一种凸轮绘制仪的制作方法

发明涉及教学辅助设备技术领域，尤其涉及一种凸轮绘制仪。

背景技术：

凸轮轮廓曲线设计在机械原理课程中所讲的是反转法设计原理，这一原理应用于解析法与作图法当中，这也是凸轮轮廓机加工之前设计者所普遍采用的基本原理。该原理对于学生也相对较易接受，且可通过计算机进行编程控制。解析法与作图法相比，更加复杂繁琐，因此凸轮轮廓曲线设计者一般采用人工作图法，虽然也借助计算机进行相应控制，但是凸轮各径向尺寸都是通过作图来确定，精度很低，只适用于要求不高的简单凸轮。因此为了提高凸轮廓线设计精度，其绘制方法亟待创新。

传统绘制凸轮的方法中，一般采用传统的直线导轨，利用光杆做定位传到，用气缸推动滑块在导轨上滑动，这种方式精度较高，稳定性较强，但是在运动过程中难以做到急停，会导致凸轮的推程的误差较大。

鉴于此，凸轮廓线绘制原理需要创新，同时需要设计基于新原理的凸轮廓线绘制及展示教学仪器，并将新原理应用于工业设计之中。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，发明的目的在于提供一种凸轮绘制仪，其通过控制系统控制绘图机构的动作，进而实现精准绘制凸轮形状的目的。

为了实现上述目的，发明提供一种凸轮绘制仪，包括控制系统和与所述控制系统连接的绘图机构，所述绘图机构包括端部电机和进给丝杠，所述端部电机输出端通过齿轮箱和联轴器连接所述进给丝杠，所述进给丝杠左右两端分别连接有轴承座，所述轴承座内嵌有套接所述进给丝杠的轴承；所述绘图机构下端设有支撑底座，所述支撑底座上端设有旋转轴，且所述旋转轴通过固定板连接所述绘图机构；所述进给丝杠上设有丝杠螺母，所述进给丝杠两侧分别设有导向光杠，且所述丝杠螺母上还设有通过固定块连接的固定夹，所述固定夹内设有绘图笔。

根据发明的凸轮绘制仪，所述固定夹通过调节螺母连接所述丝杠螺母，所述丝杠螺母左右两端套接所述导向光杠，所述固定夹的旋转角度为30-60度。

根据发明的凸轮绘制仪，所述固定夹尾部密封形成容纳腔室，且所述容纳腔室内设有绘图笔和与绘图笔后端抵接的伸缩弹簧，且所述固定夹下端呈锥形。

根据发明的凸轮绘制仪，所述导向光杠的数量为两个，且所述导向光杠上均匀覆盖有自润滑导板。

根据发明的凸轮绘制仪，所述绘图机构还包括位于进给丝杠的尾部设有尾部电机，所述尾部电机输出端连接有滚轮，且所述滚轮下端面与所述支撑底座地面齐平。

根据发明的凸轮绘制仪，所述支撑底座为吸盘底座、磁性底座或重力底座中的任意一种。

根据发明的凸轮绘制仪，所述进给丝杠为长度为180mm，螺距为5mm，最大行程为135mm的滚珠丝杠。

根据发明的凸轮绘制仪，所述端部电机为小型电机，所述小型电机的额定功率为20w，额定转速为100r/min，额定电流为0.5a，最大输出扭矩tmax为1.9n*m。

根据发明的凸轮绘制仪，所述绘图机构外侧均匀覆盖有线槽，所述线槽呈倒梯形，且所述线槽为伸缩型线槽。

根据发明的凸轮绘制仪，所述进给丝杠采用铝合金材料，且所述支撑底座上装配有用于旋转的深沟球轴承。

发明提供一种凸轮绘制仪，包括控制系统和与所述控制系统连接的绘图机构，所述绘图机构包括端部电机和进给丝杠，控制系统一般可以先用单片机或电脑，根据预设程序，控制绘图机构的运动，绘图机构中，端部电机工作时，带动进给丝杠运动，以此实现图形的绘制。所述端部电机输出端通过齿轮箱和联轴器连接所述进给丝杠，所述进给丝杠左右两端分别连接有轴承座，所述轴承座内嵌有套接所述进给丝杠的轴承；所述绘图机构下端设有支撑底座，所述支撑底座上端设有旋转轴，且所述旋转轴通过固定板连接所述绘图机构，在绘图过程中，进给丝杠带动丝杠螺母做直线往复运动，并通过固定板和旋转轴绕着支撑底座旋转运动，完成图形的绘制。所述进给丝杠上设有丝杠螺母，所述进给丝杠两侧分别设有导向光杠，且所述丝杠螺母上还设有通过固定块连接的固定夹，所述固定夹内设有绘图笔，进给丝杠旋转过程中，带动丝杠螺母运动，丝杠螺母上设有固定块和与固定块连接的固定夹，控制系统通过控制进给丝杠和滚轮的运动速度，实现对绘图笔位置的控制，以此实现精准绘制凸轮的需要。

附图说明

图1是发明的立体整体结构示意图；

图2是发明的图1的a处局部放大结构示意图；

图3是发明的图1中b处局部放大结构示意图；

图4是发明的侧面结构示意图；

图5是发明的俯视示意图；

图6是发明的结构仰视示意图；

在图中，1-绘图机构，1a-端部电机，1b-进给丝杠，1c-联轴器，1d-轴承座，1e-轴承，1f-丝杠螺母，1g-固定块，1h-尾部电机，1i-固定夹，1j-调节螺母，1k-导向光杠，2-支撑底座，2a-旋转轴，2b-深沟球轴承，3-固定板，4-滚轮，5-线槽。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释发明，并不用于限定发明。

参见图1-图6，发明提供一种凸轮绘制仪，包括控制系统和与所述控制系统连接的绘图机构1，所述绘图机构1包括端部电机1a和进给丝杠1b，控制系统一般可以先用单片机或电脑，根据预设程序，控制绘图机构1的运动，绘图机构1中，端部电机1a工作时，带动进给丝杠1b运动，以此实现图形的绘制。所述端部电机1a输出端通过齿轮箱和联轴器1c连接所述进给丝杠1b，所述进给丝杠1b左右两端分别连接有轴承座1d，所述轴承座1d内嵌有套接所述进给丝杠1b的轴承1e；所述绘图机构1下端设有支撑底座2，所述支撑底座2上端设有旋转轴2a，且所述旋转轴2a通过固定板3连接所述绘图机构1，在绘图过程中，进给丝杠1b带动丝杠螺母1f做直线往复运动，并通过固定板3和旋转轴2a绕着支撑底座2旋转运动，完成图形的绘制。所述进给丝杠1b上设有丝杠螺母1f，所述进给丝杠1b两侧分别设有导向光杠1k，且所述丝杠螺母1f上还设有通过固定块1g连接的固定夹1i，所述固定夹1i内设有绘图笔，进给丝杠1b旋转过程中，带动丝杠螺母1f运动，丝杠螺母1f上设有固定块1g和与固定块1g连接的固定夹1i，控制系统通过控制进给丝杠1b和滚轮4的运动速度，实现对绘图笔位置的控制，以此实现精准绘制凸轮的需要。

优选的是，发明的固定夹1i通过调节螺母1j连接所述丝杠螺母1f，所述丝杠螺母1f左右两端套接所述导向光杠1k，所述固定夹1i的旋转角度为30-60度，一般固定夹1i的角度可以调整成30度、45度或60度，可以稍微有点偏差，实验发现，45度时产生的绘图效果较好。

另外，发明的固定夹1i尾部密封形成容纳腔室，且所述容纳腔室内设有绘图笔和与绘图笔后端抵接的伸缩弹簧，且所述固定夹1i下端呈锥形，在伸缩弹簧的作用下，绘图笔下端更易贴合纸张，方便实现绘图。

进一步的，发明的导向光杠1k的数量为两个，且所述导向光杠1k上均匀覆盖有自润滑导板。丝杠带动着丝杠螺母1f运动，为了减小摩擦力并防止出现“爬行”现象，可以设置多个自润滑导板，自润滑导板在模具加工中具有较为广泛的应用，可以减小行进过程中产生的摩擦力。

更好的，发明的绘图机构1还包括位于进给丝杠1b的尾部设有尾部电机1h，所述尾部电机1h输出端连接有滚轮4，且所述滚轮4下端面与所述支撑底座2地面齐平。

优选的是，发明的支撑底座2为吸盘底座、磁性底座或重力底座中的任意一种。吸盘底座是利用大气压将吸盘固定在平面上，优点是结构轻巧使用方便；磁性底座是利用电磁铁原理将中心端固定在平面上，优点是吸附力较大比较稳定；重力底座是利用底座的自重使其平稳的立于平面上，优点是稳定性有限，但使用方便，不限材质。吸盘底座虽然方便但是在纸面上画凸轮的时候难以将其吸附于纸面之上，而磁性底座只能用在有磁性的桌面上，对于普通的木质桌面就无法吸附，相较于前面两种方式，第三种靠底座的自重使其平稳的方式对桌面，纸面的要求较小，比较使用，所以综合考虑以上三种方式的特点，优先选用重力底座。

优选的是，发明的进给丝杠1b为长度为180mm，螺距为5mm，最大行程为135mm的滚珠丝杠。采用滚珠丝杠传动，结构简单，将滚珠丝杠用联轴器1c与中心端电机相连，容易实现电控，这样就能实现制图过程中的急停功能。弥补了前种方案中气动传动方式的不能急停的缺陷。

优选的是，发明的端部电机1a为小型电机，所述小型电机的额定功率为20w，额定转速为100r/min，额定电流为0.5a，最大输出扭矩tmax为1.9n*m。教学过程中，为了方便搬运和演示，一般绘图机构1的体积不宜过大，通过简单的计算和校核，发现在满足稳定性的情况下，上述参数为最佳参数，具体计算与校核方式均为现有公知技术，从机械设计手册中可获得。

优选的是，发明的绘图机构1外侧均匀覆盖有线槽5，所述线槽5呈倒梯形，且所述线槽5为伸缩型线槽，利用线槽5实现对端部电机1a和尾部电机1h的走线，防止干扰进给丝杠1b的旋转运动。

优选的是，发明的进给丝杠1b采用铝合金材料，且所述支撑底座2上装配有用于旋转的深沟球轴承2b，铝合金材质质量较轻，刚性及延展性较好，可以防止生锈，为了达到更好地旋转效果，可以采用深沟球轴承2b，以便绘图更加精准。

在机械原理中，凸轮轮廓曲线设计在机械原理课程中所讲的是反转法设计原理，根据计算出来的凸轮外轮廓，设置控制程序，利用控制程序控制绘图机构1动作，绘图机构1中的端部电机1a带动进给丝杠1b的旋转，进给丝杠1b旋转过程中，通过固定块1g带动固定夹1i做直线运动，固定夹1i内装有绘图笔，实现凸轮外轮廓的绘制，凸轮的形状一般为不规则圆形，控制系统通过控制尾部电机1h，带动绘图机构1做沿着支撑底座2做周向旋转运动，以此实现整个二维凸轮形状的绘制。

当然，发明还可有其它多种实施例，在不背离发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于发明所附的权利要求的保护范围。