一种凸轮廓线生成及运动模拟仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机械设计课程的辅助教学仪器，具体涉及一种凸轮廓线生成及运动模拟仪，属于教学用具技术领域。
【背景技术】
[0002]有关凸轮的学习向来是机械原理课程中的重点和难点。近几年来，计算机的快速发展和应用大大简化了教师的教学备课工作量，Flash动画也可以演示大量机械机构的运动装配过程，但是本作品可以模拟凸轮运动过程，通过实物演示让学生更加了解凸轮廓线生成原理，并且可以更改参数来进行凸轮廓线的设计。而且对于学生而言，长期注视着投影屏幕，难免会产生疲倦，单一的动画也很难吸引学生的目光，这就导致在课程结束后，对于这方面的知识并非十分熟悉，很难在生活中灵活地去应用。
[0003]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的凸轮廓线生成及运动模拟仪，以克服现有技术中的所述缺陷。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，使用方便，且直观形象的凸轮廓线生成及运动模拟仪。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为:一种凸轮廓线生成及运动模拟仪，其包括X向直线导轨、Y向直线导轨、支撑杆、底座、转盘、绘图笔以及支撑脚；其中，所述X向直线导轨、Y向直线导轨上分别安装有一步进电机，且X向直线导轨通过一导轨连接板连接至Y向直线导轨，且导轨连接板能沿Y向直线导轨移动；所述Y向直线导轨的两端设有支撑板，该支撑板安装于支撑杆上；所述支撑杆竖直设置在底座上；所述转盘枢接在底座上，其上连接有一二相步进电机；所述绘图笔通过一笔架安装于X向直线导轨上，且笔架能沿X向直线导轨移动；所述支撑脚安装在底座的底部。
[0006]本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪进一步设置为:所述支撑杆设有四根；所述支撑板通过螺母安装于支撑杆上，并能沿支撑板升降。
[0007]本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪进一步设置为:所述转盘为硅胶材质的转盘，其表面铺设有一层刻度纸；所述转盘一侧安装有卡销。
[0008]本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪进一步设置为:所述绘图笔呈竖直设置，其和转盘相垂直。
[0009]本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪进一步设置为:所述绘图笔包括上笔套、笔杆、弹簧、下笔套以及笔尖；其中，所述笔杆套设在上笔套上；所述弹簧抵接在上笔套、笔杆之间；所述笔杆、下笔套和笔尖依次连接。
[0010]本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪进一步设置为:所述二相步进电机安装于底座的底部。
[0011]本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪还设置为:所述支撑脚的底部螺接有调平旋钮。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:
[0013]1.本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪将书本中抽象的原理形象化、具体化，能够用实物直接说明凸轮教学中一些抽象的概念，如反转法、基圆、偏距圆等，能够显著提高学生学习效率和教师教学质量，让枯燥的课程变得生动有趣。
[0014]2.本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪可输入多项参数，自动绘制凸轮廓线并模拟凸轮运动过程。
[0015]3.本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪可以根据反转法原理，生动逼真地绘制基圆、作图线和凸轮廓线。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪的主视图。
[0017]图2是本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪的俯视图。
[0018]图3是本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪的侧视图。
[0019]图4是图1中I处的局部放大图。
【具体实施方式】
[0020]请参阅说明书附图1至附图4所示，本实用新型为一种凸轮廓线生成及运动模拟仪，其主要由X向直线导轨1、Y向直线导轨2、支撑杆3、底座4、转盘5、绘图笔6以及支撑脚7等几部分组成。
[0021]其中，所述X向直线导轨1、Y向直线导轨2上分别安装有一步进电机8，亦分别驱动X向直线导轨1、Y向直线导轨2转动，实现X、Y轴的平面运动。所述X向直线导轨I通过一导轨连接板9连接至Y向直线导轨1，且导轨连接板9能沿Y向直线导轨I移动。所述Y向直线导轨2的两端设有支撑板10，该支撑板10安装于支撑杆3上。
[0022]所述支撑杆3竖直设置在底座4上，其具体设有四根。所述支撑板10通过螺母11安装于支撑杆3上，并能沿支撑板3升降，可以根据实际情况调节高度。
[0023]所述转盘5枢接在底座4上，其上连接有一二相步进电机12，通过二相步进电机12驱动转盘5转动。所述转盘5为硅胶材质的转盘5，其表面铺设有一层刻度纸(未图示)，刻度纸不但可以减小阻力，还可以在绘制过程中直观地看出推程角、远休止角、回程角及近休止角。所述二相步进电机12安装于底座4的底部，以完成正转法生成廓线并模拟凸轮运动过程。所述转盘5 —侧安装有卡销51，插入卡销51可实现反转法绘图过程中转盘5的固定。
[0024]所述绘图笔6通过一笔架13安装于X向直线导轨I上，且笔架13能沿X向直线导轨I移动。进一步的，该绘图笔6呈竖直设置，其和转盘5相垂直，其由上笔套61、笔杆62、弹簧63、下笔套64以及笔尖65等几部分组成。其中，所述笔杆62套设在上笔套61上；所述弹簧63抵接在上笔套61、笔杆62之间，利用弹簧63的伸缩，使绘图笔6始终与绘图平面保持柔性接触；所述笔杆62、下笔套64和笔尖65依次连接。
[0025]所述支撑脚7安装在底座4的底部，其底部螺接有调平旋钮71，从而能随着工作环境的不同，保证工作台维持在同一水平面上。
[0026]本实用新型的凸轮廓线生成及运动模拟仪的工作原理如下:
[0027]1.正转法生成廓线并模拟凸轮运动工作原理
[0028]第一步:在控制器中设定好相关运动参数，即等角速度W、基圆半径rO，偏距e，直线运动机构的运动参数位移S、速度V、加速度a。由X向直线导轨I的来回运动模拟推杆的上下运动，下端转盘5旋转模拟凸轮的旋转。
[0029]第二步:将图纸固定在转盘5，由控制器中输入的程序控制转盘5旋转的速度，角度以及X向直线导轨I的运动位置，固定在X向直线导轨I上的绘图笔6会描绘出凸轮廓线的轨迹，实现整个凸轮的模拟运动过程，画出凸轮轮廓。
[0030]在绘制凸轮轮廓的过程中，可以看到每当工作台转过一定角度，X向直线导轨I相对于转盘5反转过相同角度。当X向直线导轨I运动最短距离时，其离转盘5圆心距离即为基圆半径r0。若是偏心凸轮运动时，可以发现Y向直线导轨2相对于转盘5圆心的距离是偏距e。
[0031]2.反转法绘制凸轮廓线工作原理
[0032]因为在平时作图的过程中，是在纸上作图，纸上的凸轮是不会旋转，所以在第二个功能中，插入卡销51使转盘5固定不动，通过X向直线导轨1、Y向直线导轨2反转实现凸轮轮廓的生成。
[0033]第一步:画基圆。将图纸固定在工作台上，程序控制两个X向直线导轨1、Y向直线导轨2的运动，根据设定的基圆半径r0从圆心出发画一条直线，长度即为基圆半径值，再绕圆心一周，画出基圆。
[0034]第二步:在基圆基础上画出凸轮轮廓。对于对心盘形凸轮，在控制器上输入X向直线导轨I的运动规律，即直线导轨随着凸轮转角δ的变化而发生的位移s的变化。以最初所画基圆的那条半径为起点，往凸轮反转的方向画一条线段，该线段从圆心出发，角度即凸轮转角I长度为位移量s与基圆半径r0的总和。以此类推，画出若干条线段，最后X向直线导轨I上的笔会按照输入的程序用圆滑的线条连接线段的端点，即完成反转法绘制凸轮轮廓。
[0035]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。
【主权项】
1.一种凸轮廓线生成及运动模拟仪，其特征在于:包括X向直线导轨、Y向直线导轨、支撑杆、底座、转盘、绘图笔以及支撑脚；其中，所述X向直线导轨、Y向直线导轨上分别安装有一步进电机，且X向直线导轨通过一导轨连接板连接至Y向直线导轨，且导轨连接板能沿Y向直线导轨移动；所述Y向直线导轨的两端设有支撑板，该支撑板安装于支撑杆上；所述支撑杆竖直设置在底座上；所述转盘枢接在底座上，其上连接有一二相步进电机；所述绘图笔通过一笔架安装于X向直线导轨上，且笔架能沿X向直线导轨移动；所述支撑脚安装在底座的底部。
2.如权利要求1所述的凸轮廓线生成及运动模拟仪，其特征在于:所述支撑杆设有四根；所述支撑板通过螺母安装于支撑杆上，并能沿支撑板升降。
3.如权利要求1所述的凸轮廓线生成及运动模拟仪，其特征在于:所述转盘为硅胶材质的转盘，其表面铺设有一层刻度纸；所述转盘一侧安装有卡销。
4.如权利要求1所述的凸轮廓线生成及运动模拟仪，其特征在于:所述绘图笔呈竖直设置，其和转盘相垂直。
5.如权利要求4所述的凸轮廓线生成及运动模拟仪，其特征在于:所述绘图笔包括上笔套、笔杆、弹簧、下笔套以及笔尖；其中，所述笔杆套设在上笔套上；所述弹簧抵接在上笔套、笔杆之间；所述笔杆、下笔套和笔尖依次连接。
6.如权利要求1所述的凸轮廓线生成及运动模拟仪，其特征在于:所述二相步进电机安装于底座的底部。
7.如权利要求1所述的凸轮廓线生成及运动模拟仪，其特征在于:所述支撑脚的底部螺接有调平旋钮。
【专利摘要】本实用新型涉及一种凸轮廓线生成及运动模拟仪，包括X向直线导轨、Y向直线导轨、支撑杆、底座、转盘、绘图笔和支撑脚；所述X向直线导轨通过一导轨连接板连接至Y向直线导轨，且导轨连接板能沿Y向直线导轨移动；所述Y向直线导轨的两端设有支撑板，该支撑板安装于支撑杆上；所述支撑杆竖直设置在底座上；所述转盘枢接在底座上，其上连接有一二相步进电机；所述绘图笔通过一笔架安装于X向直线导轨上，且笔架能沿X向直线导轨移动；所述支撑脚安装在底座的底部。本实用新型将书本中抽象的原理形象化、具体化，能够用实物直接说明凸轮教学中一些抽象的概念，能够显著提高学生学习效率和教师教学质量，让枯燥的课程变得生动有趣。
【IPC分类】B43L11-00
【公开号】CN204547482
【申请号】CN201520161763
【发明人】吴福忠, 陈燕捷
【申请人】绍兴文理学院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月23日