凸轮解析仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种凸轮解析仪，本实用新型包括机架、主传动部件、固定圆盘、平动板、同步带张紧机构、偏心机构、从动件机构、压力角测量机构和接触头；本实用新型几乎涵盖了所有与凸轮有关的知识点。本实用新型能轮绘制出成型凸轮的运动曲线；能从从动件位移线图绘制出对应的凸轮；能测量出成型凸轮轮廓上没一点的压力角，并能找到最大压力角的大小，及其对应的位置。绘制从动件位移线图时实现了从动件头部形状可变换、可绘制任意形状凸轮的运动曲线图，凸轮转角、基圆尺寸、回程角、去程角、远休止角、近休止角等参数可读，可改变从动件的偏置距离绘制不同偏执下的凸轮运动线图。大大加深了学生对凸轮的理解，方便了教学，提高了教学质量。
【专利说明】凸轮解析仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种教具，具体涉及一种凸轮解析仪。
【背景技术】
[0002]针对同学们学习《机械原理》吃力费时，概念不清，效率低下的现状，我们深入分析了有关机械原理的有关难点，就《机械原理》中《凸轮机构及其设计》这一章设计一款有关凸轮的教学用具，教师可用它来作为教具，讲解有关凸轮部分的机械原理课知识，也可以用来作为实验用具，旨在让同学们更加轻松地学习《机械原理》这门课，加深对相应知识点的理解和掌握，让学习过程变得真实可感、形象生趣，节省同学们的宝贵时间，提高学习效率。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种一种凸轮解析仪。
[0004]本实用新型一种凸轮解析仪，包括机架、主传动部件、固定圆盘、平动板、同步带张紧机构、偏心机构、从动件机构、压力角测量机构和接触头；
[0005]所述机架由一块底板、一块后板和一块前板组成；前板长度小于后板长度；前板和后板相互平行，且都垂直固定在底板上；在后板高于前板的位置设置有光轴导轨固定架，光轴导轨固定架上水平设置两根相互平行的光轴导轨；
[0006]所述主传动部件包括手摇柄、主动齿轮、从动齿轮、下同步带轮、上同步带轮、同步带、变速齿轮和齿条；
[0007]所述的手摇柄通过传动轴固定在后板的外侧，传动轴的末端设置一个变速齿轮，变速齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮、下同步带轮同轴设置在前板和后板之间，下同步带轮通过同步带带动上同步带轮，上同步带轮与从动齿轮同轴设置，从动齿轮与水平设置的齿条啮合，所述的变速齿轮与主动齿轮的齿数比为1:3 ;
[0008]所述固定圆盘上刻有刻度，与主动齿轮、下同步带轮同轴设置，并设置在前板的外侦牝固定圆盘的圆心处设有圆柱形凸台，凸台的左右两边分别开有一个螺纹孔；
[0009]所述平动板为一块矩形板，其宽度小于前板的宽度，通过两个直线轴承设置在两根光轴导轨上；平动板的左右两边分别开有两个螺纹孔，压板通过四个锁紧螺钉与平动板上的四个螺纹孔配合连接，所述的压板为U形板，压板的底端开有一个矩形槽，矩形槽内设置有一根与平动板固定连接的限位条，在压板的左右两边刻有刻度；
[0010]所述同步带张紧机构包括滚动轴、两根弹簧和固定架；前板和后板之间开有两个对应的弧形槽，滚动轴的两端架在两个弧形槽上，滚动轴的两端分别与一根弹簧的一端固定连接，所述的固定架为一个固定轴固定在前板和后板之间，两个弹簧的另一端固定在固定架上，所述的滚动轴通过弹簧的拉力压紧在同步带上；
[0011]所述偏心机构包括两根直线导轨、两块滑块、锁紧板和固定板，所述的两根直线导轨相互平行并固定在前板上，两根直线导轨上分别设有一个滑块，两块滑块通过固定板连接，锁紧板设置在固定板和前板之间，并固定在固定板上，其中一根直线导轨下方刻有刻度；
[0012]所述从动件机构包括一个固定滑块、一条自由直线导轨、一个上固定架、下固定架；
[0013]所述的固定滑块固定设置在固定板上，自由直线导轨与固定滑块配合连接，自由直线导轨的上端设置一个上固定架，上固定架上开有一个与平动板垂直安装孔，安装孔外侧设置一个锁紧螺栓，自由直线导轨的下端设置一个下固定架，所述的下固定架上开有三个圆柱磁头安装孔；三个圆柱磁头安装孔的下方开有一个与固定圆盘垂直的安装孔，安装孔外侧设置一个锁紧螺栓；
[0014]所述的压力角测量机构包括刻度盘、动滚子、定滚子、实时指针、最大压力角指针、大轴、小轴和连接件；
[0015]所述的大轴与连接件固定连接，定滚子设置在大轴上，所述的刻度盘为半圆形，并与大轴固定连接，刻度盘上方依次设置最大压力角指针和实时指针，最大压力角指针的固定端与大轴过盈连接，但加力可以拨动，最大压力角指针的末端设有一凸起，实时指针上开有一个通孔，实时指针通过该通孔与大轴活动连接，实时指针的末端与小轴的一端固定连接，小轴的另一端设置一动滚子，所述的动滚子和定滚子的表面最近距离为凸轮上的限位槽与凸轮的外轮廓的最短距离；所述的连接件上设有三个圆柱磁头，三个的圆柱磁头与下固定架上的三个圆柱磁头安装孔匹配；
[0016]接触头上设有三个的圆柱磁头，接触头上的三个的圆柱磁头与下固定架上的三个圆柱磁头安装孔匹配。
[0017]所述的接触头包括平底型接触头、滚子型接触头和尖顶型接触头。
[0018]有益效果:与现有教具相比，本实用新型几乎涵盖了所有与凸轮有关的知识点。本实用新型能轮绘制出成型凸轮的运动曲线；能从从动件位移线图绘制出对应的凸轮；能测量出成型凸轮轮廓上没一点的压力角，并能找到最大压力角的大小，及其对应的位置。绘制从动件位移线图时实现了从动件头部形状可变换、可绘制任意形状凸轮的运动曲线图，凸轮转角、基圆尺寸、回程角、去程角、远休止角、近休止角等参数可读，可改变从动件的偏置距离绘制不同偏执下的凸轮运动线图。大大加深了学生对凸轮的理解，方便了教学，提高了教学质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的主视图；
[0020]图2为本实用新型的侧视图；
[0021]图3为本实用新型绘制凸轮运动线图时的主视图；
[0022]图4为本实用新型绘制凸轮廓线时的主视图；
[0023]图5-1为尖顶型连接件31-1的结构示意图；
[0024]图5-2为滚子型连接件31-2的结构示意图；
[0025]图5-3为平底型连接件31-3的结构示意图；
[0026]图6-1为滚子型连接件31-2的主视图；
[0027]图6-2为滚子型连接件31-2的轴测图；
[0028]图6-3为下接头的主视图；
[0029]图7为本实用新型测量压力角时的主视图；
[0030]图8为本实用新型压力角的测量机构的轴测图；
[0031]图9为同步带张紧机构的示意图；
[0032]图10为主传动机构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本实用新型实施例作详细说明。
[0034]如图1、图2所示，本实用新型一种凸轮解析仪，包括机架、主传动部件、固定圆盘
1、平动板22、同步带张紧机构、偏心机构、从动件机构、压力角测量机构和接触头；
[0035]所述机架由一块底板12、一块后板13和一块前板34组成；前板34长度小于后板13长度；前板34和后板13相互平行，且都垂直固定在底板12上；在后板13高于前板34的位置设置有光轴导轨固定架4，光轴导轨固定架4上水平设置两根相互平行的光轴导轨3 ；
[0036]如图10所示，所述主传动部件包括手摇柄14、主动齿轮33、从动齿轮27、下同步带轮16、上同步带轮18、同步带17、变速齿轮15和齿条19 ；
[0037]所述的手摇柄14通过传动轴固定在后板13的外侧，传动轴的末端设置一个变速齿轮15，变速齿轮15与主动齿轮33啮合，主动齿轮33、下同步带轮16同轴设置在前板34和后板13之间，下同步带轮16通过同步带17带动上同步带轮18,上同步带轮18与从动齿轮27同轴设置，从动齿轮27与水平设置的齿条19啮合，所述的变速齿轮15与主动齿轮33的齿数比为1:3 ；
[0038]所述固定圆盘I上刻有刻度，与主动齿轮33、下同步带轮16同轴设置，并设置在前板34的外侧，固定圆盘I的圆心处设有圆柱形凸台11，凸台11的左右两边分别开有一个螺纹孔；
[0039]所述平动板22为一块矩形板,其宽度小于前板34的宽度,通过两个直线轴承21设置在两根光轴导轨3上；平动板22的左右两边分别开有两个螺纹孔，压板5通过四个锁紧螺钉6与平动板上的四个螺纹孔配合连接，所述的压板5为U形板，压板5的底端开有一个矩形槽，矩形槽内设置有一根与平动板22固定连接的限位条7，在压板5的左右两边刻有刻度；
[0040]如图9所示，所述同步带张紧机构包括滚动轴46、两根弹簧48和固定架49 ;前板34和后板13之间开有两个对应的弧形槽47，滚动轴46的两端架在两个弧形槽47上，滚动轴46的两端分别与一根弹簧48的一端固定连接，所述的固定架49为一个固定轴固定在前板34和后板13之间，两个弹黃48的另一端固定在固定架49上,所述的滚动轴46通过弹簧48的拉力压紧在同步带17上；
[0041]所述偏心机构包括两根直线导轨8、两块滑块26、锁紧板2和固定板28，所述的两根直线导轨8相互平行并固定在前板34上，两根直线导轨8上分别设有一个滑块26，两块滑块26通过固定板28连接，锁紧板2设置在固定板28和前板34之间，并固定在固定板28上，其中一根直线导轨8下方刻有刻度；
[0042]所述从动件机构包括一个固定滑块29、一条自由直线导轨25、一个上固定架23、下固定架30 ；
[0043]所述的固定滑块29固定设置在固定板28上，自由直线导轨25与固定滑块29配合连接，自由直线导轨25的上端设置一个上固定架23，上固定架23上开有一个与平动板垂直安装孔，安装孔外侧设置一个锁紧螺栓，自由直线导轨25的下端设置一个下固定架30，如图6-3所示，所述的下固定架30上开有三个圆柱磁头安装孔44 ;三个圆柱磁头安装孔44的下方开有一个与固定圆盘I垂直的安装孔，安装孔外侧设置一个锁紧螺栓；
[0044]如图7、图8所示，所述的压力角测量机构包括刻度盘38、动滚子42、定滚子41、实时指针37、最大压力角指针39、大轴36、小轴35和连接件40 ；
[0045]所述的大轴36与连接件40固定连接，定滚子41设置在大轴36上，所述的刻度盘38为半圆形，并与大轴36固定连接，刻度盘38上方依次设置最大压力角指针39和实时指针37，最大压力角指针39的固定端与大轴36过盈连接，但加力可以拨动，最大压力角指针39的末端设有一凸起，实时指针37上开有一个通孔，实时指针37通过该通孔与大轴36活动连接，实时指针37的末端与小轴35的一端固定连接，小轴35的另一端设置一动滚子42，所述的动滚子42和定滚子41的表面最近距离为凸轮32上的限位槽与凸轮32的外轮廓的最短距离；所述的连接件40上设有三个圆柱磁头45，三个的圆柱磁头45与下固定架30上的三个圆柱磁头安装孔44匹配；
[0046]如图6-1、图6-2所示，接触头31上设有三个的圆柱磁头45，接触头31上的三个的圆柱磁头45与下固定架30上的三个圆柱磁头安装孔44匹配；
[0047]如图5-1、5-2、5_3所示，所述的接触头31包括平底型接触头31_3、滚子型接触头31-2和尖顶型接触头31-1。
[0048]如图3所示，绘制凸轮运动线图:
[0049]①选取所需型号的凸轮32，将凸轮32由固定圆盘I中间的圆形凸台11定位、通过锁紧螺栓与固定圆盘I上的螺纹孔配合旋紧；
[0050]②选取所需的接触头31，将滚子接触头31-2装在竖直自由直线导轨25下固定架30上，接触头31与凸轮32抵住；
[0051]③在上固定架23上的安装孔内夹上画笔，并通过锁紧螺栓锁紧。
[0052]④调节偏心装置上的锁紧螺栓9，左右移动固定板28所连接的两个滑块26，达到偏心的目的的刻度处，拧紧锁紧螺栓9。
[0053]⑤将平动板22移到最右端，调节压板5松紧，在平动板22与调节压板5之间夹上画纸。
[0054]⑥转动手轮14，带动变速齿轮15，从而带动与变速齿轮15啮合的主动齿轮33，主动齿轮33、下同步带轮16、固定圆盘I同轴固定，主动齿轮33转动带动下同步带轮16、固定圆盘I转动，下同步带轮16通过同步带17带动上同步带轮18转动,上同步带轮18与从动齿轮27同轴固定，从而带动从动齿轮27转动，从动齿轮27与齿条19啮合，从而带动齿条19以及和齿条19固定连接的平动板22左右平动。
[0055]转动手轮14，通过上述的一系列传动机构直至固定圆盘I转动一周，凸轮32运动曲线便绘制完成。
[0056]如图4所示，绘制凸轮廓线:
[0057]①将平动板22移动到最右端。
[0058]②在固定圆盘I上装上圆形画纸，用压片压紧，再用固定螺栓固定。所述画纸中心及中心两边各有一个圆孔，可与圆盘上的凸台11及凸台11两边的螺纹孔配合。所述压片中心及中心两边各有一个圆孔，可与固定圆盘I上的凸台11及凸台两边的螺纹孔配合。将画纸由固定圆盘I中间的圆形凸台11定位、通过锁紧螺栓与固定圆盘I上的螺纹孔配合旋紧；
[0059]③将画笔固定在下固定架30的安装孔内，并通过锁紧螺栓锁紧；
[0060]④松开压板5两侧的螺栓6，使压板5与平动板22分开一定的距离，在压板5与平动板22之间插入运动线图板51，根据压板5两端的刻度上下调节运动线图板51至所需的位置，拧紧两侧螺栓6，固定住运动线图板51。所述的运动图线板51上开有凸轮的运动图线槽；
[0061]⑤在上固定架23上固定滚子头，所述的滚轮头包括一根固定杆和一个轴承，所述的轴承固定在固定杆的一个末端；使滚子头端部的轴承深入到运动线图板上的运动图线槽里，固定杆设置在上固定架上的安装孔内，并通过锁紧螺栓锁紧。
[0062]⑥转动手轮14，带动变速齿轮15，从而带动与变速齿轮15啮合的主动齿轮33，主动齿轮33、下同步带轮16、固定圆盘I同轴固定，主动齿轮33转动带动下同步带轮16、固定圆盘I转动，下同步带轮16通过同步带17带动上同步带轮18转动,上同步带轮18与从动齿轮27同轴固定，从而带动从动齿轮27转动，从动齿轮27与齿条19啮合，从而带动齿条19以及和齿条19固定连接的平动板22左右平动。
[0063]转动手轮14，通过上述的一系列传动机构直至固定圆盘I转动一周，凸轮廓线便绘制完成。
[0064]3、压力角的测量:
[0065]①选取所需型号的凸轮32，所述凸轮32沿外轮廓开有一个限位槽；将凸轮32由固定圆盘I中间的圆形凸台11定位、通过锁紧螺栓与固定圆盘I上的螺纹孔配合旋紧。
[0066]②将压力角测量机构通过连接件40固定在下固定架30上，使动滚子42深入凸轮32轮廓处限位槽中并与限位槽靠外一侧的边相切，使定滚子41与凸轮32外轮廓相切，达到动滚子42与定滚子41正好夹住凸轮32外轮廓与限位槽之间的凸轮边缘凸起部分的目的；
[0067]③调节偏心装置上的锁紧螺栓9，左右移动固定板28所连接的两个滑块26，达到偏心的目的的刻度处，拧紧锁紧螺栓9。
[0068]④转动手轮14，使固定圆盘I和凸轮32转动一圈，观察实时指针37的摆动角度记下凸轮轮廓上所需位置的角度；观察最大压力角指针39停留的位置，从刻度盘38上读出最大压力角的大小。
【权利要求】
1.凸轮解析仪，包括机架、主传动部件、固定圆盘、平动板、同步带张紧机构、偏心机构、从动件机构、压力角测量机构和接触头； 其特征在于:所述机架由一块底板、一块后板和一块前板组成；前板长度小于后板长度；前板和后板相互平行，且都垂直固定在底板上；在后板高于前板的位置设置有光轴导轨固定架，光轴导轨固定架上水平设置两根相互平行的光轴导轨； 所述主传动部件包括手摇柄、主动齿轮、从动齿轮、下同步带轮、上同步带轮、同步带、变速齿轮和齿条； 所述的手摇柄通过传动轴固定在后板的外侧，传动轴的末端设置一个变速齿轮，变速齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮、下同步带轮同轴设置在前板和后板之间，下同步带轮通过同步带带动上同步带轮，上同步带轮与从动齿轮同轴设置，从动齿轮与水平设置的齿条啮合，所述的变速齿轮与主动齿轮的齿数比为1:3 ; 所述固定圆盘上刻有刻度，与主动齿轮、下同步带轮同轴设置，并设置在前板的外侧，固定圆盘的圆心处设有圆柱形凸台，凸台的左右两边分别开有一个螺纹孔； 所述平动板为一块矩形板，其宽度小于前板的宽度，通过两个直线轴承设置在两根光轴导轨上；平动板的左右两边分别开有两个螺纹孔，压板通过四个锁紧螺钉与平动板上的四个螺纹孔配合连接，所述的压板为U形板，压板的底端开有一个矩形槽，矩形槽内设置有一根与平动板固定连接的限位条，在压板的左右两边刻有刻度； 所述同步带张紧机构包括滚动轴、两根弹簧和固定架；前板和后板之间开有两个对应的弧形槽，滚动轴的两端架在两个弧形槽上，滚动轴的两端分别与一根弹簧的一端固定连接，所述的固定架为一个固定轴固定在前板和后板之间，两个弹簧的另一端固定在固定架上，所述的滚动轴通过弹簧的拉力压紧在同步带上； 所述偏心机构包括两根直线导轨、两块滑块、锁紧板和固定板，所述的两根直线导轨相互平行并固定在前板上，两根直线导轨上分别设有一个滑块，两块滑块通过固定板连接，锁紧板设置在固定板和前板之间，并固定在固定板上，其中一根直线导轨下方刻有刻度；所述从动件机构包括一个固定滑块、一条自由直线导轨、一个上固定架、下固定架；所述的固定滑块固定设置在固定板上，自由直线导轨与固定滑块配合连接，自由直线导轨的上端设置一个上固定架，上固定架上开有一个与平动板垂直安装孔，安装孔外侧设置一个锁紧螺栓，自由直线导轨的下端设置一个下固定架，所述的下固定架上开有三个圆柱磁头安装孔；三个圆柱磁头安装孔的下方开有一个与固定圆盘垂直的安装孔，安装孔外侧设置一个锁紧螺栓； 所述的压力角测量机构包括刻度盘、动滚子、定滚子、实时指针、最大压力角指针、大轴、小轴和连接件； 所述的大轴与连接件固定连接，定滚子设置在大轴上，所述的刻度盘为半圆形，并与大轴固定连接，刻度盘上方依次设置最大压力角指针和实时指针，最大压力角指针的固定端与大轴过盈连接，但加力可以拨动，最大压力角指针的末端设有一凸起，实时指针上开有一个通孔，实时指针通过该通孔与大轴活动连接，实时指针的末端与小轴的一端固定连接，小轴的另一端设置一动滚子，所述的动滚子和定滚子的表面最近距离为凸轮上的限位槽与凸轮的外轮廓的最短距离；所述的连接件上设有三个圆柱磁头，三个的圆柱磁头与下固定架上的三个圆柱磁头安装孔匹配； 接触头上设有三个的圆柱磁头，接触头上的三个的圆柱磁头与下固定架上的三个圆柱磁头安装孔匹配。
2.根据权利要求1所述的凸轮解析仪，其特征在于:所述的接触头包括平底型接触头、滚子型接触头和尖顶型接触头。
【文档编号】G09B25/02GK204102450SQ201420535638
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】樊志华, 倪孝杰, 李韵声, 雷幸义 申请人:杭州电子科技大学