CN103985307B - 一种凸轮运动演示仪 - Google Patents
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Abstract
一种凸轮运动演示仪，包括一主动轴，主动轴的中部通过两个并列设置的深沟球轴承安装于一竖直设置的基板上，在基板一侧的主动轴上设有长条形键槽，在主动轴上通过设于长条形键槽内的滑动键设有一主动齿轮，基板上还设有一与主动轴相平行设置的从动轴，在从动轴上设有与主动齿轮相配合的从动齿轮。本发明结构设计合理，一方面可直观演示凸轮机构的结构和运动原理，另一方面通过结合齿轮、齿条传动和液力传动，演示生成凸轮运动行程曲线，即描述凸轮的转角与从动件行程关系的曲线，让同学进一步理解凸轮机构运动特性，有利于同学们快速理解和掌握凸轮运功原理，此外，本发明演示仪还可演示生成凸轮轮廓曲线，能有效改善教学效果。
Description
技术领域：
本发明涉及一种凸轮运动演示仪。
背景技术：
凸轮机构是《机械原理》课程里一个非常重要的部分，也是机械领域的常用机构，如今老师在向学生教授这部分知识时，因缺乏直观演示凸轮机构运动特性的相关教具，非常不利于同学们快速理解和掌握其运动原理，影响教学效果。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种凸轮运动演示仪，它结构设计合理，一方面可直观演示凸轮机构的结构和运动原理，另一方面通过结合齿轮、齿条传动和液力传动，演示生成凸轮运动行程曲线，即描述凸轮的转角与从动件行程关系的曲线，让同学进一步理解凸轮机构运动特性，有利于同学们快速理解和掌握凸轮运功原理，此外，本发明演示仪还可演示生成凸轮轮廓曲线，能有效改善教学效果，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种凸轮运动演示仪，包括一主动轴，主动轴的中部通过两个并列设置的深沟球轴承安装于一竖直设置的基板上，在基板一侧的主动轴上设有长条形键槽，在主动轴上通过设于长条形键槽内的滑动键设有一主动齿轮，基板上还设有一与主动轴相平行设置的从动轴，在从动轴上设有与主动齿轮相配合的从动齿轮，在与主动齿轮同侧的基板上还设有三个平行设置的水平导轨，每个水平导轨上均设有一个水平滑块，上部和中部位置的两个水平滑块之间设有第一液压管，第一液压管的两端分别与上部和中部位置的水平滑块固连，中部和下部位置的两个水平滑块之间设有一竖直导轨，竖直导轨的上、下两端分别与中部和下部位置的两水平滑块固连，第一液压管的一端连接第一液压推杆，第一液压推杆的一端活动设置于第一液压管内，另一端固连一竖直滑块，竖直滑块活动连接于竖直导轨上，在竖直滑块上设有一画笔，在基板上对应于竖直滑块的画笔的位置设有一方形通孔，在中部水平滑块上固连一与从动齿轮相啮合的齿条；在基板另一侧的主动轴上设有一凸轮板，在凸轮板外侧的主动轴上设有一手柄，凸轮板上设有一凸轮凹槽，在凸轮板和基板之间的主动轴上设有一从动装置，所述从动装置包括一空套在主动轴上的底架，在底架上设有两平行间隔设置的条形通孔，底架上设有一滑动架，滑动架与底架通过安装在条形通孔内的螺栓固连，在滑动架上设有一与条形通孔相对垂直设置的第二液压管，在第二液压管远离主动轴的一端连接一U型液压推杆，第二液压管靠近主动轴的一端通过液压管路与第一液压管连接，U型液压推杆的一端活动设置于第二液压管内，U型液压推杆的另一端连接一从动滑块，一设在第二液压管上方与第二液压管平行的直线导轨两端分别固连于滑动架上，所述从动滑块活动连接于直线导轨上，从动滑块的一端卡置于凸轮板的凸轮凹槽内，底架由一设置于从动装置下方的支撑架支撑。
本发明采用上述方案，结构设计合理，一方面可直观演示凸轮机构的结构和运动原理，另一方面，凸轮板的旋转运动通过主动齿轮、从动齿轮、齿条转化成水平滑块的水平方向的移动，U形液压推杆的往复直线运动通过液力传动转化成竖直滑块沿着竖直导轨的移动，从而实现竖直滑块的复合运动继而带动画笔生成凸轮运动行程曲线，让同学进一步理解凸轮机构运动特性，有利于同学们快速理解和掌握凸轮运功原理，此外，通过变换传动路线，将竖直滑块作为主动部件，从动滑块作为执行部件，本发明演示仪还可演示生成凸轮轮廓曲线，能有效改善教学效果。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1去除凸轮板的后视图。
图3为图1的左视图。
图4为图1的俯视结构示意图。
图5为本发明从动装置的结构示意图。
图6为本发明水平滑块、竖直滑块、竖直导轨、第二液压管的结构示意图。
图7为本发明凸轮板的结构示意图。
图8为本发明滑动键的结构示意图。
图9为图8的俯视图。
图中，1、主动轴，2、基板，3、主动齿轮，4、手柄，5、从动轴，6、从动齿轮，7、水平导轨，8、水平滑块，9、第一液压管，10、竖直导轨，11、第一液压推杆，12、竖直滑块，13、方形通孔，14，齿条，15、凸轮板，16、凸轮凹槽，17、底架，18、条形通孔，19、滑动架，20、第二液压管，21、U型液压推杆，22、从动滑块，23、直线导轨，24、支撑架，25、滑动键。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-9所示，一种凸轮运动演示仪，包括一主动轴1，主动轴1的中部通过两个并列设置的深沟球轴承安装于一竖直设置的基板2上，在基板2一侧的主动轴1上设有长条形键槽，在主动轴1上通过设于长条形键槽内的滑动键25设有一主动齿轮3，该滑动键25为非标准键，主要是为了满足设计需求而制作，滑动键25的长度短于长条形键槽长度，滑动键25在长条形键槽内有一定的移动距离。基板2上还设有一与主动轴1相平行设置的从动轴5，在从动轴5上设有与主动齿轮3相配合的从动齿轮6，在与主动齿轮3同侧的基板2上还设有三个平行设置的水平导轨7，每个水平导轨7上均设有一个水平滑块8，上部和中部位置的两个水平滑块8之间设有第一液压管9，第一液压管9的两端分别与上部和中部位置的水平滑块8固连，中部和下部位置的两个水平滑块8之间设有一竖直导轨10，竖直导轨10的上、下两端分别与中部和下部位置的两水平滑块8固连，第一液压管9的一端连接第一液压推杆11，第一液压推杆11的一端活动设置于第一液压管9内，另一端固连一竖直滑块12，竖直滑块12活动连接于竖直导轨10上，在竖直滑块12上设有一画笔，在基板2上对应于竖直滑块12的画笔的位置设有一方形通孔13，在中部水平滑块8上固连一与从动齿轮6相啮合的齿条14；在基板2另一侧的主动轴1上设有一凸轮板15，在凸轮板15外侧的主动轴1上设有一手柄4，凸轮板15上设有一凸轮凹槽16，在凸轮板15和基板2之间的主动轴1上设有一从动装置，所述从动装置包括一空套在主动轴1上的底架17，在底架17上设有两平行间隔设置的条形通孔18，底架17上设有一滑动架19，滑动架19与底架17通过安装在条形通孔18内的螺栓固连，在滑动架19上设有一与条形通孔18相对垂直设置的第二液压管20，在第二液压管20远离主动轴1的一端连接一U型液压推杆21，第二液压管20靠近主动轴1的一端通过液压管路与第一液压管9连接，U型液压推杆21的一端活动设置于第二液压管20内，U型液压推杆21的另一端连接一从动滑块22，一设在第二液压管20上方与第二液压管20平行的直线导轨23两端分别固连于滑动架19上，所述从动滑块22活动连接于直线导轨23上，从动滑块22的一端卡置于凸轮板15的凸轮凹槽16内，底架17由一设置于从动装置下方的支撑架24支撑。
使用时，人们将凸轮运动演示仪放置于桌面上，在方形通孔13处放置一画板。旋转手柄4带动主动轴1旋转，主动轴1带动凸轮板15旋转，随着凸轮板15的旋转卡置于凸轮凹槽16内的从动滑块22沿着直线导轨23往复移动，从动滑块22再带动U形液压推杆21做往复直线远动，同学们可直观的看到凸轮机构的运动特性，即将凸轮板15的旋转运动转化成U形液压推杆21的往复直线运动。同时，凸轮板15的旋转运动通过主动齿轮3、从动齿轮6、齿条14转化成三个水平滑块8沿水平导轨7的水平方向的移动，与水平滑块8固连的竖直导轨10和第二液压管20也同步移动，U形液压推杆21的往复直线运动通过第一液压管9、液压管路、第二液压管20组成的液力传动机构转化成竖直滑块12沿着竖直导轨10的移动，从而实现竖直滑块12的复合运动继而带动画笔在画板上生成凸轮运动行程曲线，通过观察凸轮运动行程曲线同学可进一步理解凸轮机构运动特性。
此外，通过本发明演示仪还可演示生成凸轮轮廓曲线，首先将凸轮板15取下，在此处主动轴1位置放置带孔画板，并调整滑移滑动键25，使带孔画板不随同主动轴1旋转，底架17与滑动键25配合随主动轴1一起旋转，去除支撑架24对底架17的约束，使用支撑架24对带孔画板进行固定，并且将画笔从竖直滑块12取下放于从动滑块22上，最后，在方形通孔13处放置画有所需凸轮运动行程曲线的图板。此时，用手动操作竖直滑块12，使其沿着凸轮运动行程曲线运动，竖直滑块12水平方向的运动通过水平滑块8、水平滑块8固连的竖直导轨10和齿条14、从动齿轮6、主动齿轮3带动主动轴1旋转，从而使滑动架19及与其相连的部件第一液压管9、U形液压推杆21、从动滑块22一同旋转。与此同时竖直滑块12竖直方向的运动通过第二液压管20、液压管路、第一液压管9、U形液压推杆21带动从动滑块22进行往复直线运动，从而实现从动滑块22的复合运动，继而带动固连在从动滑块22上的画笔在带孔画板上生成凸轮轮廓曲线。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (1)
1.一种凸轮运动演示仪，其特征在于：包括一主动轴，主动轴的中部通过两个并列设置的深沟球轴承安装于一竖直设置的基板上，在基板一侧的主动轴上设有长条形键槽，在主动轴上通过设于长条形键槽内的滑动键设有一主动齿轮，基板上还设有一与主动轴相平行设置的从动轴，在从动轴上设有与主动齿轮相配合的从动齿轮，在与主动齿轮同侧的基板上还设有三个平行设置的水平导轨，每个水平导轨上均设有一个水平滑块，上部和中部位置的两个水平滑块之间设有第一液压管，第一液压管的两端分别与上部和中部位置的水平滑块固连，中部和下部位置的两个水平滑块之间设有一竖直导轨，竖直导轨的上、下两端分别与中部和下部位置的两水平滑块固连，第一液压管的一端连接第一液压推杆，第一液压推杆的一端活动设置于第一液压管内，另一端固连一竖直滑块，竖直滑块活动连接于竖直导轨上，在竖直滑块上设有一画笔，在基板上对应于竖直滑块的画笔的位置设有一方形通孔，在中部水平滑块上固连一与从动齿轮相啮合的齿条；在基板另一侧的主动轴上设有一凸轮板，在凸轮板外侧的主动轴上设有一手柄，凸轮板上设有一凸轮凹槽，在凸轮板和基板之间的主动轴上设有一从动装置，所述从动装置包括一空套在主动轴上的底架，在底架上设有两平行间隔设置的条形通孔，底架上设有一滑动架，滑动架与底架通过安装在条形通孔内的螺栓固连，在滑动架上设有一与条形通孔相对垂直设置的第二液压管，在第二液压管远离主动轴的一端连接一U型液压推杆，第二液压管靠近主动轴的一端通过液压管路与第一液压管连接，U型液压推杆的一端活动设置于第二液压管内，U型液压推杆的另一端连接一从动滑块，一设在第二液压管上方与第二液压管平行的直线导轨两端分别固连于滑动架上，所述从动滑块活动连接于直线导轨上，从动滑块的一端卡置于凸轮板的凸轮凹槽内，底架由一设置于从动装置下方的支撑架支撑。
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