盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪，至少包括基座1、被测凸轮安装轴29、转盘2、直动导杆测杆5、摆动测杆8、精密位移传感器3、精密转角传感器32、驱动电机15和测控显示系统，通过精密位移传感器和精密转角传感器的数据变化分别与转轴转角传感器的数据变化分的函数关系，并实时绘制出精密位移传感器与转轴转角传感器的数据变化曲线、精密转角传感器与转轴转角传感器的数据变化曲线，即：示教凸轮轮廓相接触的从动件随凸轮工作角度变化的速度及加速度特性曲线。本实用新型专利技术可以通过转盘的反转，以及采用高精度传感器实现被测要素的测量，可以实现反转法盘形凸轮轮廓设计原理演示示教，并实时绘制出与示教凸轮轮廓相接触的从动件随凸轮工作角度变化的速度及加速度特性曲线。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪，主要应用于在机械原理课程教学过程中对对心盘形直动凸轮、偏心盘形直动凸轮、摆动凸轮等凸轮轮廓设计原理教学过程中的演示示教及其运动特性测量。
技术介绍
盘形凸轮在很多领域的机械设备中发挥了重要作用，凸轮轮廓的设计是满足机械设备要求的前提，在机械原理课程教学及机械设计工程师的培养过程中，凸轮设计是重要的知识环节，一直以来，反转法凸轮轮廓设计原理是也是教学中的一个难点。在国外的机械类课程教学中，除了课堂教学外，采用诸如教学示教仪、机械原理模型等教学手段，提高教学质量是很重要一环，而我国机械类课程的教学示教仪的发展相对比较落后，大部分知识只存在于理论层面或者只能通过三维软件进行动画演示，然后通过学生自己的想象来理解和接受机械专业知识，这样的教学方式，不但无法提起学生的学习兴趣，而且也拉远了学生和这些理论知识、专业课程所涉及到的机械机构设计原理之间的距离。为了提高机械原理中反转法设计凸轮轮廓的课堂教学效果，同时也为了让学习者深刻理解凸轮反转法的设计过程，盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪可以对对心直动及偏心凸轮轮廓反转生成过程、以及摆动凸轮轮廓反转生成过程进行示教演示，在进行凸轮轮廓设计示教的同时，通过相应的传感测试系统级计算机控制系统，进行相应的被示教凸轮的轮廓曲线、位移特性曲线、速度特性曲线及加速度特性曲线的显示，让学习者在学习时，快速直接掌握凸轮反转法设计原理。经专利检索发现:毛国勇等提出的中国专利号:ZL201010168065.9，名称为“避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法”，不涉及反转法凸轮轮廓设计原理演示示教；黄文生等提出的中国专利号:ZL 201010298489.7，名称为“对盘形凸轮进行精确轮廓测量及精确加工的方法”，该专利重点阐述的是盘形凸轮的数控加工方法及采用测量离散点的方法测量凸轮轮廓，仅仅只涉及到盘形凸轮的轮廓测量，也不涉及凸轮设计演示示教及反转法工作原理。经文献查询，目前还没有相应的示教教学仪器来来演示凸轮反转法的设计过程，实时测量凸轮运动特性的测量仪等均未出现相关的文献发表。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、方便便携又符合机械原理课程教学中反转法凸轮轮廓设计原理的凸轮轮廓设计原理示教仪，在进行凸轮轮廓设计示教的同时，通过测控系统实时输出被示教凸轮轮廓曲线、位移特性曲线、速度及加速度特性曲线，并可以用来进行盘形凸轮轮廓尺寸测量，满足机械原理课程教学过程中的采用反转法凸轮设计原理的设计理论教学需求，同时可以精密测量盘形的轮廓复杂几何形状，并绘制出凸轮的运动特性曲线，填补了采用反转法进行凸轮轮廓设计教学演示示教仪的教学仪器及凸轮运动特性测量的空白，机械原理课程教学中及在盘形凸轮轮廓精密测量中具有广泛的应用前景。本技术具体是通过以下技术方案来实现的:—种盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪，至少包括基座、被测凸轮安装轴、转盘、直动导杆测杆、摆动测杆、精密位移传感器、精密转角传感器、驱动电机和测控显示系统，所述转盘安装轴和被测凸轮安装轴分别通过左基座轴承和右基座轴承安装在基座上，所述驱动电机的电机输出轴通过电机轴键与转盘安装轴连接，所述转盘通过转盘安装轴承安装在转盘安装轴上，所述转盘与转盘安装轴承上分别设有对应且吻合的第一连接孔，连接销轴插入所述第一连接孔；被测凸轮安装在被测凸轮安装轴上，所述被测凸轮安装轴上安装轴向定位的轴定位键，所述联轴器通过联轴器连接螺栓与转盘安装轴连接，所述联轴器通过轴定位键定位；所述转盘上通过滑道固定螺钉固定直动导杆测杆安装梁，所述直动导杆测杆安装梁上设有水平滑槽，所述水平滑槽上固定竖直滑槽，所述竖直滑槽内安装直动导杆测杆，所述水平滑槽可以左右滑动调节直动导杆测杆安装梁的位置，所述直动导杆测杆可以在竖直滑槽内上下移动，所述直动导杆测杆通过直动导杆测杆复位弹簧安装在竖直滑槽内，且所述直动导杆测杆与被测凸轮接触，精密位移传感器与直动导杆测杆配合安装并测得直动导杆测杆位移量；所述摆动测杆安装在摆动连接杆上，所述摆动连接杆通过连接杆螺钉固定在转盘上，摆动测杆绕摆杆连接杆摆动且通过复位弹簧与被测凸轮接触，精密转角传感器配合摆动测杆安装且测量摆动测杆的摆动角度，所述转轴转角传感器配合转盘安装轴安装且测量转盘安装轴的转动角度；所述测控显示系统分别连接精密位移传感器、精密转角传感器和转轴转角传感器。优选地，穿过所述左基座轴承和转盘的端面且对应的位置分别设有第二连接孔，连接拨杆插入所述第二连接孔。优选地，穿过所述右基座轴承和被测凸轮安装轴对应的位置分别设有第三连接孔，凸轮轴连接销插入所述第三连接孔。优选地，所述测控显示系统获取精密位移传感器、精密转角传感器和转轴转角传感器的数据变化，得到精密位移传感器和精密转角传感器的数据变化分别与转轴转角传感器的数据变化分的函数关系，并实时绘制出精密位移传感器与转轴转角传感器的数据变化曲线、精密转角传感器与转轴转角传感器的数据变化曲线，即:示教凸轮轮廓相接触的从动件随凸轮工作角度变化的速度及加速度特性曲线。本技术产生的有益效果为:盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪结构简单、使用方便、测量精度高、通用性强，可以方便直观对盘形凸轮轮廓设计原理进行演示示教，符合反转法凸轮设计理论教学的要求，通过精密测量各种盘形凸轮的轮廓曲线及工作角度之间的关系，直观地实现被测凸轮在工作过程中的轮廓曲线测量及显示，同时可以实时分析及显示被测凸轮的特性曲线，可以应用于凸轮设计教学演示示教中，同时在盘形凸轮轮廓精密检测中也具有广泛的应用前景。【附图说明】图1为本技术的盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪的正视图；图2为本技术的本技术的盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪剖视图；图3 (a)、(b)为本技术盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪测控系统原理图；图4为本技术盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪被测凸轮轮廓曲线及特性曲线生成程序流程图。【具体实施方式】下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1、图2所示，一种盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪，至少包括基座1、被测凸轮安装轴29、转盘2、直动导杆测杆5、摆动测杆8、精密位移传感器3、精密转角传感器32、驱动电机15和测控显示系统，所述转盘安装轴23和被测凸轮安装轴29分别通过左基座轴承16和右基座轴承26安装在基座I上，驱动电机15通过安装螺钉12和连接法兰13固定在基座I上，所述驱动电机15的电机输出轴通过电机轴键14与转盘安装轴23连接，所述转盘2通过转盘安装轴承21安装在转盘安装轴23上，所述转盘2与转盘安装轴承21上分别设有对应且吻合的第一连接孔，连接销轴18插入所述第一连接孔；被测凸轮7安装在被测凸轮安装轴29上，所述被测凸轮安装轴29上安装轴向定位的轴定位键25，轴定位键2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘形凸轮轮廓设计教学示教及运动特性测量仪，其特征在于，至少包括基座（1）、被测凸轮安装轴（29）、转盘（2）、直动导杆测杆（5）、摆动测杆（8）、精密位移传感器（3）、精密转角传感器（32）、驱动电机（15）和测控显示系统，所述转盘安装轴（23）和被测凸轮安装轴（29）分别通过左基座轴承（16）和右基座轴承（26）安装在基座（1）上，所述驱动电机（15）的电机输出轴通过电机轴键（14）与转盘安装轴（23）连接，所述转盘（2）通过转盘安装轴承（21）安装在转盘安装轴（23）上，所述转盘（2）与转盘安装轴承（21）上分别设有对应且吻合的第一连接孔，连接销轴（18）插入 所述第一连接孔；被测凸轮（7）安装在被测凸轮安装轴（29）上，所述被测凸轮安装轴（29）上安装轴向定位的轴定位键（25），所述联轴器（31）通过联轴器连接螺栓（24）与转盘安装轴（23）连接，所述联轴器（31）通过轴定位键（25）定位；所述转盘（2）上通过滑道固定螺钉（19）固定直动导杆测杆安装梁（20），所述直动导杆测杆安装梁（20）上设有水平滑槽（6），所述水平滑槽（6）上固定竖直滑槽（4），所述竖直滑槽（4）内安装直动导杆测杆（5），所述水平滑槽（6）可以左右滑动调节直动导杆测杆安装梁（20）的位置，所述直动导杆测杆（5）可以在竖直滑槽（4）内上下移动，所述直动导杆测杆（5）通过直动导杆测杆复位弹簧（22）安装在竖直滑槽（4）内，且所述直动导杆测杆（5）与被测凸轮（7）接触，精密位移传感器（3）与直动导杆测杆（5）配合安装并测得直动导杆测杆（5）位移量；所述摆动测杆（8）安装在摆动连接杆（10）上，所述摆动连接杆（10）通过连接杆螺钉（11）固定在转盘（2）上，摆动测杆（8）绕摆杆连接杆（10）摆动且通过复位弹簧（9）与被测凸轮（7）接触，精密转角传感器（32）配合摆动测杆（8）安装且测量摆动测杆（8）的摆动角度，所述转轴转角传感器（30）配合转盘安装轴（23）安装且测量转盘安装轴（23）的转动角度；所述测控显示系统分别连接精密位移传感器（3）、精密转角传感器（32）和转轴转角传感器（30）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余震，杨丹，何明金，饶刚，解庆博，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42