一种盘形凸轮教具制造技术

本发明专利技术公开了一种盘形凸轮教具，包括机架，所述机架为长方体框形结构，自下而上通过横梁分为五层，直流电机设于机架第二层左侧，直流电机通过带轮传动将动力输出至位于机架第三层的主动轴，主动轴通过第一传动系统将动力传递至位于机架前方的从动件机构，主动轴通过第二传动系统将动力传递至贴于从动件机构外侧的反转法演示机构，主动轴通过第三传动系统将动力传递至位于机架上方的从动件运动规律演示机构，主动轴也可通过第四传动系统将动力从另一方向传递至从动件运动规律演示机构。本发明专利技术作为一种机械设计教具，将凸轮教学中关于凸轮轮廓设计的反转法原理、从动件运动规律的形成过程形象化，它功能多样，使用方便，具有教学推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械原理课程教具，具体是一种盘形凸轮教具。
技术介绍
教学课本所示凸轮机构的设计方法有两种：作图法和解析法设计凸轮轮廓曲线。但根据调查发现，即使是针对较为易学的作图法，学生也难以做到真正理解和掌握。问题出现的根源在于，学生不能直观地感受作图法所依据的原理，即相对运动原理，通常称为反转法。反转法的书面定义过于理论化：给整个由凸轮、机架、从动件组成的凸轮机构施以-ω时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。而公开号203773860U的中国专利，一种机械原理凸轮教具，虽然其通过色标传感器、单片机、机械手等实现了展示凸轮轮廓形成规律的过程，但由于其依赖于传感装置和信号处理，而不是机械装置，学生并不能透过此类教具最直观地感受到其背后的原理性知识，另外，此种教具还存在功能单一的问题，即不能通过已知凸轮轮廓，推出凸轮的从动件运动规律。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种盘形凸轮教具，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种盘形凸轮教具，包括机架，所述机架为长方体框形结构，自下而上通过横梁分为五层，直流电机设于机架第二层左侧，直流电机输出轴上的主动带轮和主动轴上的传动带轮构成带轮传动将动力传递至机架第三层的主动轴，主动轴两端由深沟球轴承b定位，所述主动轴通过第一传动系统将动力传递至位于机架前方的从动件机构，所述主动轴通过第二传动系统将将动力传递至位于从动件机构下方的反转法演示机构，所述主动轴通过第三传动系统将动力传递至位于机架上方的从动件运动规律演示机构，所述主动轴也可通过第四传动系统将动力从另一方向传递至从动件运动规律演示机构。本专利技术通过直流电机一个动力源即可实现多种传动效果，不同传动效果的组合即可满足多种教学需求，具有节能环保，集成化程度高的优点。进一步地，所述第一传动系统包括位于主动轴右侧的空心轴，所述主动轴上的齿轮b，所述空心轴上的齿轮f以及位于齿轮b和齿轮f之间并与齿轮b和齿轮f同时啮合的齿轮d，所述齿轮d通过齿轮架定位，齿轮架底座固定于纵向架于机架第二层的支撑底板上，支撑底板位置固定，所述空心轴长于主动轴，空心轴后端通过深沟球轴承支撑，前端通过固定在支撑底板上的空心轴支架支撑，空心轴支架支撑空心轴部分为轴套形状，空心轴上套有由紧固螺钉固定的后凸轮，后凸轮露出在机架前方。后凸轮露出在机架前方有利于机械设计教学过程中让学生们直观感受凸轮机构的构成。进一步地，所述从动件机构包括位于机架1顶部前方的滑轨a及相配合的可动滑套，可动滑套露出机架部分开有方形通孔，通孔中套有传动杆，传动杆可在可动滑套的方形通孔中上下移动，所述传动杆顶端设有笔尖套，笔尖套通过压簧和压簧螺栓与传动杆连接，笔尖套的圆形插笔口中笔头方向向后，所述传动杆的底部结构为U形，通过螺栓固定有滚子或平底或尖底或其他常见类型从动件，且从动件底部可与后凸轮形成高幅连接。传动杆顶端设有的笔尖套可以随着传动杆底部从动件与后凸轮的高幅连接上下移动，传动杆的底部结构设计可使多种常见类型的从动件与后凸轮形成高幅连接，让学生更全面地了解凸轮传动类型。进一步地，所述第二传动系统包括位于主动轴后端的齿轮c，位于空心轴内部的从动轴，以及从动轴上与齿轮c相啮合的齿轮e，所述从动轴长于空心轴，有部分露出于空心轴支架，所述第一传动系统和第二传动系统上的齿轮均与所连接的轴通过圆柱头螺钉a固定，所述第二传动系统中啮合齿轮的传动比与第一传动系统中啮合齿轮的传动比大小相等。因为第二传动系统中啮合齿轮的传动比与第一传动系统中啮合齿轮的传动比大小相等，又已知第一传动系统中的齿轮数目为二，第二传动系统中齿轮数目为三，因此两个传动系统的输出轴转速大小相等，方向相反，形象地还原了反转法原理的物理情景。进一步地，所述反转法演示机构包括后端与空心轴支架套筒形部分套合，前端与透明的图形绘图板相贴的前凸轮，前凸轮与从动轴通过紧定螺钉连接，前凸轮的形状大小与后凸轮一致，所述从动轴伸出图形绘图板部分套有从动件滑套，从动件滑套通过圆柱头螺钉c与从动轴固定，从动件滑套与从动轴配合的孔上方开有U形槽，槽内纵向插有U形滑杆，U形滑杆外侧设有固定的偏心笔装置，所述偏心笔装置为一L形块，偏心笔装置的横臂通过螺纹连接与U形滑杆连为一体，纵臂下方开有一孔，内插有可通过螺栓调节伸出量的画笔，画笔头方向朝向图形绘图板，所述U形滑杆顶端还设有偏心装置支架，所述偏心装置支架为L形结构，偏心装置支架的横臂通过紧定螺钉a连接U形滑杆，纵臂底部为U形结构，通过螺栓固定有滚子或平底或尖底或其他常见类型从动件，所述偏心笔装置上的画笔笔尖、反转法演示机构中的从动件和前凸轮接触点、从动件机构中的从动件与后凸轮的接触点在同一直线上。前凸轮和后凸轮大小一致，所述偏心笔装置上的画笔笔尖、反转法演示机构中的从动件和前凸轮接触点、从动件机构中的从动件与后凸轮的接触点在同一直线上的设计更高程度地还原了反转法原理的物理情景，假设从动件机构中的后凸轮的转速为ω，则随着反转法演示机构中的从动件贴着前凸轮一起以-ω转动时，偏心笔装置上的画笔笔尖在图形绘图板上所刻画的形状即为前凸轮也是后凸轮的轮廓形状。进一步地，所述第三传动系统包括位于机架1第五层由深沟球轴承a定位的左轴与右轴，同步带传动机构，齿形带传动机构，齿轮齿条传动机构，所述同步带传动机构中的两个同步带轮分别位于空心轴上和左轴上，所述齿形带传动机构中齿形带与左轴及右轴上的齿形带轮啮合，所述齿轮齿条传动机构中包括两个传动齿轮，所述两个传动齿轮分别与左轴、右轴花键联接，两个传动齿轮上设有与它们同时啮合的水平方向齿条a。通过已知后凸轮转动一周所需要的时间，只要控制第三传动系统中各传动机构的传动比，即可容易保证从动件规律画板在滑轨b上运动一行程的时间与后凸轮转动一周的时间相等。进一步地，所述的从动件运动规律演示机构包括连接在齿条a外侧的从动件规律画板，所述从动件规律画板内表面连有两个以上滚珠滑块，所述滚珠滑块的配套滑轨b设置在机架顶端靠前方第二根横梁前侧面，所述从动件规律画板在滑轨b上运动一行程的时间与后凸轮转动一周的时间相等。通过控制直流电机在一定时间范围内的正反转，即可实现从动件规律画板向左右两个方向的行程运动，又由于从动件规律画板与随着凸轮机构上下移动的画笔摩擦，画笔在从动件规律画板上留下的曲线即为从动件运动规律曲线。进一步地，所述第四传动系统包括位于机架第三层空心轴右侧的摆杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘形凸轮教具，包括机架(1)，其特征在于，所述机架(1)为长方体框形结构，自下而上通过横梁分为五层，直流电机(23)设于机架(1)第二层左侧，直流电机(23)输出轴上的主动带轮(50)和主动轴(48)上的传动带轮(47)构成带轮传动将动力传递至机架(1)第三层的主动轴(48)，主动轴(48)两端由深沟球轴承b(49)定位，所述主动轴(48)通过第一传动系统将动力传递至位于机架(1)前方的从动件机构，所述主动轴(48)通过第二传动系统将将动力传递至位于从动件机构下方的反转法演示机构，所述主动轴(48)通过第三传动系统将动力传递至位于机架1上方的从动件运动规律演示机构，所述主动轴(48)也可通过第四传动系统将动力从另一方向传递至从动件运动规律演示机构。

【技术特征摘要】
1.一种盘形凸轮教具，包括机架(1)，其特征在于，所述机架(1)为长方体框形结
构，自下而上通过横梁分为五层，直流电机(23)设于机架(1)第二层左侧，直流电机
(23)输出轴上的主动带轮(50)和主动轴(48)上的传动带轮(47)构成带轮传动将动
力传递至机架(1)第三层的主动轴(48)，主动轴(48)两端由深沟球轴承b(49)定位，
所述主动轴(48)通过第一传动系统将动力传递至位于机架(1)前方的从动件机构，所
述主动轴(48)通过第二传动系统将将动力传递至位于从动件机构下方的反转法演示机构，
所述主动轴(48)通过第三传动系统将动力传递至位于机架1上方的从动件运动规律演示
机构，所述主动轴(48)也可通过第四传动系统将动力从另一方向传递至从动件运动规律
演示机构。
2.根据权利要求1所述的一种盘形凸轮教具，其特征在于，所述第一传动系统包括位
于主动轴(48)右侧的空心轴(46)，所述主动轴(48)上的齿轮b(30)，所述空心轴(46)
上的齿轮f(37)以及位于齿轮b(30)和齿轮f(37)之间并与齿轮b(30)和齿轮f(37)
同时啮合的齿轮d(33)，所述齿轮d(33)通过齿轮架(32)定位，齿轮架(32)底座固
定于纵向架于机架(1)第二层的支撑底板(38)上，支撑底板(38)位置固定，所述空
心轴(46)长于主动轴(48)，空心轴(46)后端通过深沟球轴承支撑，前端通过固定在
支撑底板(38)上的空心轴支架(26)支撑，空心轴支架(26)支撑空心轴(46)部分为
轴套形状，空心轴(46)上套有由紧固螺钉固定的后凸轮(44)，后凸轮(44)露出在机
架(1)前方。
3.根据权利要求1所述的一种盘形凸轮教具，其特征在于，所述从动件机构包括位于
机架(1)顶部前方的滑轨a(7)及相配合的可动滑套(6)，可动滑套(6)露出机架(1)
部分开有方形通孔，通孔中套有传动杆(52)，传动杆(52)可在可动滑套(6)的方形通
孔中上下移动，所述传动杆(52)顶端设有笔尖套(27)，笔尖套(27)通过压簧(28)
和压簧螺栓(29)与传动杆(52)连接，笔尖套(27)的圆形插笔口中笔头方向向后，所
述传动杆(52)的底部结构为U形，通过螺栓固定有滚子或平底或尖底或其他常见类型从
动件，且从动件底部可与后凸轮(44)形成高幅连接。
4.根据权利要求1所述的一种盘形凸轮教具，其特征在于，所述第二传动系统包括位
于主动轴(48)后端的齿轮c(31)，位于空心轴(46)内部的从动轴(43)，以及从动轴(43)
上与齿轮c(31)相啮合的齿轮e(36)，所述从动轴(43)长于空心轴(46)，有部分露出于空心
轴支架(26)，所述第一传动系统和第二传动系统上的齿轮均与所连接的轴通过圆柱头螺钉
a(10)固定，所述第二传动系统中啮合齿轮的传动比与第一传动系统中啮合齿轮的传动比
大小相等。
5.根据权利要求1所述的一种盘形凸轮教具，其特征在于，所述反转法演示机构包括
后端与空心轴支架(26)套筒形部分套合，前端与透明的图形绘图板(19)相贴的前凸轮
(45)，前凸轮(45)与从动轴(43)通过紧定螺钉连接，前凸轮(45)的形状大小与后凸轮(44)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鉴昆，杨礼康，张斌才，蒋堡梁，钟杰，
申请(专利权)人：黄鉴昆，浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33