顶置导轨横向移动的横向进给机构，横向进给机构对应两推杆分别设置一个，每一横向进给机构均包括蜗轮蜗杆机构I和丝杆螺母副I，蜗轮蜗杆机构I的蜗杆与丝杆螺母副I的丝杆同轴传动配合，丝杆螺母副I的螺母部分置于对应推杆背侧设置的纵向滑槽内，每一推杆可相对于对应横向进给机构上下移动。 进一步，还包括用于驱动机架导轨相对于推杆纵向移动的纵向进给机构，机架导轨纵向进给机构包括蜗轮蜗杆机构II和丝杆螺母副II，蜗轮蜗杆机构II的蜗杆与丝杆螺母副II的丝杆同轴传动配合，丝杆螺母副II的螺母与机架导轨配合连接。 本技术的有益效果:本技术的凸轮机构复合型教具，设置凸轮机构，通过演示控制系统对凸轮机构运动过程中推杆的位移、速度和加速度，以及机构的压力进行采集检测，并处理转换成数字信号送到显示装置对推杆的运动速度规律图像、运动位移规律图像和运动加速度规律图像进行显示，该教具不仅本身涉猎凸轮机构多个知识层面，并将各知识层面内化成统一的知识体系，而且定性给出凸轮机构的运动过程、运动特性，还将其定量化，使教学受众直观且具体的了解关于凸轮机构的组成结构、运动过程和凸轮机构运动特性的理论知识，提高教学实验中凸轮机构各知识点教学的连贯性，并可突出凸轮机构整体设计理念，使学生可通过教具直接且宏观具体的了解凸轮机构理论知识，增强学生对凸轮机构理论知识的探索欲望；而且，本教具使用智能化程度较高，使教具操作可不受教学实验场地、实验器材和实验趣味性等多方面的约束而任意展开，提高其广泛适用性。 【附图说明】 下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。 图1为本技术的凸轮机构复合型教具的结构示意图； 图2为本技术的凸轮机构复合型教具的传动结构示意图； 图3为本技术的凸轮机构复合型教具的槽轮机构结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮机构复合型教具，其特征在于：包括箱体和凸轮机构，所述凸轮机构包括实体凸轮、推杆和机架导轨，所述推杆包括并列设置的推杆Ⅰ和推杆Ⅱ，推杆Ⅰ和推杆Ⅱ均与机架导轨纵向滑动配合，所述机架导轨以可相对于两推杆纵向移动的方式设置，所述机架导轨为横向长度可调结构，所述实体凸轮对应所述推杆Ⅰ设置； 还包括演示控制系统，所述演示控制系统包括：用于检测获取推杆运动特性参数的检测装置、用于对所检测参数进行数据处理并输出的控制处理单元和用于显示最终处理结果的显示装置，所述检测装置与所述控制处理单元信号连接，所述显示装置信号输入端与所述控制处理单元信号输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种凸轮机构复合型教具，其特征在于:包括箱体和凸轮机构，所述凸轮机构包括实体凸轮、推杆和机架导轨，所述推杆包括并列设置的推杆I和推杆II，推杆I和推杆II均与机架导轨纵向滑动配合，所述机架导轨以可相对于两推杆纵向移动的方式设置，所述机架导轨为横向长度可调结构，所述实体凸轮对应所述推杆I设置； 还包括演示控制系统，所述演示控制系统包括:用于检测获取推杆运动特性参数的检测装置、用于对所检测参数进行数据处理并输出的控制处理单元和用于显示最终处理结果的显示装置，所述检测装置与所述控制处理单元信号连接，所述显示装置信号输入端与所述控制处理单元信号输出端连接。2.根据权利要求1所述的凸轮机构复合型教具，其特征在于:所述检测装置包括:用于监测推杆的位移变化情况的位移传感器、用于监测推杆的速度变化情况的速度传感器、用于监测推杆的加速度变化情况的加速度传感器和用于动态监测推杆上升过程中推杆对机架导轨反作用力的变化情况的压力传感器，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器均安装设置于所述箱体外壁，所述压力传感器安装于机架导轨两侧； 所述教具还包括一顶置导轨，推杆I和推杆II均以可横向移动的方式与所述顶置导轨配合设置，所述顶置导轨以可随两推杆同步上下往复移动的方式设置于所述箱体，所述顶置导轨上分别设置有与位移传感器、速度传感器和加速度传感器一一对应的感应元件。3.根据权利要求2所述的凸轮机构复合型教具，其特征在于:所述控制处理单元包括:主机和从机，所述从机对应位移传感器、速度传感器、加速度传感器和压力传感器各设置一个，所述主机和四个所述从机采取串行多机通信的方式连接； 控制处理单元还包括一一对应每一从机设置的滤波放大电路和模数转换器，滤波放大电路输入端与对应传感器输出端连接，模数转换器输入端与滤波放大电路输出端连接，输出端与对应从机输入端连接。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡启国，向果，侯楠，秦锋，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：新型
国别省市：重庆;85