凸轮机构教学仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械教具领域，是一种凸轮机构教学仪。
【背景技术】
[0002]目前市场上凸轮机构的教具少之甚少，其中一个是上海同育教学仪器设备制造有限公司的TYJD-1凸轮机构试验台，还有一个是上海华育教学设备有限公司的凸轮机构教学模型。前者采用了步进电机驱动系统和高精度光栅尺测量系统可以精确地测量出凸轮的真实运动轨迹及每角度的运动位移，通过计算机软件可以精确绘出凸轮的真实廓线及速度，加速度。虽然设备能够精确测得凸轮的部分参数，但是由于其需要计算机设备作为核心设备，所以这就决定了次试验台使用的局限性。它不能让学生在普通的教学环节更加方便地了解凸轮机构，而必须到相应的实验室参加实验，这就造成了一定的约束。而且试验台需要一些紧密零件，加上计算机作为辅助，所需的成本将会高得让很多教学机构望而却步。后者是一款全铝制的教学模型，尺寸小，可以便于携带，使用方便。无论是加工制造、重量体积，还是价格都比较亲民，但是功能单一是其致命缺陷。此模型只能实现直动从动件在盘形凸轮转动下，实现上下移动，再无其他功能。因此这种教学模型并不能完全展示出凸轮机构的其他重要参数。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种重量体积较小、便于携带、而且制造简单、成本低廉、适合大面积推广并且功能齐全的凸轮机构教学仪。
[0004]本发明解决技术问题所采用的方案是，一种凸轮机构教学仪，包括固定在机架上的可旋转的凸轮、圆形画板与压力角指示器，所述凸轮轮廓上紧贴有滚子，所述滚子与从动杆固连，所述从动杆旁侧平行设置有细杆，所述从动杆通过若干杠杆组与细杆实现相对的轴向移动。
[0005]进一步的，所述凸轮设置在机架的下方，所述凸轮与机架另一侧的手柄同轴旋转，所述手柄与机架之间还设置有同轴旋转的齿轮，所述凸轮在远离机架一侧固定有同轴旋转的凸轮基圆，所述机架上设置有若干圆心与从动杆不在同一条直线上的偏置的凸轮安装孔。
[0006]进一步的，所述滚子与凸轮的轮廓线外切，所述滚子上方通过滚子头与竖直的从动杆固连，所述从动杆穿过设置在机架上的凸台，所述从动杆顶部设置有滑块，所述滑块嵌入机架顶部开设的凹槽内进行往复的滑移运动，所述滑块上开设有用于安装画笔的通孔，所述从动杆顶部还设置有限位凸台，所述限位凸台与凸台之间设置有轴向穿过从动杆的弹簧。
[0007]进一步的，所述从动杆的正前侧竖直设置有细杆，所述细杆穿过机架上的凸台，所述细杆的中部设置有限位凸台，所述限位凸台与凸台之间设置有轴向穿过细杆的弹簧，所述细杆的底部固连有顶针，所述顶针的末端为楔形结构，所述楔形结构与凸轮基圆表面的距离为1.5mm。
[0008]进一步的，所述杠杆组包括位于机架顶部的杠杆A，所述杠杆A —端为用于与细杆顶部接触的圆顶触头，中部通过圆柱销与机架铰接，另一端侧悬空，所述杠杆A悬空一端侧的底部为杠杆B，所述杠杆B —端为用于与从动杆顶部接触的圆顶触头，另一端通过圆柱销与机架铰接，所述杠杆B在与杠杆A的接触位置也为圆顶触头,所述杠杆B的下方为杠杆C,所述杠杆C 一端为用于与从动杆顶部接触的圆顶触头，另一端通过圆柱销与机架铰接，所述杠杆C下方为杠杆D，所述杠杆C在与杠杆D的接触位置为圆顶触头，所述杠杆D —端悬空，另一端通过圆柱销与机架铰接，中部通过圆顶触头与位于底部的细杆的限位凸台接触，所述杠杆A、杠杆B、杠杆C的铰接方向均与杠杆D的铰接方向相反。
[0009]进一步的，所述凸轮基圆在圆心的位置上通过螺母与垫片固定有四根轴向位置不变的指针，所述指针紧贴凸轮基圆的表面与凸轮同步旋转，所述指针由两根长指针与两根短指针组成，所述指针的顶部也为楔形结构。
[0010]进一步的,所述细杆的竖直位移量为杠杆A与杠杆B的竖直位移量的四分之一。
[0011]进一步的，所述机架在手柄一端设置有画板，所述画板嵌入机架上的凹槽内可相对于机架进行往复的横向滑移，所述画板底部为与齿轮啮合的齿条结构，所述凹槽在齿轮与齿条啮合的位置开设有让位口，所述画板一侧粘贴画纸，另一侧开设有若干从动件运动曲线槽。
[0012]进一步的，所述从动杆的底部设置有螺纹，所述从动杆通过螺母可与尖头、平头和滚子头部进行连接，所述尖头头部上开设有小圆孔。
[0013]进一步的，所述圆形画板中央开设有用于与手柄进行固连的孔，所述圆形画板上粘有画纸，所述压力角指示器包括基体，所述基体上垂直固定有量角指针，所述基体上还焊接有用于插入尖头头部上开设的小圆孔实现铰接的小径销钉。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:该凸轮机构教学仪内部设置有若干画板与测量仪器，工作平稳，在实现了从动件运动的同时，添加了参数动态认知、曲线绘制、影响因素等功能，真正意义上将有关凸轮的重点难点一一展现，将这些功能都集中在一台仪器上，具有很好地操作性。而且本发明各个零件都能拆装，互换性较好，便于维修。该装置重量体积较小，便于携带，而且制造简单，成本低廉，适合大面积推广。
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本发明专利进一步说明。
[0016]图1为该发明的主视图；
图2为该发明的侧视图；
图3为该发明的结构示意图一；
图4为该发明的结构示意图二；
图5为压力角指示器的结构示意图；
图6为图5的工作状态示意图；
图7为画板的工作状态示意图；
图8为反转法绘制凸轮曲线的工作状态示意图；
图9为指示凸轮行程角的工作状态示意图； 图中:
1-机架；2-凸轮；3_圆形画板；4_压力角指不器；5_滚子；6_从动杆；7-细杆；8-杠杆组；9-手柄；10_齿轮；11-凸轮基圆；12-滚子头；13_滑块；14_凹槽；15_画笔；16_通孔；17-限位凸台；18_弹簧；19_顶针；20_杠杆A ;21_圆柱销；22_杠杆B ;23_杠杆C ;24_杠杆D ;25_指针；26_画板；27_齿条；28_从动件运动曲线槽；29_小圆孔；30_画纸；31_基体；32_量角指针；33_销钉；34_笔芯。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0018]如图1?9所示，一种凸轮机构教学仪，包括固定在机架I上的可旋转的凸轮2、圆形画板3与压力角指示器4，所述凸轮2轮廓上紧贴有滚子5，所述滚子5与从动杆6固连，所述从动杆6旁侧平行设置有细杆7，所述从动杆6通过若干杠杆组8与细杆7实现相对的轴向移动。
[0019]在本实施例中，所述凸轮2设置在机架I的下方，所述凸轮2与机架I另一侧的手柄9同轴旋转，所述手柄9与机架I之间还设置有同轴旋转的齿轮10，所述凸轮2在远离机架I 一侧固定有同轴旋转的凸轮基圆11，所述机架I上设置有若干圆心与从动杆6不在同一条直线上的偏置的凸轮安装孔。
[0020]在本实施例中，所述滚子5与凸轮2的轮廓线外切，所述滚子5上方通过滚子头12与竖直的从动杆6螺纹连接，所述从动杆6穿过设置在机架I上的凸台12，所述从动杆6顶部设置有滑块13，所述滑块13嵌入机架I顶部开设的凹槽14内进行往复的滑移运动，所述滑块13上开设有用于安装画笔15的通孔16，所述从动杆6顶部还设置有限位凸台17，所述限位凸台17与凸台12之间设置有轴向穿过从动杆6的用于控制从动杆6复位的弹簧18。
[0021]在本实施例中，所述从动杆6的正前侧竖直设置有细杆7，所述细杆7穿过机架I上的凸台12，所述细杆7的中部设置有限位凸台17，所述限位凸台17与凸台12之间设置有轴向穿过细杆的弹簧18，所述弹簧18用于提供细杆7复位的力，所述细杆7的底部固连有顶针19，所述顶针19的末端为楔形结构，所述楔形结构与凸轮基圆11表面的距离为1.5mm。
[0022]在本实施例中，所述杠杆组8包括位于机架顶部的长度为78mm的杠杆A20，所述杠杆A20 —端为用于与细杆7顶部接触的圆顶触头，中部通过圆柱销21与机架I铰接，另一端侧悬空，所述杠杆A20悬空一端侧的底部为长度80mm的杠杆B22，所述杠杆B22 —端为用于与从动杆6顶部接触的圆顶触头，另一端通过圆柱销21与机架I铰接，所述杠杆B22在与杠杆A20的接触位置为距尚铰接处20mm的圆顶触头,所述杠杆B22的下方为长度94mm的杠杆C23，所述杠杆C23 —端为用于与从动杆6顶部接触的圆顶触头，另一端通过圆柱销21与机架I铰接，所述杠杆C23下方为长度140mm的杠杆D24，所述杠杆C23在与杠杆D24的接触位置为距离铰接处25mm的圆顶触头，所述杠杆D24 —端悬空，另一端通过圆柱销21与机架I铰接，中部通过圆顶触头与位于底部的细杆7的限位凸台17接触，所述杠杆A20、杠杆B22、杠杆C23的铰接方向均与杠杆D24的铰接方向相反。
[0023]在本实施例中，所述凸轮基圆11在圆心的位置上通过螺母与垫片固定有四根轴向位置不变的指针25