CN105096679A - 手摇式多种齿形绘图机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种手摇式多种齿形绘图机。包括有一根具有两个蜗杆的蜗杆轴，分路同步传动两个等大的蜗轮；两个蜗轮分别连接两个转轴，其中第一转轴连接四连杆机构做往复运动，第二转轴上安装有一个空间凸轮；所述的空间凸轮为螺旋凹槽结构，凹槽内卡有凸轮从动销，凸轮从动销可沿凹槽运动；所述的凸轮从动销连接齿条刀具和齿条，齿条通过齿轮连接并驱动画齿圆盘运动；所述的四连杆机构连接并驱动载笔装置，载笔装置包括有沿齿头，沿齿头与齿条刀具的齿形配合接触，载笔装置移动时在沿齿头位移的限制下画出该齿形。本发明操作方便，能够快速按照要求画出齿轮齿形，增加学生对机械原理和齿轮范成法实验的兴趣和理解。
Description
技术领域
本发明涉及教学实验仪器技术领域，具体涉及到一种用于机械专业教学进行齿轮范成法实验的手摇式多种齿形绘图机。
背景技术
目前，做齿轮范成法实验的仪器由画齿盘、齿轮、齿条及齿条刀具构成。实验者需依次间歇短距离移动齿条带动齿轮转动，在齿轮齿条停滞的时间内用铅笔沿着刀具形状在画板上的纸上一遍一遍地描绘刀具的轨迹，该过程需要眼睛盯在笔尖上，若干的轨迹包络形成齿轮的形状,将齿轮描绘出来。在纸上只能画出两种齿形（即标准齿形和变位齿形），而要形成根切齿形，需换根切范成仪。并且画齿过程繁琐漫长，难以想象范成法加工齿轮的过程，降低了实验者对实验的兴趣，不利于教学。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种操作方便，能够快速按照要求画出齿轮齿形，增加学生对机械原理和齿轮范成法实验的兴趣和理解的手摇式多种齿形绘图机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
手摇式多种齿形绘图机，其特征在于：包括有一根具有两个蜗杆的蜗杆轴，分路同步传动两个等大的蜗轮；两个蜗轮分别连接两个转轴，其中第一转轴连接四连杆机构做往复运动，第二转轴上安装有一个空间凸轮；所述的空间凸轮为螺旋凹槽结构，凹槽内卡有凸轮从动销，凸轮从动销可沿凹槽运动；所述的凸轮从动销连接齿条刀具和齿条，齿条通过齿轮连接并驱动画齿圆盘运动；所述的四连杆机构连接并驱动载笔装置，载笔装置包括有沿齿头，沿齿头与齿条刀具的齿形配合接触，载笔装置移动时在沿齿头位移的限制下画出该齿形；所述的四连杆机构往复运动一个回合，对应凸轮从动销在空间凸轮的凹槽内转动一圈，同时驱动画齿圆盘转动一个齿距。
在上述方案中，所述的载笔装置安装在滑道上可左右移动，滑道安装在轨道上可前后移动，轨道为一对左右对称设置。
在上述方案中，所述的载笔装置还包括有笔架、弹簧、画笔、换齿螺旋轴、换轨钩和换轨头，其中弹簧将载笔装置拉向左侧的轨道，使得沿齿头与齿条刀具的齿形贴紧。
在上述方案中，所述的齿条刀具为立体结构，齿条刀具立体分布有多个不同类型齿形。
在上述方案中，所述的笔架与换齿螺旋轴均安装在换轨头上，换轨钩安装在笔架右侧，沿齿头安装在换齿螺旋轴左侧，并可在换齿螺旋轴上升降，以此切换对应齿条刀具上不同齿形。
在上述方案中，所述的轨道末端设置有换轨斜块，右侧的轨道上设置有凹形卡槽，载笔装置移动到极限位置时，在换轨斜块作用下，换轨钩卡入凹形卡槽，使得沿齿头与齿条刀具的齿形分离并返回。
在上述方案中，所述的空间凸轮的螺旋凹槽转动一周分为两个行程，其前2/3周为静止行程，螺纹方向与空间凸轮轴线垂直；其后1/3周为进给行程，螺纹方向与空间凸轮轴线倾斜。
本发明的原理在于：
利用与齿条刀具上的齿形紧密贴合的沿齿头带动载笔装置进行单个齿形的绘画，同时利用蜗杆轴同步传动画齿圆盘进行进给旋转运动，实现多个齿形的绘制。
本发明的技术优势在于：
操作简便，实验者只需通过一定时间内摇动蜗杆轴，画笔就会在画齿圆盘上快速描绘出根切齿形、标准齿形、变位齿形，一系列的机构传动加强了学生对机械传动的理解，并且在实验中更加增加了学生对实验的兴趣，更深刻地理解范成法加工齿轮的过程。
附图说明
图1是本发明实施例的总体结构立体图；
图2是本发明实施例的主视图的剖面构造图；
图3是本发明实施例的左视图的剖面构造图；
图4是本发明实施例的俯视图的剖面构造图；
图中1.蜗杆轴，2.第一蜗杆，3.第一转轴，4.第一蜗轮，5.第二蜗杆，6.第二转轴，7.滑道，8沿齿头，9.换轨钩，10.换齿螺旋轴，11.弹簧，12.笔架，13.齿条刀具，14.画笔，15.画齿圆盘，16.空间凸轮，17.第二蜗轮，18.凸轮从动销，19.齿轮，20.齿条，21.曲柄，22.四连杆机构，23.换轨头，24.载笔装置，25.轨道，26换轨斜块。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步的说明：
如图1图2图3图4所示的手摇式多种齿形绘图机，包括有一根蜗杆轴1，蜗杆轴1上设有第一蜗杆2和第二蜗杆5，分别连接第一蜗轮4和第二蜗轮17，并同步带动第一转轴3和第二转轴6旋转，其中第一转轴3通过曲柄21连接四连杆机构22做往复运动，第二转轴6上安装有一个空间凸轮16；所述的空间凸轮16为螺旋凹槽结构，凹槽内卡有凸轮从动销18，凸轮从动销18可沿凹槽运动；所述的凸轮从动销18连接齿条刀具13和齿条20，齿条20通过齿轮19连接并驱动画齿圆盘15运动；所述的四连杆机构22连接并驱动载笔装置24，载笔装置24包括有沿齿头8，沿齿头8与齿条刀具13的齿形配合接触，载笔装置24移动时在沿齿头8位移的限制下画出该齿形；所述的四连杆机构22往复运动一个回合，对应凸轮从动销18在空间凸轮16的凹槽内转动一圈，同时驱动画齿圆盘15转动一个齿距。
在本实施例中，所述的载笔装置24安装在滑道7上可左右移动，滑道7安装在轨道25上可前后移动，轨道25为一对左右对称设置。
在本实施例中，所述的载笔装置24还包括有笔架12、弹簧11、画笔14、换齿螺旋轴10、换轨钩9和换轨头23，其中弹簧11将载笔装置24拉向左侧的轨道，使得沿齿头8与齿条刀具13的齿形贴紧。
在本实施例中，所述的齿条刀具13为立体结构，齿条刀具13立体分布有多个不同类型齿形。
在本实施例中，所述的笔架12与换齿螺旋轴10均安装在换轨头23上，换轨钩9安装在笔12架右侧，沿齿头8安装在换齿螺旋轴10左侧，并可在换齿螺旋轴10上升降，以此切换对应齿条刀具13上不同齿形。
在本实施例中，所述的轨道25末端设置有换轨斜块26，右侧的轨道上设置有凹形卡槽，受四连杆机构22作用，载笔装置24移动到极限位置即将急回时，在换轨斜块26作用下，换轨钩9卡入凹形卡槽，使得沿齿头8与齿条刀具13的齿形分离并返回。
在本实施例中，所述的空间凸轮16的螺旋凹槽转动一周分为两个行程，其前2/3周为静止行程，螺纹方向与空间凸轮16轴线垂直；其后1/3周为进给行程，螺纹方向与空间凸轮16轴线倾斜。
使用时：实验者摇动蜗杆轴1，蜗杆轴1上的第一蜗杆2和第二蜗杆5分别带动第一蜗轮4、第二蜗轮17做同步定轴转动，第二蜗轮17与四连杆机构22中的曲柄21由起始位置同轴转动。四连杆机构22的主动力源于曲柄21的旋转，曲柄21旋转外加上弹簧11的拉力使得载笔装置24沿着齿条刀具13的齿形向前运动，与此同时，第一蜗轮4带动空间凸轮16定轴转动，凸轮从动销18沿着空间凸轮16凹槽运动，由于初始为静止行程，此刻与凸轮从动销18连接的齿条20及画齿圆盘15静止不动，于是此时随着载笔装置24一起运动的画笔14在画齿圆盘15上绘制出一条齿形，；当四连杆机构22运动到远端后急回，载笔装置24受到换轨斜块26的力被卡进轨道25的右侧，并沿着轨道25直线被拉回，在载笔装置24被拉回的期间，凸轮从动销18沿着空间凸轮16凹槽的进给行程运动，与凸轮从动销18连接的齿条20向前运动传动齿轮19及画齿圆盘15转动一个齿距；接着载笔装置24被拉回后再一次被四连杆机构22推动沿齿形向前运动，齿条20及画齿圆盘15再次静止不动。
重复上述配合运动，画笔14在画齿圆盘15上留下的多条齿形，绘制包络出了一种类型的齿轮齿形，齿形特点是根据齿条刀具13模数的不同绘制包络出的齿形个数不同，例如模数为14的齿条刀具13能够包络出一个完整齿形。
画出一个完整的齿形后，实验者通过转动换齿螺旋轴10将沿齿头8转换到另一种齿形相对，重复操作，便可以绘制出另一种类型的齿轮齿形。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
Claims (7)
1.手摇式多种齿形绘图机，其特征在于，包括有一根具有两个蜗杆的蜗杆轴，分路同步传动两个等大的蜗轮；两个蜗轮分别连接两个转轴，其中第一转轴连接四连杆机构做往复运动，第二转轴上安装有一个空间凸轮；所述的空间凸轮为螺旋凹槽结构，凹槽内卡有凸轮从动销，凸轮从动销可沿凹槽运动；所述的凸轮从动销连接齿条刀具和齿条，齿条通过齿轮连接并驱动画齿圆盘运动；所述的四连杆机构连接并驱动载笔装置，载笔装置包括有沿齿头，沿齿头与齿条刀具的齿形配合接触，载笔装置移动时在沿齿头位移的限制下画出该齿形；所述的四连杆机构往复运动一个回合，对应凸轮从动销在空间凸轮的凹槽内转动一圈，同时驱动画齿圆盘转动一个齿距。
2.如权利要求1所述的手摇式多种齿形绘图机，其特征在于，所述的载笔装置安装在滑道上可左右移动，滑道安装在轨道上可前后移动，轨道为一对左右对称设置。
3.如权利要求1所述的手摇式多种齿形绘图机，其特征在于，所述的载笔装置还包括有笔架、弹簧、画笔、换齿螺旋轴、换轨钩和换轨头，其中弹簧将载笔装置拉向左侧，使得沿齿头与齿条刀具的齿形贴紧。
4.如权利要求1所述的手摇式多种齿形绘图机，其特征在于，所述的齿条刀具为立体结构，齿条刀具立体分布有多个不同类型齿形。
5.如权利要求3所述的手摇式多种齿形绘图机，其特征在于，所述的笔架与换齿螺旋轴均安装在换轨头上，换轨钩安装在笔架右侧，沿齿头安装在换齿螺旋轴左侧，并可在换齿螺旋轴上升降，以此切换对应齿条刀具上不同齿形。
6.如权利要求2所述的手摇式多种齿形绘图机，其特征在于，所述的轨道末端设置有换轨斜块，右侧的轨道上设置有凹形卡槽，载笔装置移动到极限位置时，在换轨斜块作用下，换轨钩卡入凹形卡槽，使得沿齿头与齿条刀具的齿形分离并返回。
7.如权利要求1所述的手摇式多种齿形绘图机，其特征在于，所述的空间凸轮的螺旋凹槽转动一周分为两个行程，其前2/3周为静止行程，螺纹方向与空间凸轮轴线垂直；其后1/3周为进给行程，螺纹方向与空间凸轮轴线倾斜。
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