机械凸轮教学演示装置及演示方法与流程

本发明涉及机械教学演示领域，具体讲是一种机械凸轮教学演示装置及演示方法。

背景技术：

随着社会的发展，科技的进步，教学已经成为我们首要的任务，只有培养出一批一批的优秀人才，才得以将各行各业发展得更广；目前在机械课程教学中，凸轮教学属于重点领域，为了得以让学员明白其中的过程，凸轮演示属于必不可少的，怎样选择合适的演示装置显得尤为重要。

经过检索发现，专利号CN201420237422.6的实用新型公开了一种双向凸轮演示装置，包括支架/用于转动装置的手轮、与手轮连接的转轴、转轴上前后分布的两组锥齿轮、滑块、滑块轨道、轨迹板固定组件和凸轮固定轴。有益效果在于可实际演示尖顶推杆、平底推杆、摆杆作用于凸轮上生成行程曲线的过程，其中尖顶推杆、平底推杆和摆杆在使用中固定于笔头固定夹上。通过手动方式可随时中止绘制行程曲线并进行曲线分析。可改变偏心距对比多条曲线的差异及产生原因，操作自由、灵活。

专利号CN201410720823.1的发明涉及一种凸轮演示装置,可以快速画出凸轮装置中移动从动件运动曲线，并且可以根据已有的运动曲线来反向画出凸轮理论轮廓线。本发明将凸轮机构从动件的运动通过机构运动传递分解成水平方向和竖直方向来生成运动规律曲线，并且通过跟踪从动件位移曲线，反向传递运动来画出凸轮理论轮廓线。

然而，目前关于凸轮的教学方式还比较单一，往往是通过教科书例题和平面图形来演示，静态的平面图形演示比较抽象，学生难以理解凸轮机构中从动件的运动规律以及凸轮轮廓曲线生成过程。在教师讲解的过程中很难通过纯手工方式精确的画出从动件运动曲线和凸轮的轮廓曲线，而且演示过程较费时。有时教师会通过CAD来演示运动曲线和轮廓线的生成过程，这也就需要一定的画图技巧，并且需要配备装有CAD类软件的电脑。有时教师会通过一些动画来演示凸轮机构，但动画模型和实物存在一定的差异，不利于建立相关的机械概念。而实验室的凸轮仪器往往比较笨重，功能单一，达不到教学效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于在此提供一种机械凸轮教学演示装置及演示方法；该装置具有设计合理、结构简单、使用方便等优点，通过使用能够很方便的完成凸轮的演示，并且通过传感器获得凸轮在旋转过程中的特性，该特性可以通过外接显示器显示出来，便于使用者的参考和学习。

本发明是这样实现，构造一种机械凸轮教学演示装置，该装置包括试验台、单相电容电机、大V带轮、小V带轮、主轴、转盘、凸轮、推杆、柔性弹簧和安装于传感器套筒的传感器；

所述单相电容电机位于试验台的试验台桌面的下方，该单相电容电机的电机轴与小V带轮连接，小V带轮再通过皮带与大V带轮连接；

所述主轴分为左轴A和左轴B，左轴A和左轴B通过右套筒连接，并通过两个轴承支座安装于试验台桌面上；所述转盘和凸轮安装于左轴B上；

所述凸轮与安装于推杆前端的推杆轴承匹配，其中推杆通过两个支撑座安装，并在两个支撑座之间安装有与推杆匹配的固定块，该固定块与后侧支座之间安装有柔性弹簧，该固定块通过连接件与传感器推杆连接，传感器推杆与传感器套筒匹配，传感器套筒通过传感器下支座安装于试验台桌面上。

本发明设计合理，结构简单，使用方便，能够很方便的完成凸轮的演示，并且通过传感器获得凸轮在旋转过程中的特性，并将该特性可以通过外接显示器显示出来，便于使用者的参考和学习。

本发明通过合理的设计单相电容电机，将单相电容电机通过支架固定于试验台桌面下方，并采用大V带轮和小V带轮配合，让传动更加稳定可靠，从而让左轴A和左轴B转动的更加平稳可靠。

本发明通过合理的设计传感部分，如所述凸轮与安装于推杆前端的推杆轴承匹配，其中推杆通过两个支撑座安装，并在两个支撑座之间安装有与推杆匹配的固定块，该固定块与后侧支座之间安装有柔性弹簧，该固定块通过连接件与传感器推杆连接，传感器推杆与传感器套筒匹配，传感器套筒通过传感器下支座安装于试验台桌面；通过设计柔性弹簧，使得传感器推杆能够及时的复位，对凸轮的特征获取更加精确。

作为上述技术方案的改进，

所述机械凸轮教学演示装置，还包括圆柱凸轮，该圆柱凸轮通过套筒与左轴B连接，该圆柱凸轮通过轴承支座支撑安装。

作为上述技术方案的改进，

所述机械凸轮教学演示装置，所述试验台下方还设置有两个通过合页连接的门体。

作为上述技术方案的改进，

所述机械凸轮教学演示装置，所述试验台桌面包括不锈钢桌板面和位于不锈钢桌板面上的耐磨层。

作为上述技术方案的改进，

所述机械凸轮教学演示装置，耐磨层采用普通钢板作为主体结构；在所述的普通钢板的表面上，设有一层堆焊耐磨层；所述的堆焊耐磨层的材料为过共晶高铬合金；所述的普通钢板的材料为Q235或16Mn。

采用上述耐磨层，其耐磨性比低碳钢高，使其能够提高试验台桌面2的使用寿命，降低了设备的维修费用及其他损失等。

作为上述技术方案的改进，

所述机械凸轮教学演示装置，还包括轴承支座A和轴承支座B，轴承支座A和轴承支座B内设置有轴承，轴承内设置有耐磨圈。

作为上述技术方案的改进，

所述机械凸轮教学演示装置，所述耐磨圈的材质采用以Mn和Cr合金元素组成的高锰合金钢顺磁性材料，其重量百分含量如下：C：0.8-0.9％；Si：0.8-0.9％；Cr：2-3％；Mn：12-15％；S：≤0.03％；P：≤0.06％；余量为Fe。

采用耐磨圈后，提高了内部的耐冲击性和耐磨性，延长了轴承支座A和轴承支座B整体的使用寿命，减少了维护和更换频率，避免了对设备正常运行带来的影响。

本发明提供一种机械凸轮教学演示方法，按照如下进行；通过外接电源为单相电容电机供电，在单相电容电机得到电后，电机转动，通过单相电容电机的电机轴转动，带动小V带轮；小V带轮通过皮带带动大V带轮转动，大V带轮的转动，带动左轴A和左轴B转动，从而带动安装于左轴B的转盘和凸轮转动；在凸轮的转动使得推杆轴承的移动，从而使得推杆移动，最终实现固定块带动连接件和传感器推杆移动，最终传感器将凸轮的运动特性显示于外接显示器，便于使用者的解读和学习。

本发明具有如下优点：本发明通过改进提供一种机械凸轮教学演示装置及演示方法；该装置具有设计合理、结构简单、使用方便等优点，具体为；

优点1：本发明包括试验台、单相电容电机、大V带轮、小V带轮、主轴、转盘、凸轮、推杆、柔性弹簧和安装于传感器套筒的传感器；其整体设计合理，结构简单，使用方便，能够很方便的完成凸轮的演示，并且通过传感器获得凸轮在旋转过程中的特性，并将该特性通过外接显示器显示出来，便于使用者的参考和学习。

优点2：本发明通过合理的设计单相电容电机，将单相电容电机通过支架固定于试验台桌面下方，并采用大V带轮和小V带轮配合，让传动更加稳定可靠，从而让左轴A和左轴B转动的更加平稳可靠。

优点3：本发明通过合理的设计传感部分，如所述凸轮与安装于推杆前端的推杆轴承匹配，其中推杆通过两个支撑座安装，并在两个支撑座之间安装有与推杆匹配的固定块，该固定块与后侧支座之间安装有柔性弹簧，该固定块通过连接件与传感器推杆连接，传感器推杆与传感器套筒匹配，传感器套筒通过传感器下支座安装于试验台桌面；通过设计柔性弹簧，使得传感器推杆能够及时的复位，对凸轮的特征获取更加精确。

优点4：本发明通过合理的设计试验台，将试验台下部设计有两个通过合页连接主体的门，方便了使用者对单相电容电机的安装和调整，同时也将传动部件调整到合适的高度，避免使用者弯腰，工作不便等。

优点5：本发明所述机械凸轮教学演示装置，所述试验台桌面包括不锈钢桌板面和位于不锈钢桌板面上的耐磨层；耐磨层采用普通钢板作为主体结构；在所述的普通钢板的表面上，设有一层堆焊耐磨层；所述的堆焊耐磨层的材料为过共晶高铬合金；所述的普通钢板的材料为Q235或16Mn。采用上述耐磨层，其耐磨性比低碳钢高，使其能够提高试验台桌面2的使用寿命，降低了设备的维修费用及其他损失等。

优点6：本发明所述机械凸轮教学演示装置，还包括轴承支座A和轴承支座B，轴承支座A和轴承支座B内设置有轴承，轴承内设置有耐磨圈；所述耐磨圈的材质采用以Mn和Cr合金元素组成的高锰合金钢顺磁性材料，其重量百分含量如下：C：0.8-0.9％；Si：0.8-0.9％；Cr：2-3％；Mn：12-15％；S：≤0.03％；P：≤0.06％；余量为Fe。采用耐磨圈后，提高了内部的耐冲击性和耐磨性，延长了轴承支座A和轴承支座B整体的使用寿命，减少了维护和更换频率，避免了对设备正常运行带来的影响。

附图说明

图1是本发明上端部分示意图

图2是本发明的主视图

图3是本发明的侧视图

图4是本发明的俯视图

图5是图2中A-A的剖视图

图6是图2中B-B的剖视图

图7是本发明门体位置示意图

图8是本发明耐磨圈位置示意图。

图中：1、试验台；2、试验台桌面；4、；3、测试支架；5、轴承；6、左轴A；7、右套筒A；8、右刻度盘；9、右套筒B；10、弹性垫；11、M8螺母；12、右套筒C；13、M4螺钉；14、垫圈；15、皮带；16、大V带轮；17、带轮键；18、电机轴；19、小V带轮；20、转盘；21、内六角螺钉；22、轴承支座A；23、凸轮；24、圆柱凸轮；25、轴承支座B；26、左轴B；27、推杆轴承；28、插销；29、传感器下支座；30、传感器上支座；31、推杆；32、长平键A；33、传感器套筒；34、传感器推杆；35、柔性弹簧；36、连接件；37、M4内六角螺钉；38、单相电容电机；39、门体；40、耐磨圈。

具体实施方式

下面将结合附图1-图8对本发明进行详细说明，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明在此提供一种机械凸轮教学演示装置，如图1-图8所示，可以按照如下方式予以实施；该装置包括试验台1、单相电容电机38、大V带轮16、小V带轮19、主轴、转盘20、凸轮23、推杆31、柔性弹簧35和安装于传感器套筒33的传感器。

所述单相电容电机38位于试验台1的试验台桌面2的下方，该单相电容电机38的电机轴与小V带轮19连接，小V带轮19再通过皮带15与大V带轮16连接。

所述主轴分为左轴A6和左轴B26，左轴A6和左轴B26通过右套筒12连接，并通过两个轴承支座22安装于试验台桌面2上；所述转盘20和凸轮23安装于左轴B26上。

所述凸轮23与安装于推杆31前端的推杆轴承27匹配，其中推杆27通过两个支撑座安装，并在两个支撑座之间安装有与推杆31匹配的固定块4，该固定块4与后侧支座之间安装有柔性弹簧35，该固定块4通过连接件36与传感器推杆34连接，传感器推杆34与传感器套筒33匹配，传感器套筒33通过传感器下支座29安装于试验台桌面2上。

通过上述实施，使其本发明具有设计合理、结构简单、使用方便等优点，能够很方便的完成凸轮的演示，并且通过传感器获得凸轮在旋转过程中的特性，并将该特性通过外接显示器显示出来，便于使用者的参考和学习。

本发明通过合理的设计单相电容电机，将单相电容电机通过支架固定于试验台桌面下方，并采用大V带轮和小V带轮配合，让传动更加稳定可靠，从而让左轴A和左轴B转动的更加平稳可靠。

本发明通过合理的设计传感部分，如所述凸轮与安装于推杆前端的推杆轴承匹配，其中推杆通过两个支撑座安装，并在两个支撑座之间安装有与推杆匹配的固定块，该固定块与后侧支座之间安装有柔性弹簧，该固定块通过连接件与传感器推杆连接，传感器推杆与传感器套筒匹配，传感器套筒通过传感器下支座安装于试验台桌面；通过设计柔性弹簧，使得传感器推杆能够及时的复位，对凸轮的特征获取更加精确。

本发明所述机械凸轮教学演示装置，还包括圆柱凸轮24，该圆柱凸轮24通过套筒与左轴B26连接，该圆柱凸轮24通过轴承支座支撑安装。

本发明所述机械凸轮教学演示装置，所述试验台1下方还设置有两个通过合页连接的门体39；通过设置门体，方便了使用者对单相电容电机的安装和调整，同时也将传动部件调整到合适的高度，避免使用者弯腰，工作不便等。

本发明所述机械凸轮教学演示装置，所述试验台桌面2包括不锈钢桌板面2a和位于不锈钢桌板面2a上的耐磨层2b。

所述机械凸轮教学演示装置，耐磨层2b采用普通钢板作为主体结构；在所述的普通钢板的表面上，设有一层堆焊耐磨层；所述的堆焊耐磨层的材料为过共晶高铬合金；所述的普通钢板的材料为Q235或16Mn。采用上述耐磨层，其耐磨性比低碳钢高，使其能够提高试验台桌面2的使用寿命，降低了设备的维修费用及其他损失等。

所述机械凸轮教学演示装置，还包括轴承支座A22和轴承支座B25，轴承支座A22和轴承支座B25内设置有轴承5，轴承5内设置有耐磨圈40。

所述耐磨圈40的材质采用以Mn和Cr合金元素组成的高锰合金钢顺磁性材料，其重量百分含量如下：C：0.8-0.9％；Si：0.8-0.9％；Cr：2-3％；Mn：12-15％；S：≤0.03％；P：≤0.06％；余量为Fe。采用耐磨圈后，提高了内部的耐冲击性和耐磨性，延长了轴承支座A和轴承支座B整体的使用寿命，减少了维护和更换频率，避免了对设备正常运行带来的影响。

本发明对应的机械凸轮教学演示方法如下，按照如下进行；首先通过图纸要求安装好本发明后，通过外接电源为单相电容电机38供电，在单相电容电机38得到电后，电机转动，通过单相电容电机38的电机轴转动，带动小V带轮19；小V带轮19通过皮带15带动大V带轮16转动，大V带轮16的转动，带动左轴A6和左轴B26转动，从而带动安装于左轴B26的转盘20和凸轮23转动，在凸轮23的转动使得推杆轴承27的移动，从而使得推杆31移动，最终实现固定块带动连接件36和传感器推杆34移动，最终传感器34将凸轮23的运动特性显示于外接显示器，便于使用者的解读和学习。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。