万向节不等速性的研究装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种万向节不等速性的研究装置，其特征在于，包括：安装驱动部；偏移显示部以及固定支撑部。其中，安装驱动部具有设置于万向节两端用于固定万向节的两个轴连接套；与轴连接套连接的两个主轴；两个主轴上的两个大齿轮；两个大齿轮的两侧的两个放线轮，通过两个小齿轮与两个大齿轮啮合；以及通过两根传动线带动两个放线轮转动的收线轮。偏移显示部具有滑块和导轨，导轨位于收线轮和放线轮之间，滑块与导轨滑动连接，滑块具有两个导向轮，两根传动线经过两个导向轮的内侧走线，之后连接于收线轮上。固定支撑部的角度调节构件。本发明能够直观的演示万向节的不等速性。
【专利说明】万向节不等速性的研究装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种万向节不等速特性的研究装置，属于机械领域。
【背景技术】
[0002]万向节为汽车、机床等机械领域上广泛使用。十字轴万向节具有不等速的特性，这个不等速性指当主动轴与从动轴之间的夹角不为零度时，若主动轴以等角速度转动，从动轴在转动一周中角速度不均匀，从动轴按照一种规律时快时慢，即单个十字轴万向节在有夹角时传动的不等速性。而这个不等速性用肉眼是很难发现的。通过数学计算、软件仿真或实验可以发现十字轴万向节的不等速性。而目前常用来验证十字轴万向节的不等速性的方法:用测速仪分别同时测出主动轴跟从动轴的转速，通过比较两轴的转速来验证十字轴万向节不等速的特性，这种方法需要专用的设备，不够直观，并且设备贵重、体积大，安装和使用不便。
[0003]万向节的不等速性在书本中都有说明，但对于大部分人而言都没有一种直观的认识，导致理解起来比较困难。特别在一些大学课程里面，没有研究万向节不等速性相应的实验装置，导致部分学生对万向节不等速这个特性没有一个正确的认识。专业的测试装置是直接测出主动轴跟从动轴的转速，然后比较两轴的转速来验证十字轴万向节不等速的特性。专业的测试装置只有数据，不利于人们对万向节有直观的理解。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能够直观的表达出万向节不等速性的特点，帮助学生能更好的理解万向节不等速的特点的装置。
[0005]本发明所采用的技术方案如下:
[0006]一种万向节不等速性的研究装置，用于研究万向节的不等速性，其特征在于，包括:安装万向节并为万向节的转动提供动力的安装驱动部；用于将万向节不等速性放大并转化为偏移进行显示的偏移显示部；以及固定和支撑安装驱动部和偏移显示部的固定支撑部。
[0007]其中，安装驱动部具有设置于万向节两端用于固定万向节的两个轴连接套；分别与两个轴连接套连接的两个主轴；分别连接于两个主轴上的两个大齿轮；位于两个大齿轮的两侧的两个放线轮，两个放线轮分别通过两个小齿轮与两个大齿轮啮合；以及通过由两个放线轮引出的两根传动线带动两个放线轮同时转动的收线轮。偏移显示部具有滑块和导轨，导轨位于收线轮和放线轮之间，滑块与导轨滑动连接，滑块具有两个导向轮，两根传动线分别与两个导向轮相接触并经过两个导向轮的内侧走线，之后连接于收线轮上。
[0008]固定支撑部包括用于调节万向节的中间转轴与两侧转轴之间所呈角度的角度调节构件，角度调节构件包括:中间支撑板和分别与该中间支撑板相连并用于支撑两个轴连接套的两个第一支架，两个第一支架与中间支撑板之间的角度均可调。
[0009]另外，本发明的万向节不等速性的研究装置，还可以具有这样的特征:其中，收线轮具有左收线轮、右收线轮以及阻尼机构，左收线轮上打有均等分布的螺栓孔，右收线轮通过螺栓固定于左收线轮上。固定支撑部具有收线轮支架，阻尼机构安装在收线轮支架外侧的轴上，给收线轮提供阻尼。
[0010]另外，本发明的万向节不等速性的研究装置，还可以具有这样的特征:其中，固定支撑部具有两个支撑架，两个支撑架上分别装有与两个轴连接套连接的两个主轴、与两个主轴连接的两个放线轮轴、与两个主轴连接的两个大齿轮、与两个放线轮轴连接的两个小齿轮，并且其中一个主轴上装有同步带轮，另一个主轴上装有用于蓄能的发条弹簧固定盘。
[0011]另外，本发明的万向节不等速性的研究装置，还可以具有这样的特征:其中，轴连接套与万向节和主轴之间为可拆卸连接。
[0012]另外，本发明的万向节不等速性的研究装置，还可以具有这样的特征:其中，偏移显示部还具有连接于滑块上的笔架；安装在笔架上的画笔；用于安装绘图纸的圆纸滚筒；连接圆纸滚筒的圆纸滚筒轴；支撑圆纸滚筒轴的圆纸滚筒支架；以及可旋转地安装在圆纸滚筒支架上与圆纸滚筒轴固定相连的同步带轮，画笔与绘图纸相接触，同步带轮和主轴通过同步带相连。
[0013]另外，本发明的万向节不等速性的研究装置，还可以具有这样的特征:其中，中间支撑板上连接有两个量角器，两个量角器各自的中心位于万向节的中间转轴与两侧转轴的两个转动中心在中间支撑板上的正投影处，两个第一支架上均连接有用于指示万向节的中间转轴与两侧转轴所呈角度的指针。
[0014]发明作用与效果
[0015]根据本发明的万向节不等速性的研究装置，由于采用了大齿轮带动小齿轮将万向节的转角差放大，同时利用收线轮将转动转化为线长，并通过收线的长短来带动滑块左右运动，从而将肉眼很难分辨的万向节不等速性转化为易于观察的滑块的往复运动。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的万向节不等速性的研究装置的斜视图；
[0017]图2为本发明的万向节不等速性的研究装置本装置的俯视图；
[0018]图3为本发明的万向节不等速性的研究装置本装置的右视图；
[0019]图4为图3的A-A剖视图；以及
[0020]图5为加入量角装置后的部分轴测图。
[0021]附图标记:
[0022]10、万向节不等速性的研究装置；11、收线轮；12、钢丝绳；13、滑块；14、画笔；15、圆纸滚筒；16、同步带；17、第一放线轮；18、小齿轮；19、第一主轴；20、万向节；21、第二主轴；22、大齿轮；23、第二放线轮；24、轴连接套；25、大螺栓；26、小螺栓；27、发条弹簧机构；28、手柄；29、第一指针；30、第一量角器；31、第二量角器；32、第二指针；33、放线轮轴；34、第一支撑架；35、中间支撑板；36、导轨支撑块；37、第一导向轮；38、第二导向轮；111、左收线轮；112、右收线轮；341、内支架；342外支架；343、右支撑板；344、左支撑板；39、同步带轮
【具体实施方式】[0023]以下结合附图来说明本发明的【具体实施方式】:
[0024]图1为本发明的万向节不等速性的研究装置的斜视图，图2为本发明的万向节不等速性的研究装置本装置的俯视图，如图1和图2所示:万向节不等速性的研究装置10的第一主轴19和第二主轴21之前连接有万向节20，第一主轴19或第二主轴21与第一放线轮17或第二放线轮23连接的放线轮轴33之间用大齿轮22和小齿轮18连接，使得第一主轴19或第二主轴21转速慢而放线轮轴33转速快，这里是把两轴的转角差放大，这里第一主轴19或第二主轴21选用的大齿轮22模数为1、齿为52，放线轮轴33用齿数为16的小齿轮18。图3图3为本发明的万向节不等速性的研究装置本装置的右视图，图4为图3的A-A剖视图。如图3和图4所示，两对主轴放线轮轴33通过两个第一支撑架34固定，第一支撑架34包括外支架342、内支架341和两个支撑板，内支架341与外支架342固定在支撑板343上。两支撑板与中间支撑板35用大螺栓25和小螺栓26连接，左支撑板344固定在主支架上。松开中间支撑板35上的小螺栓26，可以使得右支撑板343与中间支撑板35在一定范围内任意转动。其中一个放线轮轴33上有发条弹簧蓄能机构。放线轮轴33上安装有放线轮，放线轮作用是把研究的变量，即轴转过的角度，转变成转过的弧长，这里放线轮的内径可以为150mm。当两主轴的夹角为30°时,两放线轮放出的线长度差最大约17.5mm。
[0025]收线轮11分为左右两个，左收线轮111与轴用键连接，右收线轮112能在轴上与轴相对转动。左收线轮111上有一螺栓，右收线轮112上有若干个对应的孔，螺栓旋进对应的孔就能让两收线轮同步旋转。收线轮11的轴一端安装有一手柄28，轴的另一端有阻尼机构。阻尼机构安装在收线轮支架外侧的轴上，由压片、弹簧、摩擦片和螺母等组成，时刻压紧，给轴阻尼。
[0026]钢丝绳12的排布。钢丝绳12的一端固定在放线轮上，绕若干圈，然后钢丝绳12从放线轮的下部引出，绕过导轨支撑块36的第一导向轮37进入滑块13，接着在滑块13的第二导向轮38处拐弯，最后进入收线轮11的下部，并且固定在收线轮11上。
[0027]调整滑块13的位置。旋开右收线轮112的螺栓，转动右收线轮112，使得滑块13滑到合适位置，旋转螺栓，使螺栓插入左收线轮111的孔，这样便能调整好滑块13的位置。
[0028]图5为加入量角装置后的部分轴测图，如图5所示，第一量角器30和第二量角器31均固定连接于中间支撑板35上，并且两个量角器的中心分别与万向节20的中间转轴和两侧转轴之间的转动中心在中间支撑板上的正投影重合，量角器的零刻度线与中间转轴的中心轴线平行。第一指针29和第二指针32在万向节的中间转轴和两侧转轴位于同一轴线上时分别指在两个量角器的90度刻度线上。
[0029]当测试两轴成一夹角的传动比特性的时候，先松开万向节20下的小螺栓26，然后以一个大螺栓25为旋转轴，旋转与这个大螺铨25 —侧的内支架，具有发条弹簧的主轴一侧的内支架与低部支架之间为可拆卸连接。并观察相应的量角器，调整支撑块边界在量角器所形成的角度，即为调整万向节20两轴的角度，然后拧紧小螺栓26。当测试两轴平行偏移一定距离的时候，同时松开左右两个小螺栓26，并以两个大螺栓25为旋转轴，同时以顺时针或者逆时针旋转下方的两块支撑块，并观察下方量角器，旋转相同角度，使两万向节20实现偏移。
[0030]更换万向节20。首先松开两侧轴连接套24的紧固螺栓，将两个轴连接套24朝两个放线轮方向拨开，即可取下正在测试的万向节20 ;将需要测试的万向节20的两轴与轴连接套24的两轴对齐，然后将轴连接套24向放线轮相反方向移动，然后拧紧紧固螺栓，更换万向节20完毕。
[0031]发条弹簧机构27跟阻尼机构的作用。当转动收线轮11使收线轮11收线时，收线轮11即可通过钢丝绳12带动滑块13，万向节20，圆纸滚筒15等装置，而放线轮放出线，此时钢丝绳12的主动力为人给收线轮11的力，钢丝绳12的阻力为发条弹簧机构，即安装在发条弹簧固定盒内的发条弹簧给放线轮的弹簧力；当反向转动收线轮11使收线轮11放出线时，发条弹簧由于回复力而转动放线轮，放线轮收线，此时钢丝绳12的主动力为发条弹簧给放线轮的回复力，钢丝绳12的阻力为安装在收线轮轴上的阻尼机构给收线轮11的阻力。这样，保证了钢丝绳12—直处于绷紧状态。
[0032]当画曲线时，第二放线轮23转速快的时候滑块13向左运动，当第二放线轮23转速慢时，滑块13向右运动。
[0033]当万向节20两轴成一定角度的时候,转动收线轮11,此时,通过钢丝绳12和传动轴的传动，将万向节20不等速性的特点，转换成滑块装置上的滑块13往复运动的现象，滑块13上安装有一支架，画笔14可以任意的安装在支架上，而在画笔14的前方，安装有一圆纸滚筒15，圆纸滚筒15上卷有若干平滑的若干圈纸，笔头对着圆纸滚筒15轴心压在纸上，画笔14随着滑块13的移动而移动，同时，第一主轴19与同步带轮39之间通过同步带16连接，从而带动圆纸滚筒15旋转，此时画笔14就在纸上绘画出一条曲线，而这条曲线能够反映万向节不等速特性的传动特性。当万向节20两轴为O度的时候，此时万向节20两轴等速，滑块13表现为静止的现象，绘画出的传动比曲线也是一条直线。通过画笔14画出的传动曲线，我们可以看到是一条类似正弦函数的曲线。通过调整万向节20两轴的不同的角度，我们可以得到不同角度下，所形成的曲线图，通过曲线的振幅，我们可以得出，两轴夹角越大，不等速特性越大；通过曲线上的某一点，可以得出某一点时，可以比较出两轴转过角度的大小，也可以比较出两轴的转速大小。
[0034]实施例作用与效果
[0035]根据本发明的万向节不等速性的研究装置，由于采用了大齿轮带动小齿轮将万向节的转角差放大，同时利用收线轮将转动转化为线长，并通过收线的长短来带动滑块左右运动，从而将肉眼很难分辨的万向节不等速性转化为易于观察的滑块的往复运动。
[0036]另外，由于收线轮分为左右两片，因此便于在使用前调整滑块的初始位置。
[0037]另外，由于主轴与放线轮之间通过大齿轮与小齿轮相互啮合，因此放大了万向节不等速性，使得放线轮收线更多，将万向节不等速性表现的更加明显。
[0038]另外，由于在滑块上还设置有画笔，在画笔前设置了带有绘图纸的滚筒，因此可以将万向节不等速性以曲线的形式定量的记录下来，同时，由于使用了量角器和指针的结构，因此万向节的轴之间所呈的角度也能够精确的记录，这两者共同作用，方便了后续的定量计算。
【权利要求】
1.一种万向节不等速性的研究装置，用于研究万向节的不等速性，其特征在于，包括: 安装所述万向节并为所述万向节的转动提供动力的安装驱动部； 用于将万向节不等速性放大并转化为偏移进行显示的偏移显示部；以及 固定和支撑所述安装驱动部和所述偏移显示部的固定支撑部， 其中，所述安装驱动部具有设置于所述万向节两端用于固定所述万向节的两个轴连接套；分别与两个所述轴连接套连接的两个主轴；分别连接于两个所述主轴上的两个大齿轮；位于所述两个大齿轮的两侧的两个放线轮，所述两个放线轮分别通过两个小齿轮与所述两个大齿轮啮合；以及通过由两个所述放线轮引出的两根传动线带动所述两个放线轮同时转动的收线轮， 所述偏移显示部具有滑块和导轨，所述导轨位于所述收线轮和放线轮之间，所述滑块与所述导轨滑动连接，所述滑块具有两个导向轮，两根所述传动线分别与所述两个导向轮相接触并经过两个导向轮的内侧走线，之后连接于所述收线轮上， 所述固定支撑部包括用于调节万向节的中间转轴与两侧转轴之间所呈角度的角度调节构件，所述角度调节构件包括:中间支撑板和分别与该中间支撑板相连并用于支撑两个所述轴连接套的两个第一支架，所述两个第一支架与所述中间支撑板之间的角度均可调。
2.根据权利要求1所述的万向节不等速性的研究装置，其特征在于: 其中，所述收线轮具有左收线轮、右收线轮以及阻尼机构，所述左收线轮上打有均等分布的螺钉孔，所述右收线轮通过螺钉固定于所述左收线轮上， 所述固定支撑部具有收线轮支架，所述阻尼机构安装在所述收线轮支架外侧的轴上，给所述收线轮提供阻尼。
3.根据权利要求1所述的万向节不等速性的研究装置，其特征在于: 其中，所述固定支撑部具有两个支撑架，所述两个支撑架上分别装有与所述两个轴连接套连接的两个主轴、与所述两个主轴连接的两个放线轮轴、与所述两个主轴连接的两个大齿轮、与所述两个放线轮轴连接的两个小齿轮，并且其中一个主轴上装有同步带轮，另一个主轴上装有用于蓄能的发条弹簧固定盘。
4.根据权利要求1所述的万向节不等速性的研究装置，其特征在于: 其中，所述轴连接套与所述万向节和主轴之间为可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的万向节不等速性的研究装置，其特征在于: 其中，所述偏移显示部还具有连接于所述滑块上的笔架；安装在所述笔架上的画笔；用于安装绘图纸的圆纸滚筒；连接所述圆纸滚筒的圆纸滚筒轴；支撑所述圆纸滚筒轴的圆纸滚筒支架；以及可旋转地安装在所述圆纸滚筒支架上与所述圆纸滚筒轴固定相连的同步带轮，所述画笔与所述绘图纸相接触，所述同步带轮和所述主轴通过同步带相连。
6.根据权利要求1所述的万向节不等速性的研究装置，其特征在于: 其中，所述中间支撑板上连接有两个量角器，所述两个量角器各自的中心位于所述万向节的中间转轴与两侧转轴的两个转动中心在所述中间支撑板上的正投影处，所述两个第一支架上均连接有用于指示万向节的中间转轴与两侧转轴所呈角度的指针。
【文档编号】G01M13/02GK103994887SQ201410205678
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】李明, 刘涛, 聂成, 李志荣, 刘志亮, 朱坚民, 钱炜, 施小明, 王新华 申请人:上海理工大学