CN104332101A - 用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，特点是包括基座、推杆、凸轮、画板和驱动手柄，驱动手柄轴接在基座上，画板与基座滑动配合，凸轮上固定连接有传动轴，传动轴、驱动手柄和画板三者之间设置有同步传动离合机构，推杆的下端顶在凸轮的圆周面上，推杆的上端与基座之间设置有弹性机构，推杆的移动方向与画板的移动方向相垂直，推杆上设置有弹性画线机构，弹性画线机构与画板的绘画面相垂直；优点是只要转动驱动手柄，该装置便能动态展示凸轮的转动和推杆的上下运动关系，且能在画板上自动画出凸轮机构推杆的位移运动曲线，有助于学生较好较快地理解凸轮机构的运动原理，大大提高了学习效率。

Description

用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置

技术领域

 本发明涉及教学中用于展示机械运动原理的装置，尤其涉及一种用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置。

背景技术

在学习机械专业知识的过程中，机械原理是必须要掌握的一门知识，而机械原理中很多机构的运动配合关系以及运动曲线，往往比较深奥或抽象，如：其中比较常见的以及较普遍被使用的凸轮机构，其推杆位移运动曲线学生很难凭空想象和理解，更难以建立凸轮转动与推杆移动的动态运动关系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有助于学生理解凸轮机构的运动原理且能大大提高学习效率的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，包括基座、推杆、凸轮、画板和驱动手柄，所述的驱动手柄轴接在所述的基座上，所述的画板与所述的基座滑动配合，所述的凸轮上固定连接有传动轴，所述的传动轴、所述的驱动手柄和所述的画板三者之间设置有同步传动离合机构，所述的推杆的下端顶在所述的凸轮的圆周面上，所述的推杆的上端与所述的基座之间设置有弹性机构，所述的推杆的移动方向与所述的画板的移动方向相垂直，所述的推杆上设置有弹性画线机构，所述的弹性画线机构与所述的画板的绘画面相垂直。 

所述的同步传动离合机构包括轴套、驱动齿轮、传动齿轮、齿条和轴盖，所述的轴套同轴套设在所述的传动轴上，所述的轴套与所述的基座相轴接，所述的传动齿轮同轴固定设置在所述的轴套上，所述的驱动齿轮同轴固定设置在所述的驱动手柄上，所述的传动齿轮与所述的驱动齿轮相啮合，所述的齿条固定设置在所述的画板的下端面上，所述的传动齿轮同时与所述的齿条相啮合，所述的轴盖螺接在所述的传动轴的端部，所述的轴盖的端面上固定设置有摩擦片，当所述的轴盖在所述的传动轴上处于拧紧状态时，所述的摩擦片与所述的轴套的端部相贴合且所述的轴套带动所述的轴盖一起转动。

所述的弹性机构包括套筒、第一弹簧和挡套，所述的套筒固定设置在所述的基座上，所述的推杆的上端穿过所述的套筒，所述的挡套螺接在所述的推杆的上端的端部，所述的第一弹簧套设在所述的推杆上，且所述的第一弹簧顶接在所述的套筒的内端面与所述的推杆的上端之间。

所述的弹性画线机构包括画线笔、笔套、第二弹簧和笔帽，所述的笔套与所述的推杆相螺接且垂直于所述的画板的绘画面，所述的画线笔安装在所述的笔套中，所述的第二弹簧顶接在所述的画线笔的尾端与所述的笔套之间，所述的笔帽螺接在所述的笔套上，所述的画线笔的笔尖伸出所述的笔帽，所述的画线笔上固定设置有挡位凸环，所述的挡位凸环位于所述的笔套内且挡在所述的笔帽上，防止所述的画线笔在所述的第二弹簧的弹力作用下被弹出所述的笔套；通过该弹性画线机构降低了对操作者的操作要求，同时也保证了施加在画线笔上的力，使画出的曲线较清晰。

所述的基座上设置有凸轮角度等分打点机构。

所述的凸轮角度等分打点机构包括圆盘、打点笔和簧片，所述的基座上固定设置有支架，所述的簧片的一端固定连接在所述的支架上，所述的打点笔固定连接在所述的簧片的另一端，所述的打点笔与所述的画板的绘画面相垂直，所述的圆盘同轴固定设置在所述的传动轴上，所述的圆盘的下端面上固定设置有多个沿其圆周方向均匀分布的凸点，当所述的凸点与所述的打点笔相接触时压下所述的打点笔。

所述的推杆的下端轴接有滚轮，所述的滚轮与所述的凸轮的圆周面相接触，使得凸轮的转动顺畅。

所述的基座上固定设置有导轨，所述的画板的下端面上设置有滑块，所述的滑块与所述的导轨滑动配合。 

与现有技术相比，本发明的优点是只要转动驱动手柄，该装置便能动态展示凸轮的转动和推杆的上下运动关系，且能在画板上自动画出凸轮机构推杆的位移运动曲线，有助于学生较好较快地理解凸轮机构的运动原理，大大提高了学习效率；而且由于基座上设置有凸轮角度等分打点机构，在凸轮转动时，凸轮角度等分打点机构同步地在画板绘画面的周期坐标上标出等分点，以反映凸轮转过的角度与位移运动曲线的对应关系；此外，该装置还可大量作为机械专业教师的课堂教具，也可作为学生的实验仪器使用，具有较高的实际教学价值和推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1中A-A的放大剖视图；

图3为本发明的弹性画线机构的结构示意图；

图4为本发明绘制得到的位移运动曲线。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，包括基座1、推杆2、凸轮3、画板4和驱动手柄5，驱动手柄5轴接在基座1上，基座1上固定设置有导轨11，画板4的下端面上设置有滑块41，滑块41与导轨11滑动配合，凸轮3上固定连接有传动轴31，传动轴31、驱动手柄5和画板4三者之间设置有同步传动离合机构，同步传动离合机构包括轴套6、驱动齿轮61、传动齿轮62、齿条63和轴盖64，轴套6同轴套设在传动轴31上，轴套6与基座1相轴接，传动齿轮62同轴固定设置在轴套6上，驱动齿轮61同轴固定设置在驱动手柄5上，传动齿轮62与驱动齿轮61相啮合，齿条63固定设置在画板4的下端面上，传动齿轮62同时与齿条63相啮合，轴盖64螺接在传动轴31的端部，轴盖64的端面上固定设置有摩擦片（图中未显示），当轴盖64在传动轴31上处于拧紧状态时，摩擦片（图中未显示）与轴套6的端部相贴合且轴套6带动轴盖64一起转动，推杆2的下端轴接有滚轮21，滚轮21与凸轮3的圆周面相接触，推杆2的上端与基座1之间设置有弹性机构，弹性机构包括套筒12、第一弹簧13和挡套14，套筒12固定设置在基座1上，推杆2的上端穿过套筒12，挡套14螺接在推杆2的上端的端部，第一弹簧13套设在推杆2上，且第一弹簧13顶接在套筒12的内端面与推杆2的上端之间，推杆2的移动方向与画板4的移动方向相垂直，推杆2上设置有弹性画线机构，弹性画线机构与画板4的绘画面相垂直，弹性画线机构包括画线笔7、笔套71、第二弹簧72和笔帽73，笔套71与推杆2相螺接且垂直于画板4的绘画面，画线笔7安装在笔套71中，第二弹簧72顶接在画线笔7的尾端与笔套71之间，笔帽73螺接在笔套71上，画线笔7的笔尖伸出笔帽73，画线笔7上固定设置有挡位凸环74，挡位凸环74位于笔套71内且挡在笔帽73上，防止画线笔7在第二弹簧72的弹力作用下被弹出笔套71；

基座1上设置有凸轮角度等分打点机构，凸轮角度等分打点机构包括圆盘8、打点笔81和簧片82，基座1上固定设置有支架83，簧片82的一端固定连接在支架83上，打点笔81固定连接在簧片82的另一端，打点笔81与画板4的绘画面相垂直，圆盘8同轴固定设置在传动轴31上，圆盘8的下端面上固定设置有多个沿其圆周方向均匀分布的凸点84，当凸点84与打点笔81相接触时压下打点笔81。

上述实施例中，本绘制装置的工作过程为：先拧紧轴盖64，轴盖64上的摩擦片与轴套6的端部相贴合，然后转动驱动手柄5，驱动手柄5通过驱动齿轮61和传动齿轮62带动轴套6转动，轴套6带动轴盖64转动，轴盖64带动传动轴31转动，传动轴31带动凸轮3和圆盘8同步转动，凸轮3在转动的过程中推动推杆2上下移动，同时，传动齿轮62通过与齿条63的啮合带动画板4同步移动，画线笔7在推杆2的带动下在画板4的绘画面上画出位移运动曲线；当凸轮3转动一圈后，拧松轴盖64，使摩擦片与轴套6相脱开，此时，轴套6转动，传动轴31不动，同时旋转笔套71，使画线笔7的笔尖远离画板4的绘画面，然后反向转动驱动手柄5，通过驱动齿轮61、传动齿轮62和齿条63的相互啮合带动画板4快速退回。

Claims (8)

1.用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于包括基座、推杆、凸轮、画板和驱动手柄，所述的驱动手柄轴接在所述的基座上，所述的画板与所述的基座滑动配合，所述的凸轮上固定连接有传动轴，所述的传动轴、所述的驱动手柄和所述的画板三者之间设置有同步传动离合机构，所述的推杆的下端顶在所述的凸轮的圆周面上，所述的推杆的上端与所述的基座之间设置有弹性机构，所述的推杆的移动方向与所述的画板的移动方向相垂直，所述的推杆上设置有弹性画线机构，所述的弹性画线机构与所述的画板的绘画面相垂直。

2.如权利要求1所述的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于所述的同步传动离合机构包括轴套、驱动齿轮、传动齿轮、齿条和轴盖，所述的轴套同轴套设在所述的传动轴上，所述的轴套与所述的基座相轴接，所述的传动齿轮同轴固定设置在所述的轴套上，所述的驱动齿轮同轴固定设置在所述的驱动手柄上，所述的传动齿轮与所述的驱动齿轮相啮合，所述的齿条固定设置在所述的画板的下端面上，所述的传动齿轮同时与所述的齿条相啮合，所述的轴盖螺接在所述的传动轴的端部，所述的轴盖的端面上固定设置有摩擦片，当所述的轴盖在所述的传动轴上处于拧紧状态时，所述的摩擦片与所述的轴套的端部相贴合且所述的轴套带动所述的轴盖一起转动。

3.如权利要求1所述的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于所述的弹性机构包括套筒、第一弹簧和挡套，所述的套筒固定设置在所述的基座上，所述的推杆的上端穿过所述的套筒，所述的挡套螺接在所述的推杆的上端的端部，所述的第一弹簧套设在所述的推杆上，且所述的第一弹簧顶接在所述的套筒的内端面与所述的推杆的上端之间。

4.如权利要求1所述的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于所述的弹性画线机构包括画线笔、笔套、第二弹簧和笔帽，所述的笔套与所述的推杆相螺接且垂直于所述的画板的绘画面，所述的画线笔安装在所述的笔套中，所述的第二弹簧顶接在所述的画线笔的尾端与所述的笔套之间，所述的笔帽螺接在所述的笔套上，所述的画线笔的笔尖伸出所述的笔帽，所述的画线笔上固定设置有挡位凸环，所述的挡位凸环位于所述的笔套内且挡在所述的笔帽上，防止所述的画线笔在所述的第二弹簧的弹力作用下被弹出所述的笔套。

5.如权利要求1所述的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于所述的基座上设置有凸轮角度等分打点机构。

6.如权利要求5所述的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于所述的凸轮角度等分打点机构包括圆盘、打点笔和簧片，所述的基座上固定设置有支架，所述的簧片的一端固定连接在所述的支架上，所述的打点笔固定连接在所述的簧片的另一端，所述的打点笔与所述的画板的绘画面相垂直，所述的圆盘同轴固定设置在所述的传动轴上，所述的圆盘的下端面上固定设置有多个沿其圆周方向均匀分布的凸点，当所述的凸点与所述的打点笔相接触时压下所述的打点笔。

7.如权利要求1所述的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于所述的推杆的下端轴接有滚轮，所述的滚轮与所述的凸轮的圆周面相接触。

8.如权利要求1所述的用于教学的凸轮机构推杆位移运动曲线的绘制装置，其特征在于所述的基座上固定设置有导轨，所述的画板的下端面上设置有滑块，所述的滑块与所述的导轨滑动配合。