渐开线齿轮齿廓描画仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型具体涉及渐开线齿轮齿廓描画仪，包括基圆、动力装置、传动装置、描画装置；动力装置，用于产生使描画装置运动的转动力；传动装置包括：与动力装置固定连接并传送转动力的第一传动轴、与第一传动轴相连驱动画笔移动的第一传动组件、与第一传动轴相连驱动画纸移动的第二传动组件，第一传动组件、第二传动组件轮流产生转动力传送；描画装置包括：画笔、装载画笔的第一装载组件、画纸、装载画纸的第二装载组件，第一装载组件与基圆相切；第一装载组件与第一传动组件固定连接，并受第一传动组件驱动；第二装载组件与第二传动组件固定连接，并受第二传动组件驱动。本实用新型能通过简单传动进行渐开线的描画，形象展示渐开线齿轮齿廓的生成。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型机械领域，具体而言，涉及渐开线齿轮齿廓描画仪。 渐开线齿轮齿廓描画仪
【背景技术】
[0002] 设半径为rb的圆上有一直线L与其相切，当直线L沿圆周作纯滚动时，直线上任 一点K的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为基圆，rb称为基圆半径，直线L称为发生线。齿 轮的齿廓就是由两段对称渐开线组成的，如图1所示。
[0003] 对一个刚刚接触渐开线齿轮齿廓的人来说，如果想象力不够，且空间感差的话，理 解上述理论存在一定的困难。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种渐开线齿轮齿廓描画仪，以解决渐开线齿轮齿廓 难易抽象理解的问题。
[0005] 本实用新型实施例提供了一种渐开线齿轮齿廓描画仪，包括基圆、动力装置、传动 装置、描画装置；
[0006] 所述动力装置，其用于产生使所述描画装置运动的转动力；
[0007] 所述传动装置包括：与所述动力装置固定连接，用于传送所述转动力的第一传动 轴、与所述第一传动轴相连驱动画笔移动的第一传动组件、与所述第一传动轴相连驱动画 纸移动的第二传动组件，所述第一传动组件、所述第二传动组件轮流产生转动力的传送；
[0008] 所述描画装置包括：画笔、装载所述画笔的第一装载组件，所述第一装载组件与所 述基圆相切、画纸、装载所述画纸的第二装载组件；所述第一装载组件与所述第一传动组件 固定连接，并受所述第一传动组件的驱动；所述第二装载组件与所述第二传动组件固定连 接，并受所述第二传动组件的驱动。
[0009] 在一些实施例中，优选为，所述第一传动组件包括：套于所述第一传动轴上并与所 述第一传动轴固定连接的第一扇形齿轮、与所述第一扇形齿轮啮合的第一齿轮、与所述第 一齿轮通过曲柄滑块连接的第二传动轴，当所述第二传动组件产生转动力的传送时，所述 第一扇形齿轮不和所述第一齿轮啮合；所述第二传动轴与所述第一装载组件相连接，将所 述转动力传输给所述第一装载组件。
[0010] 在一些实施例中，优选为，所述曲柄滑块的滑块固定于所述第一齿轮的齿面上，所 述滑块在所述曲柄上直线滑动并带动滑块转动，所述曲柄的一端与所述第二传动轴固定连 接并带动所述第二传动轴转动。
[0011] 在一些实施例中，优选为，所述第二传动组件包括：套于所述第一传动轴上并与所 述第一传动轴固定连接的第二扇形齿轮、与所述第二扇形齿轮啮合的第二齿轮，当所述第 一传动组件产生转动力的传送时，所述第二扇形齿轮不和所述第二齿轮啮合；所述第二齿 轮与所述第二装载组件固定连接，将所述转动力传输给所述第二装载组件。
[0012] 在一些实施例中，优选为，所述第一装载组件包括：设有画笔安装槽的横杆、与所 述横杆相连接且始终保持所述横杆与所述基圆相切的调节组件，所述调节组件与所述第二 传动轴相连接，受所述第二传动轴驱动。
[0013] 在一些实施例中，优选为，所述调节组件包括：分别穿过所述第二传动轴的第一支 杆、第二支杆，所述横杆的两端分别与所述第一支杆、所述第二支杆滑动连接；所述调节组 件还包括：摆杆，所述摆杆的一端与所述第二传动轴可拆卸式固定连接，并与所述第二传动 轴同步转动，所述摆杆的另一端连接有圆柱形调节件，所述圆柱形调节件的轴向平行于所 述第二传动轴；所述横杆夹于所述圆柱形调节件和所述基圆之间，并分别与所述圆柱形调 节件、所述基圆紧密接触。
[0014] 在一些实施例中，优选为，所述圆柱形调节件为圆筒状弹性体。
[0015] 在一些实施例中，优选为，所述第二装载组件包括：画纸的靠板，所述靠板处于所 述基圆和所述第二传动组件之间，当描画所述渐开线齿轮齿廓时，画纸处于所述基圆和所 述靠板之间，所述靠板穿过所述第二传动轴，不与所述第二传动轴发生同步运动，并与所述 第二传动组件固定连接。
[0016] 在一些实施例中，优选为，当描画所述渐开线齿轮齿廓时，画纸受所述基圆和所述 靠板的挤压；或，所述靠板设有画纸夹持件。
[0017] 在一些实施例中，优选为，所述基圆选自于多个不同直径备选基圆的任意一个；所 述基圆通过可拆卸方式套于所述第二传动轴的轴套上。
[0018] 本实用新型实施例提供的渐开线齿轮齿廓描画仪，与现有技术相比，动力装置产 生驱动描画装置运转的转动力，该转动力通过传动装置传送到描画装置，描画装置在转动 力的情况下，装载画笔的第一装载组件与基圆相切，画笔动画纸不动完成一个齿廓的一半， 然后画笔不动画纸动完成该齿廓的另一半，近而完成一个齿廓的描画。该渐开线齿轮齿廓 描画仪能够通过简单的传动执行渐开线的描画，从而形象的展示出渐开线齿轮齿廓的生成 方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为渐开线齿轮齿廓的说明示意图；
[0020] 图2为本实用新型一个实施例中渐开线齿轮齿廓描画仪的主视示意图；
[0021] 图3为图2实施例中渐开线齿轮齿廓描画仪的某一角度的立体结构示意图；
[0022] 图4为图2实施例中渐开线齿轮齿廓描画仪的另一角度的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面通过具体的实施例子结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
[0024] 考虑到渐开线齿轮齿廓，在本实用新型实施例提供了一种渐开线齿轮齿廓描画 仪，包括基圆、动力装置、传动装置、描画装置；
[0025] 动力装置，其用于产生使描画装置运动的转动力；
[0026] 传动装置包括：与动力装置固定连接，用于传送转动力的第一传动轴、与第一传动 轴相连驱动画笔移动的第一传动组件、与第一传动轴相连驱动画纸移动的第二传动组件， 第一传动组件、第二传动组件轮流产生转动力的传送；
[0027] 描画装置包括：画笔、装载画笔的第一装载组件，第一装载组件与基圆相切、画纸、 装载画纸的第二装载组件；第一装载组件与第一传动组件固定连接，并受第一传动组件的 驱动；第二装载组件与第二传动组件固定连接，并受第二传动组件的驱动。
[0028] 动力装置产生驱动描画装置运转的转动力，该转动力通过传动装置传送到描画装 置，描画装置在转动力的情况下，装载画笔的第一装载组件与基圆相切，画笔动画纸不动完 成一个齿廓的一半，然后画笔不动画纸动完成该齿廓的另一半，近而完成一个齿廓的描画。 该渐开线齿轮齿廓描画仪能够通过简单的传动执行渐开线的描画，从而形象的展示出渐开 线齿轮齿廓的生成方式。
[0029] 下面通过对该渐开线齿轮齿廓描画仪做更为具体、详细的描述：
[0030] -种渐开线齿轮齿廓描画仪，如图2、3、4,包括基圆14、动力装置、传动装置、描画 装置；基于该四个装置完成渐开线齿轮齿廓的描画，或者成为生成。其中，
[0031] 动力装置，其用于产生使描画装置运动的转动力；基于该动力装置的功能和作用， 其呈现的形式是多种多样的，比如：手柄1、转盘、摇杆或其他能够产生转动力的方式。
[0032] 传动装置包括：与动力装置固定连接，用于传送转动力的第一传动轴2、与第一传 动轴2相连驱动画笔移动的第一传动组件、与第一传动轴2相连驱动画纸移动的第二传动 组件，第一传动组件、第二传动组件轮流产生转动力的传送，第一传动轴2、第一传动组件是 为了给画笔移动传送转动力；第一传动轴2和第二传动组件是为了给画纸移动传送动力； 由于每一个齿轮齿廓都需要两个渐开线构成，所以，需要两种描画方法，这两种描画方法分 别由第一传动组件和第二传动组件分别控制；
[0033] 描画装置包括：画笔、装载画笔的第一装载组件，第一装载组件与基圆14相切；画 纸、装载画纸的第二装载组件；第一装载组件与第一传动组件固定连接，并受第一传动组件 的驱动；第二装载组件与第二传动组件固定连接，并受第二传动组件的驱动。
[0034]由于完成第一传动组件的结构可以参照其功能做变动性设计，本实施例中采用了 如下的设计方式：第一传动组件包括套于第一传动轴2上并与第一传动轴2固定连接的第 一扇形齿轮3、与第一扇形齿轮3哨合的第一齿轮4、与第一齿轮4通过曲柄滑块连接的第 二传动轴7 ;第一扇形齿轮3与第一传动轴2同步转动，第一齿轮4通过哨合方式，随第一 扇形齿轮3转动，曲柄滑块的结构能够完成转动的传递，则，第二转动轴通过曲柄滑块的传 递随着第一齿轮4转动。第二传动轴7与第一装载组件相连接，将转动力传输给第一装载 组件。
[0035] 鉴于上述对齿轮齿廓需要两个渐开线构成的分析，当第二传动组件产生转动力的 传送时，第一扇形齿轮3不和第一齿轮4啮合，只要不啮合，则不能产生上述的传动，则画笔 不会移动。
[0036] 曲柄滑块在第一齿轮4和第二传动轴7之间的连接关系为：曲柄滑块的滑块9固 定于第一齿轮4的齿面上，滑块9在曲柄8上直线滑动并带动滑块9转动，曲柄8的一端与 第二传动轴7固定连接并带动第二传动轴7转动。滑块9随第一齿轮4转动，并带动曲柄 8转动，且在曲柄8上滑动，解决滑块9相对第二传动轴7的转动半径时刻变化的问题。
[0037] 同上，完成第二传动组件的结构可以参照其功能做变动性设计，本实施例中采用 了如下的设计方式：第二传动组件包括套于第一传动轴2上并与第一传动轴2固定连接的 第二扇形齿轮5、与第二扇形齿轮5哨合的第二齿轮6,第二扇形齿轮5与第一传动轴2同步 转动，第二齿轮6通过啮合随第二扇形齿轮5转动，第二齿轮6与第二装载组件固定连接， 将转动力传输给第二装载组件。当第一传动组件产生转动力的传送时，第二扇形齿轮5不 和第二齿轮6啮合，只要不啮合，则不能产生上述的传动，则画纸不会移动。
[0038] 同上，完成第一装载组件的结构可以参照其功能做各种变动式设计，本实施例中 采用了如下的设计方式：第一装载组件包括设有画笔安装槽13的横杆15、与横杆15相连 接且始终保持横杆15与基圆14相切的调节组件，调节组件与第二传动轴7相连接，受第二 传动轴7驱动。第二转动轴驱动调节组件转动，调节组件带动横杆15转动，横杆15上安装 有画笔，由于调节组件能够使横杆15与基圆14保持相切，符合渐变线的原理，画出一个齿 轮齿廓的一部分。
[0039] 调节组件的作用如上所述，在不同的实施例中可以有各种设计，本领域技术人员 可以对其任意发挥，在本实施例中，调节组件包括：分别穿过第二传动轴7的第一支杆11、 第二支杆，第一支杆11、第二支杆在没有任何阻力的情况下可以围绕第二转动轴转动，横杆 15的两端分别与第一支杆11、第二支杆滑动连接，也就是说横杆15与第一支杆11、第二支 杆的连接点可以随意动，横杆15的具体姿态由调节组件由摆杆12来定；调节组件还包括： 摆杆12,摆杆12的一端与第二传动轴7可拆卸式固定连接，并与第二传动轴7同步转动， 摆杆12的另一端连接有圆柱形调节件，圆柱形调节件的轴向平行于第二传动轴7 ;横杆15 夹于橡胶圈16和基圆14之间，并分别与橡胶圈16、基圆14紧密接触，摆杆12岁第二传动 轴7转动后，会携带圆柱形调节件转动，圆柱形调节件会压着横杆15转变姿态，并运动，画 笔滑下渐变线。
[0040] 由于摆杆12实质上起到了半径的作用，为了给横杆15均匀施力，且不发生错误操 作，无法施力的情况，建议圆柱形调节件采用圆筒状弹性体（比如：橡胶圈、树脂圈、橡皮圈 等），套于摆杆12引出的横向分支上，弹性体能够产生力量的缓冲，增强渐变性的圆滑度。
[0041] 第二装载组件包括：画纸的靠板10,画纸可以靠在靠板10上，置于画纸在靠板10 上的固定方式，可以采用任何一种方式，比如，人工固定，或机械夹持等，靠板10处于基圆 14和第二传动组件之间，当描画渐开线齿轮齿廓时，画纸处于基圆14和靠板10之间，靠板 10穿过第二传动轴7,并与第二传动组件固定连接，靠板10穿过第二传动轴7但是不随第 二传动轴7转动，靠板10随第二传动组件的驱动，与第二传动组件同步转动。
[0042] 由于渐变线需要在画纸上描画，因此，画纸可以同第二装载组件同时运动，但是不 能发生相对运动，为了更好的固定画纸，受基圆14和靠板10的挤压，通过挤压来固定画纸； 或，靠板10设有画纸夹持件，通过夹持来固定画纸。
[0043] 为了画不同尺寸的齿轮齿廓，需要不同尺寸（比如：不同直径尺寸）的基圆14,因 此，基圆14选自于多个不同直径备选基圆14的任意一个，通过选择来描画不同的齿轮齿 廓；基圆14通过可拆卸方式套于第二传动轴7的轴套上，为了方便基圆14的更换，可拆卸 的连接方式是最好的，这种可拆卸连接方式在机械领域非常常见，比如：螺纹连接、销接、扣 接、定位键连接等。
[0044] 下面通过一个具体的例子来描述该渐变线齿轮齿廓描画仪：
[0045] 该渐变线齿轮齿廓描画仪的结构为：手柄1产生转动力，手柄1与第一传动轴2相 连接，第一扇形齿轮3 (尺寸较大）固定套在第一传动轴2上，与第一传动轴2同步转动，第 一扇形齿轮3较靠近手柄1的位置，第一齿轮4 (尺寸较小）与第一扇形齿轮3啮合，第一 齿轮4的齿面上固定有滑块9,滑块9的另一端在曲柄8上滑动，滑块9随第一齿轮4转动， 滑块9带动曲柄8转动，并在曲柄8上滑动，曲柄8的另一端与第二传动轴7固定连接，曲 柄8带动第二传动轴7转动，摆杆12的一端与第二传动轴7固定连接，随第二传动轴7转 动，摆杆12的另一端固定连接有橡皮圈16,橡皮圈16的轴向平行于第二传动轴7,橡皮圈 随摆杆12转动，橡胶圈压着横杆15,横杆15的两端与第一支杆11、第二支杆17滑动连接， 橡胶圈压着横杆15相对第一支杆11、第二支杆17发生姿态变化，且转动，横杆15上安装有 画笔，画笔随之移动；横杆15夹于橡皮圈和基圆14中间，基圆14也套在第二转动轴上，但 不随第二转动轴转动；横杆15与基圆14之间随时保持相切；
[0046] 在第一传动轴2上还套有第二扇形齿轮5 (尺寸较小），第二扇形齿轮5与第一传 动轴2同步转动，第二扇形齿轮5啮合第二齿轮6 (尺寸较大），第二齿轮6随之转动，第二 齿轮6也套于第二传动轴7上，但不随第二传动轴7转动（为了达到这个目的，第二齿轮6 可以套在第二传动轴7的轴套上，其他的不同步运动的也可以采用这种连接方式），第二齿 轮6上固定连接（比如：焊接）靠板10,该靠板10随第二齿轮6转动，该靠板10也套在第 二传动轴7的轴套上；
[0047] 在第二传动轴7上各组件的位置关系为，从第二传动轴7的末端起，依次为：摆杆 12、第一支架、第二支架、基圆14、靠板10、第二齿轮6、曲柄8。
[0048] 在描画齿轮齿廓时，画纸处于基圆14和靠板10之间，被基圆14和靠板10紧紧夹 住，固定住，画笔紧靠画纸。
[0049] 第一扇形齿轮3的有效齿数为24,第二扇形齿轮5的有效齿数为4。
[0050] 基于上述结构，工作原理为：
[0051] 转动手柄1，第一扇形齿轮3、第二扇形齿轮5分别开始同步转动，第一扇形齿轮3 通过啮合带动第一齿轮4转动，第一齿轮4通过滑块9、曲柄8带动第二传动轴7转动，第二 传动轴7带动摆杆12转动，摆杆12压着横杆15滑动，横杆15带动画笔在画纸上画出一条 渐变线，在画笔转动的同时，第二扇形齿轮5和第二齿轮6处于非哨合状态；待第一扇形齿 轮3和第一齿轮4脱离啮合状态时，第二扇形齿轮5和第二齿轮6之间开始啮合，第二齿轮 6随之转动，第二齿轮6带动靠板10运动，靠板10带动画纸运动，画笔静止，画笔再画纸上 画出另一个渐变线。接着转动手柄1，进入下一个循环，逐渐画出一个有一个齿轮齿廓。
[0052] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
【权利要求】
1. 一种渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，包括基圆、动力装置、传动装置、描画装 置； 所述动力装置，其用于产生使所述描画装置运动的转动力； 所述传动装置包括：与所述动力装置固定连接，用于传送所述转动力的第一传动轴、与 所述第一传动轴相连驱动画笔移动的第一传动组件、与所述第一传动轴相连驱动画纸移动 的第二传动组件，所述第一传动组件、所述第二传动组件轮流产生转动力的传送； 所述描画装置包括：画笔、装载所述画笔的第一装载组件、画纸、装载所述画纸的第二 装载组件，所述第一装载组件与所述基圆相切；所述第一装载组件与所述第一传动组件固 定连接，并受所述第一传动组件的驱动；所述第二装载组件与所述第二传动组件固定连接， 并受所述第二传动组件的驱动。
2. 如权利要求1所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，所述第一传动组件包括： 套于所述第一传动轴上并与所述第一传动轴固定连接的第一扇形齿轮、与所述第一扇形齿 轮啮合的第一齿轮、与所述第一齿轮通过曲柄滑块连接的第二传动轴；当所述第二传动组 件产生转动力的传送时，所述第一扇形齿轮不和所述第一齿轮啮合； 所述第二传动轴与所述第一装载组件相连接，将所述转动力传输给所述第一装载组 件。
3. 如权利要求2所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，所述曲柄滑块的滑块固 定于所述第一齿轮的齿面上，所述滑块在曲柄上直线滑动并带动滑块转动，所述曲柄的一 端与所述第二传动轴固定连接并带动所述第二传动轴转动。
4. 如权利要求1所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，所述第二传动组件包括： 套于所述第一传动轴上并与所述第一传动轴固定连接的第二扇形齿轮、与所述第二扇形齿 轮啮合的第二齿轮，当所述第一传动组件产生转动力的传送时，所述第二扇形齿轮不和所 述第二齿轮啮合； 所述第二齿轮与所述第二装载组件固定连接，将所述转动力传输给所述第二装载组 件。
5. 如权利要求1所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，所述第一装载组件包括： 设有画笔安装槽的横杆、与所述横杆相连接且始终保持所述横杆与所述基圆相切的调节组 件，所述调节组件与所述第二传动轴相连接，受所述第二传动轴驱动。
6. 如权利要求5所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于， 所述调节组件包括：分别穿过所述第二传动轴的第一支杆、第二支杆，所述横杆的两端 分别与所述第一支杆、所述第二支杆滑动连接； 所述调节组件还包括：摆杆，所述摆杆的一端与所述第二传动轴可拆卸式固定连接，并 与所述第二传动轴同步转动，所述摆杆的另一端连接有圆柱形调节件，所述圆柱形调节件 的轴向平行于所述第二传动轴；所述横杆夹于所述圆柱形调节件和所述基圆之间，并分别 与所述圆柱形调节件、所述基圆紧密接触。
7. 如权利要求6所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，所述圆柱形调节件为圆 筒状弹性体。
8. 如权利要求1所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，所述第二装载组件包括： 画纸的靠板，所述靠板处于所述基圆和所述第二传动组件之间，当描画所述渐开线齿轮齿 廓时，画纸处于所述基圆和所述靠板之间，所述靠板穿过所述第二传动轴，不与所述第二传 动轴发生同步运动，并与所述第二传动组件固定连接。
9. 如权利要求8所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于， 当描画所述渐开线齿轮齿廓时，画纸受所述基圆和所述靠板的挤压；或， 所述靠板设有画纸夹持件。
10. 如权利要求1-9任一项所述的渐开线齿轮齿廓描画仪，其特征在于，所述基圆选自 于多个不同直径备选基圆的任意一个； 所述基圆通过可拆卸方式套于所述第二传动轴的轴套上。
【文档编号】B43L11/08GK203902063SQ201420244958
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】王明旭, 张涛, 石海兵, 王振, 李鹏飞, 侯利国 申请人:河南工业大学