一种多功能机械原理教具的制作方法

本发明涉及一种用于机械原理教学的演示和实验装置，尤其涉及一种多功能机械原理教具。

背景技术：

在机械原理课程教学过程中几乎没有关于用反转法求凸轮廓线的实验仪器，一个效果较好的演示仪器非常有助于学生对此知识点的掌握。目前各高校在机械原理课程实验部分都设有范成法加工齿轮的实验，而实验器材就是范成仪，它能够很清楚地向学生展示范成法加工齿轮的过程，并且还能很清楚的演示加工齿轮时产生的根切现象以及通过变位避免根切现象。但是这个实验仪器的功能比较单一，只是演示了关于齿轮的相关知识点，并且现有的范成仪普遍都存在一个缺点，就是在实验的过程中都必须实验者亲自拿笔去画那些齿条刀具切割齿坯的轨迹，而这样做不仅非常的麻烦而且在画的过程中很容易贴不上齿条刀具廓线导致切割的齿形绘制不够准确。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种能够演示反转法求凸轮廓线的过程而且能够准确演示范成法加工齿轮过程的多功能机械原理教具。

本发明提供一种多功能机械原理教具，包括依次连接的底座、绘图机构、传动机构和工作盘，所述绘图机构包括支撑座、画笔放置台、画笔、滑动块和绘图板，所述支撑座、底座和工作盘通过主轴连接在一起，所述传动机构位于支撑座和工作盘之间，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和齿条，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮与第三齿轮啮合，所述第三齿轮与齿条啮合，所述第一齿轮与主轴过盈配合，所述齿条安装在滑动块内，所述滑动块的上方连接绘图板，所述画笔放置台安装在支撑座上，将画笔放置在画笔放置台内，所述画笔的笔尖与工作盘接触。

进一步地，所述支撑座为t字型，其包括水平端和延伸端，所述水平端和延伸端垂直，所述水平端上设有第一轴承、第二轴承和第三轴承，所述第一轴承与主轴配合，所述第二轴承配合连接第一齿轮轴，在所述第一齿轮轴上安装第二齿轮，所述第三轴承配合连接第二齿轮轴，在所述第二齿轮轴上安装第三齿轮，所述延伸端的外侧设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽用以放置画笔放置台，所述延伸端的上端设有一凸槽，在所述凸槽的上方安装滑动块，所述滑动块可以沿着凸槽相对移动。

进一步地，所述底座通过第四轴承与主轴配合，所述底座和支撑座之间设有一功能转换盘，所述功能转换盘与主轴过盈配合。

进一步地，所述底座上设有第一小孔和第二小孔，所述功能转换盘上设有第三小孔，所述支撑座上设有第四小孔，所述第四小孔位于第二轴承和第三轴承之间，所述第一小孔和第三小孔同心配置，所述第二小孔和第四小孔同心配置。

进一步地，在利用该多功能机械原理教具演示反转法求凸轮廓线时，通过在第一小孔和第三小孔中插入一销钉，将功能转换盘与底座连接。

进一步地，在利用该多功能机械原理教具演示范成法齿轮加工过程时，通过在第二小孔和第四小孔中插入一销钉，将支撑座与底座固定连接。

进一步地，所述画笔放置台为l型，所述画笔放置台的一端设有第三凹槽，所述第三凹槽的一端固定连接第一弹簧，所述第三凹槽的另一端固定连接第二弹簧，所述第一弹簧的自由端连接有第一固件，所述第二弹簧的自由端连接有第二固件，所述第一固件和第二固件接触后形成一凹腔，将所述画笔放置在凹腔内，该凹腔的尺寸与画笔的尺寸相匹配。

进一步地，在所述第一弹簧和第二弹簧的拉力作用下，所述画笔能够紧贴在绘图板的边沿上。

进一步地，所述绘图板包括齿廓板和曲线板，在利用该多功能机械原理教具演示反转法求凸轮廓线时，在所述滑动块的上方连接曲线板，在利用该多功能机械原理教具演示齿轮的范成法加工过程时，在所述滑动块的上方连接齿廓板。

进一步地，所述支撑座的下端安装一导向轮，所述导向轮用以支撑绘图机构。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的多功能机械原理教具利用三个齿轮和一个齿条组成传动机构，能够演示反转法求凸轮廓线的过程和范成法加工齿轮过程，结构简单，便于操作；本发明利用绘图机构实现自动绘制轮廓线，有效提高了绘画的准确性；本发明不仅能够准确演示对心凸轮的反转过程，而且能够演示偏心凸轮的反转过程。

附图说明

图1是本发明多功能机械原理教具的装置示意图。

图2是本发明多功能机械原理教具的支撑座的一示意图。

图3是本发明多功能机械原理教具的传动机构的一示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1至图3，本发明的实施例提供了一种多功能机械原理教具，其包括底座1、工作盘2、绘图机构3和传动机构4，底座1、绘图机构3、传动机构4和工作盘2依次连接。

绘图机构3包括支撑座31、画笔放置台32、画笔33、滑动块34和绘图板35，支撑座31、底座1和工作盘2通过主轴5连接在一起，传动机构4位于支撑座31和工作盘2之间，传动机构4包括第一齿轮41、第二齿轮42、第三齿轮43和齿条44，第一齿轮41与第二齿轮42啮合，第二齿轮42与第三齿轮43啮合，第三齿轮43与齿条44啮合，第一齿轮41与主轴5过盈配合。

支撑座31为t字型，其包括水平端311和延伸端312，水平端311和延伸端312垂直，支撑座31的水平端311上设有第一轴承313、第二轴承314和第三轴承315，第一轴承313与主轴5配合，第二轴承314配合连接第一齿轮轴421，在第一齿轮轴421上安装第二齿轮42，第三轴承315配合连接第二齿轮轴422，在第二齿轮轴422上安装第三齿轮43，延伸端312的外侧设有第一凹槽3121和第二凹槽3122，第一凹槽3121和第二凹槽3122用以放置画笔放置台32，延伸端312的上端设有一凸槽3123，在凸槽3123的上方安装滑动块34，滑动块34可以沿着凸槽3123相对移动，在滑动块34内安装齿条44，滑动块34的上方连接绘图板35，支撑座31的下端设有一万向轮36，用以导向和支撑绘图机构3。

底座1通过第四轴承12与主轴5配合，底座1和支撑座31之间设有一功能转换盘6，功能转换盘6与主轴5过盈配合。

画笔放置台32为l型，将画笔放置台32安装在支撑座31上，将画笔33放置在画笔放置台32内，画笔33的笔尖能够与工作盘2接触，画笔放置台32的一端设有第三凹槽321，第三凹槽321的一端固定连接第一弹簧3211，第三凹槽321的另一端固定连接第二弹簧3212，第一弹簧3211的自由端连接第一固件3213，第二弹簧3212的自由端连接第二固件3214，第一固件3213和第二固件3214接触后形成一凹腔，将画笔33放置在凹腔内，该凹腔的尺寸与画笔33的尺寸相匹配。

底座1上设有第一小孔11和第二小孔13，功能转换盘6上设有第三小孔61，支撑座31上设有第四小孔316，第四小孔316位于第二轴承314和第三轴承315之间，第一小孔11和第三小孔61同心配置，第二小孔13和第四小孔316同心配置。

绘图板35包括齿廓板和曲线板。

该多功能机械原理教具的工作原理为：在演示反转法求凸轮廓线的过程时，在滑动块34的上方连接绘图板35，此时绘图板35为曲线板，将画笔放置台32放置在第一凹槽3121中，将销钉安装在第一小孔11和第三小孔61中，则功能转换盘6与底座1固定连接，绘图机构3围绕主轴5转动，齿条44平动带动第三齿轮43围绕第一齿轮41转动，第三齿轮43转动带动第二齿轮42围绕第一齿轮41转动，同时齿条44平动带动绘图板35运动，在第一弹簧3211和第二弹簧3212的拉力作用下，画笔33紧贴在绘图板35的边沿上，在支撑座31的带动下画笔33绕工作盘2转动，则画笔33可以完成凸轮轮廓曲线的绘制；当画偏心凸轮时，只需要将画笔放置台32放置在第二凹槽3122中即可；当画笔33处于工作盘2的正上方时，可以演示反转法求对心凸轮轮廓的过程。

在演示范成法加工齿轮过程时，不需要在支撑座31上安装画笔放置台32，在滑动块34的上方连接绘图板35，此时绘图板35为齿廓板，将销钉安装在第二小孔13和第四小孔316中，支撑座31与底座1固定连接，滑动块34沿着延伸端312的凸槽3123滑动，滑动块34滑动带动齿条44平动，齿条44平动带动第三齿轮43转动，第三齿轮43转动带动第二齿轮42转动，第二齿轮42转动带动第一齿轮41转动，第一齿轮41转动可以带动工作盘2转动，滑动块34上方的绘图板35在工作盘2上移动，从而可以演示齿轮的范成法加工过程，通过更换绘图板35可以演示不同齿轮的范成法加工过程。

本发明提供的多功能机械原理教具利用三个齿轮和一个齿条组成传动机构4，能够演示反转法求凸轮廓线的过程和范成法加工齿轮的过程，结构简单，便于操作；本发明利用绘图机构3实现自动绘制轮廓线，有效提高了绘画的准确性；本发明不仅能够准确演示对心凸轮的反转过程，而且能够演示偏心凸轮的反转过程。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。