CN103247218B - 组合快换式传动机构教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合快换式传动机构教具，属于教育教学仪器或演示用具领域，包括动力平台和传动机构，动力平台包括竖直放置的固定面板，固定面板上设置有电机、蜗轮蜗杆组件、锥齿轮组件、链轮和输出轴，蜗轮蜗杆组件位于电机正上方，并与电机皮带连接，蜗轮蜗杆组件和锥齿轮组件轴连接，链轮与锥齿轮组件相对于固定面板设置，链轮与锥齿轮组件之间通过锥齿轮轴连接，链轮与输出轴之间通过链条连接，输出轴与传动机构连接。本发明的动力平台包括带传动、蜗轮蜗杆传动、圆锥齿轮传动和链传动，通过不同组合可以实现齿轮轮系、曲柄连杆及滑块和齿轮展成加工等不同实验的演示，各个实验装置可快速拆卸安装，有利于机械传动实验教学。

Description

组合快换式传动机构教具

技术领域

本发明涉及一种传动机构的教学用具，属于教育教学仪器或演示用具领域，尤其是一种组合快换式传动机构教具。

背景技术

机械中传动系统的基本任务是将原动机的运动和动力传给执行机构，常见的机械传动包括带传动、链传动、齿轮传动和螺旋传动，为了使学生更加直观了解这四种常用传动的特点、工作原理和结构，在教学中一般使用能分别演示这四种传动的教具，而单独演示的教具不便于学生同时对各类机械传动进行观看并做比较，另外也增加了教学费用。

经检索，申请号为201120263674.2的专利公开了一种机械传动综合演示教具，该教具包括电机、机架、带传动机构、链传动机构、齿轮传动机构和螺旋传动机构，可以使学生更加直观的了解带传动、链传动、齿轮传动和螺旋传动的特点、工作原理和结构。该结构把几种机械传动组合为一体，必须同时演示，单独一门实验演示不能实现，而且整个教具只是演示，不能让学生动手拆卸，对学生的认识学习有所限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种组合快换式传动机构教具，该教具包括带传动、蜗轮蜗杆传动、圆锥齿轮传动和链传动，通过不同组合可以实现齿轮轮系、曲柄连杆及滑块和齿轮展成加工等不同实验的演示，各个实验装置可快速拆卸安装，有利于机械传动实验教学。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种组合快换式传动机构教具，其特征在于包括动力平台和传动机构，所述动力平台包括竖直放置的固定面板，固定面板上设置有电机、蜗轮蜗杆组件、锥齿轮组件、链轮和输出轴，所述蜗轮蜗杆组件位于电机正上方，并与电机皮带连接，蜗轮蜗杆组件和锥齿轮组件轴连接，链轮与锥齿轮组件相对于固定面板设置，链轮与锥齿轮组件之间通过链条连接，链轮与输出轴之间为同轴设置，输出轴与传动机构固定连接，并在固定面板上设有相应的传动机构快速安装孔。

对上述结构作进一步说明，所述传动机构为齿轮传动机构或偏心滑块机构或者曲柄连杆机构或齿轮展成加工系统。

对上述结构作进一步说明，所述齿轮展成加工系统包括转坯齿轮和齿轮，所述转坯齿轮和齿轮相互啮合，转坯齿轮与输出轴固定连接，齿轮由齿轮中心轴固定于固定面板上，转坯齿轮的顶部同心设置有齿轮坯，齿轮的顶部同心设置有插齿刀，插齿刀与其上方的小电机同轴配合。

对上述结构作进一步说明，所述偏心滑块机构包括滑块连杆以及与滑块连杆一端铰接的滑块，滑块连杆的另一端套接于偏心轮上，偏心轮与输出轴固定连接，所述滑块置于滑块套的滑道内，滑块套固定于固定面板上。

对上述结构作进一步说明，所述曲柄连杆机构包括摇杆、小连杆和曲柄，曲柄一端与输出轴连接，另一端通过小连杆与摇杆铰接，摇杆的另一端与固定面板铰接。

对上述结构作进一步说明，所述齿轮传动机构包括大齿圈、节轮和中心齿轮，中心齿轮的中心与输出轴固定，大齿圈的外圈由四个均布的轴承支撑，并且大齿圈与中心齿轮同心设置，节轮与大齿圈内啮合，节轮与中心齿轮外啮合，节轮的中心轴通过驱动杆与输出轴连接。

对上述结构作进一步说明，所述链轮与锥齿轮组件之间的链条上设有链轮张紧机构。

对上述结构作进一步说明，所述链轮张紧机构包括与固定面板铰接的支撑杆，支撑杆的一端设有与链条配合小链轮，支撑杆中部设有调节杆。

对上述结构作进一步说明，所述固定面板的上端设有触摸屏和铭牌。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明主要由动力平台和传动机构两部分组成，其中动力平台上包括带传动、蜗轮蜗杆传动、圆锥齿轮传动和链传动四种传动方式，在链传动的末级有输出轴，动力源（电机）通过上述四套机构减速后，将动力通过输出轴传递给其他机构，用以完成其他机构的动态演示，可以使学生更加直观的了解上述四种传动方式的特点、工作原理和结构，并比较其优缺点，从而掌握机械传动设计的基本知识，合理拟定机械传动方案；传动机构可以为齿轮传动机构或偏心滑块机构或者曲柄连杆机构或齿轮展成加工系统中任意一种或几种，由动力平台驱动，实现四种常见机构的配件组装及演示，可以由学生亲自动手，在输出轴与快速安装孔位进行操作，实现各个传动系统的快速安装和拆卸，本发明进行操作演示和传动演示，使学生更加深入了解传动机构运行原理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明中动力平台正面的结构示意图；

图2是本发明中动力平台背面的结构示意图；

图3是动力平台上安装齿轮展成加工系统的结构示意图；

图4是图3中A-A剖视图；

图5是动力平台上安装齿轮传动机构和偏心滑块机构的结构示意图；

图6是动力平台上安装齿轮传动机构的结构示意图；

其中：1、固定面板，2、输出轴，3、触摸屏，4、铭牌，5、蜗轮蜗杆组件，6、锥齿轮组件，7、电机，8、链轮张紧机构，9、链轮；

1-1、转坯齿轮，1-2、齿轮坯，1-3、长螺杆，1-4、螺母，1-5、插齿刀，1-6、小电机，1-7、内滑套，1-8、定位销，1-9、齿轮；

2-1、摇杆，2-2、小连杆，2-3、曲柄，2-4、滑块连杆，2-5、滑块套，2-6、滑块，2-7、偏心轮；

3-1、大齿圈，3-2、节轮，3-3、中心齿轮，3-4、驱动杆。

具体实施方式

根据附图可知，本发明具体涉及一种组合快换式传动机构教具，属于教育教学仪器或演示用具领域。该教具包括动力平台和传动机构，在附图1和2中可以看出，动力平台包括竖直放置的固定面板1，固定面板1上设置有电机7、蜗轮蜗杆组件5、锥齿轮组件6、链轮9和输出轴2，蜗轮蜗杆组件5位于电机7正上方，并与电机7皮带连接，蜗轮蜗杆组件5和锥齿轮组件6轴连接，链轮9与锥齿轮组件6相对于固定面板1设置，链轮9与锥齿轮组件6之间通过链条连接，链轮9与输出轴2之间为同轴设置，输出轴2与传动机构固定连接，并在固定面板1上设有相应的传动机构快速安装孔。

另外，在链轮9与锥齿轮组件6之间的链条上设有链轮张紧机构8。其中链轮张紧机构8包括与固定面板1铰接的支撑杆，支撑杆的一端设有与链条配合小链轮，支撑杆中部设有调节杆，调节杆为螺栓螺母配合，通过转动螺母来拉动支撑杆，使小链轮支撑链条，实现链条张紧。

上述零件之间的组合，形成了四套传动机构，依次分别为带传动、蜗轮蜗杆传动、圆锥齿轮传动和链传动，在链传动的末级有输出轴2，电机7为动力源，通过上述四套机构减速后，将动力通过输出轴2传递给其他机构，用以完成其他机构的动态演示。动力平台上的四套机构均用螺栓固定在固定面板1上，均为快换式结构，当进行单元讲解时，可取下相应部分配合教材内容进行讲解。

动力平台安装的基本步骤应该是“先部装，后总装”，即在组装前，应先将各零件及标准件组合成部件，如蜗杆和从动带轮、蜗轮和小锥齿轮、大锥齿轮和小链轮等，然后再将各部装用螺栓安装在固定面板1上。各部件安装完毕后，再调整带轮张紧机构和链轮张紧机构，使其达到工作要求。

本发明中的传动机构为齿轮传动机构或偏心滑块机构或者曲柄连杆机构或齿轮展成加工系统，所安装的传动机构可以为上述一种或几种，下面对各个机构的组成及安装方式进行简单说明。

一、齿轮展成加工系统如附图3和4所示，其具体包括转坯齿轮1-1和齿轮1-9，转坯齿轮1-1和齿轮1-9相互啮合，转坯齿轮1-1与输出轴2固定连接，齿轮1-9由齿轮中心轴固定于固定面板1上，转坯齿轮1-1的顶部同心设置有齿轮坯1-2，齿轮1-9的顶部同心设置有插齿刀1-5，插齿刀1-5与其上方的小电机1-6同轴配合。

安装拆卸过程如下：

第一步，先安装转坯齿轮1-1和齿轮坯1-2，将转坯齿轮1-1穿到输出轴上，用长螺杆1-3将其紧固，再将齿轮坯1-2装在转坯齿轮上，并用螺母1-4将其压住。

第二步，安装插齿头部分，往固定面板1上安装之前，先将插齿头部分装成套件，步骤如下：先将轴承装在中心轴上，用轴端挡圈将轴承内圈挡住，再将轴承装到齿轮1-9上，并用卡簧将轴承的外圈挡住；将螺杆装到小电机1-6上并用顶紧螺栓压住，将内滑套1-7装在螺杆上，调节其位置，使其距小电机1-6前端的距离大约在40mm左右；将插齿刀1-5装在齿轮1-9的套筒外圆上，将电机上的滑套装入齿轮1-9的套筒内孔中，滑套装入之前要将其侧面上的螺丝孔与插齿刀上的销子孔对正，内滑套装入后，将定位销1-8插入并旋进内滑套的螺丝孔中，用螺钉将电机1-6固定在齿轮1-9的套筒前端，至此，插齿头套件安装完毕。

将整个插齿头套件装入固定面板上的孔中，在其后面用螺母紧固，安装过程结束。

拆卸时，无特殊要求，插齿头部分尽量不要分解，而是将其作为一个整体，将后面的螺母卸下，将整个插齿头取下即可。转坯齿轮1-1部分拆卸时，拧下螺母1-4，取下齿轮坯1-2，然后再将长螺杆1-3拧下，将转坯齿轮1-1取下，拆卸过程结束。

二、偏心滑块机构和曲柄连杆机构的结构及安装方式如下：

见附图5所示，本发明把偏心滑块机构和曲柄连杆机构共同安装于动力平台上，其中偏心滑块机构包括滑块连杆2-4以及与滑块连杆2-4一端铰接的滑块2-6，滑块连杆2-4的另一端套接于偏心轮2-7上，偏心轮2-7与输出轴2固定连接，滑块2-6置于滑块套2-5的滑道内，滑块套2-5固定于固定面板1上。曲柄连杆机构包括摇杆2-1、小连杆2-2和曲柄2-3，曲柄2-3一端与输出轴2连接，另一端通过小连杆2-2与摇杆2-1铰接，摇杆2-1的另一端与固定面板1铰接。

具体安装方式：先将曲柄连杆机构和偏心滑块机构分别组装成套件，并将偏心轮滑块机构中的滑块2-6装入滑块套2-5中。安装时，第一步要先将偏心轮滑块机构装到输出轴2上，并将滑块套装入固定面板1上的槽中，滑块2-6套后面有螺纹孔，调好滑块套2-5的位置，然后用螺栓和压板将滑块套2-5紧固；第二步再装曲柄连杆机构，将曲柄2-3上的孔套在输出轴2上，将摇杆2-1上的轴穿入固定面板1上的孔中即可完成安装。偏心轮2-7在里，曲柄2-3在外。

拆卸时，先拔掉摇杆2-1上的轴，即可将曲柄连杆部分卸下；将滑块套2-5后面的螺栓松开，拿掉压板，即可将偏心轮滑块部分取下。

三、在附图6中可以看出，齿轮传动机构包括大齿圈3-1、节轮3-2和中心齿轮3-3，中心齿轮3-3的中心与输出轴2固定，大齿圈3-1的外圈由四个均布的轴承支撑，并且大齿圈3-1与中心齿轮3-3同心设置，节轮3-2与大齿圈3-1内啮合，节轮3-2与中心齿轮3-3外啮合，节轮3-2的中心轴通过驱动杆3-4与输出轴2连接。

齿轮传动机构安装过程如下：第一，安装中心齿轮3-3，先取下输出轴2上的卡簧，将中心齿轮3-3装在输出轴2上。第二，安装大齿圈3-1，先将可伸缩定位销拔出，将大齿圈3-1放在下面的两个轴承上，大齿圈上的沟槽要与轴承的外圈对正，再将上面的两轴承滑下压住大齿圈的上部，并将上面的两轴承紧固，要保证大齿圈运转自如，然后将可伸缩定位销推出，使其销住大齿圈3-1，不让大齿圈转动。第三，安装节轮3-2，使节轮的轴头向外。第四，安装轮系的系杆固定座及系杆，用螺栓将固定座紧固，用蝶形螺母将系杆与节轮轴紧固，这样就构成了行星轮系。

若将系杆部分卸掉，将节轮轴掉头穿入固定面板上的孔，再用蝶形螺母将节轮轴固定，这样就转变成了定轴轮系。注意，要将可伸缩定位销拔出。

拆卸时，先拆节轮部分，再拆中心齿轮3-3和大齿圈3-1。中心齿轮3-3可直接取下，拆大齿圈3-1时，要先将上面的两个轴承松开并向上方推移，然后即可取下大齿圈3-1。

本发明采用可编程控制器进行控制电机7及小电机1-6，两个电机均为步进电机，使电机将以指定速度进行运转，使用人机界面进行操作，因此在固定面板1的上端设有触摸屏3来实现自动控制。控制系统对电机7进行正转和反转的循环控制。控制小电机1-6对插齿刀1-5进行位置控制。在启动小电机之前，必须在手动方式中利用调节控钮将插齿刀1-5置于左端位置（即靠近操作者一端）。触摸启动按钮后，在小电机的驱动下，插齿刀进行左右循环运动，摸拟插齿过程。

在本发明中，动力平台的输出轴上除了安装上述四种机构配件外，还可安装其他机构，如凸轮机构、间歇机构等，并按要求完成他们的动态演示，因此本发明中的动力平台可扩展到其他传动实验学习中。

Claims (3)

1.一种组合快换式传动机构教具，其特征在于包括动力平台和传动机构，所述动力平台包括竖直放置的固定面板（1），固定面板（1）上设置有电机（7）、蜗轮蜗杆组件（5）、锥齿轮组件（6）、链轮（9）和输出轴（2），所述蜗轮蜗杆组件（5）位于电机（7）正上方，并与电机（7）皮带连接，蜗轮蜗杆组件（5）和锥齿轮组件（6）轴连接，链轮（9）与锥齿轮组件（6）相对于固定面板（1）设置，链轮（9）与锥齿轮组件（6）之间通过链条连接，链轮（9）与输出轴（2）之间为同轴设置，输出轴（2）与传动机构固定连接，并在固定面板（1）上设有相应的传动机构快速安装孔；动力平台安装的基本步骤应该是“先部装，后总装”，即在组装前，应先将各零件及标准件组合成部件，各部件安装完毕后，再调整带轮张紧机构和链轮张紧机构，使其达到工作要求；

所述传动机构为齿轮传动机构或偏心滑块机构或者曲柄连杆机构或齿轮展成加工系统；

所述齿轮展成加工系统包括转坯齿轮（1-1）和齿轮（1-9），所述转坯齿轮（1-1）和齿轮（1-9）相互啮合，转坯齿轮（1-1）与输出轴（2）固定连接，齿轮（1-9）由齿轮中心轴固定于固定面板（1）上，转坯齿轮（1-1）的顶部同心设置有齿轮坯（1-2），齿轮（1-9）的顶部同心设置有插齿刀（1-5），插齿刀（1-5）与其上方的小电机（1-6）同轴配合；

所述偏心滑块机构包括滑块连杆（2-4）以及与滑块连杆（2-4）一端铰接的滑块（2-6），滑块连杆（2-4）的另一端套接于偏心轮（2-7）上，偏心轮（2-7）与输出轴（2）固定连接，所述滑块（2-6）置于滑块套（2-5）的滑道内，滑块套（2-5）固定于固定面板（1）上；

所述曲柄连杆机构包括摇杆（2-1）、小连杆（2-2）和曲柄（2-3），曲柄（2-3）一端与输出轴（2）连接，另一端通过小连杆（2-2）与摇杆（2-1）铰接，摇杆（2-1）的另一端与固定面板（1）铰接；

所述齿轮传动机构包括大齿圈（3-1）、节轮（3-2）和中心齿轮（3-3），中心齿轮（3-3）的中心与输出轴（2）固定，大齿圈（3-1）的外圈由四个均布的轴承支撑，并且大齿圈（3-1）与中心齿轮（3-3）同心设置，节轮（3-2）与大齿圈（3-1）内啮合，节轮（3-2）与中心齿轮（3-3）外啮合，节轮（3-2）的中心轴通过驱动杆（3-4）与输出轴（2）连接。

2.根据权利要求1所述的组合快换式传动机构教具，其特征在于所述链轮张紧机构（8）包括与固定面板（1）铰接的支撑杆，支撑杆的一端设有与链条配合小链轮，支撑杆中部设有调节杆。

3.根据权利要求１所述的组合快换式传动机构教具，其特征在于所述固定面板（1）的上端设有触摸屏（3）和铭牌（4）。