CN108922361A - 球面渐开线演示教具 - Google Patents

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张秀娟
张晟
张家辉
高艺宁
王胜坤
伊毅
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Abstract

本发明涉及锥齿轮制造技术领域，具体公开了一种球面渐开线演示教具，包括圆盘、锥齿轮组合、转轴、圆锥罩、指示灯和驱动装置，圆盘通过锥齿轮组合及转轴与圆锥罩连接，圆锥罩为圆台状，转轴的一端沿圆锥罩的轴线方向插在圆锥罩中且能相对于圆锥罩自由旋转，转轴的另一端弯曲并与圆盘底面的圆心处连接且能相对于圆盘自由旋转，圆盘底面的圆心与圆锥罩的顶点重合且圆盘的底面与圆锥罩的侧面相切，锥齿轮组合包括互相啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，转轴分别穿过第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮与圆盘的底面固定连接，第二锥齿轮与圆锥罩的顶部固定连接，指示灯设在圆盘的边缘处，驱动装置设在圆锥罩中。本发明能够直观的将球面渐开线体现出来。

Description

球面渐开线演示教具
技术领域
本发明涉及锥齿轮制造技术领域，尤其涉及一种球面渐开线演示教具。
背景技术
锥齿轮是机械制造工程中的常用原件之一。锥齿轮画法是图形绘制的关键，常规画法速度慢且步骤复杂，采用圆周定位法，把球面渐开线啮合原理运用于直齿圆锥齿轮画法中，使绘制图形简明、准确、实用、快捷。齿轮是机械传动中应用最广泛的一种传动件，齿轮传动是近代机器中传递运动和动力的最主要组成部分，在相交两轴之间的回转运动中发挥着重要作用。
当渐开线齿轮啮合的时候，由于渐开线的这几点特性，齿轮总是会保持接触，所以传动特别平稳，传动效率很高。螺旋锥齿轮用于传递相交轴的运动与动力，相比于直齿锥齿轮，螺旋锥齿轮具有重合度大，承载能力高，传动平稳，强度高，对安装误差的敏感性小等优点，广泛应用于舰船，航空和国防技术装备以及汽车，机床，工程机械和矿山机械等各种机械产品中。螺旋锥齿轮的加工技术一直受到广泛关注。成立于1865年的美国格里森公司，是国际上锥齿轮加工机床和技术的主要领跑者，它所生产的螺旋锥齿轮是目前应用最广泛的一种锥齿轮。由于格里森公司固有的加工原理，使得机床结构非常复杂，加工调整计算十分复杂，是最难以操作使用的机床之一。另一方面，格里森的“近似替代”和“局部共轭”原理导致加工的两齿面往往不能正确啮合，出现接触区不良，噪音增大，强度下降等弊端。为了改善齿轮的啮合状态，获得较好的接触区，需要对机床和刀具进行复杂的调整和反复的试切，检验，增加了制造成本，加工一对齿轮的生产周期长，且齿轮需要配对使用。这样加工出来的齿轮不是球面渐开线齿形，因而也就不具备互换性，瞬时传动比恒定等优良特性。所以，研究球面渐开线对于改良锥齿轮有着重要意义；而现有技术里对球面渐开线的记录非常匮乏，市面上也没有可以具体体现球面渐开线的教具，致使很多人对其了解少之又少，所以，制作出一款可以直观体现出球面渐开线的教具迫在眉睫，符合市场的紧迫需求。
针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种球面渐开线演示教具，克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种球面渐开线演示教具，以克服现有技术无法将球面渐开线直观体现出来的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种球面渐开线演示教具，包括圆盘、锥齿轮组合、转轴、圆锥罩、指示灯和驱动装置；所述圆盘通过所述锥齿轮组合及转轴与所述圆锥罩连接，所述圆锥罩为圆台状，所述转轴的一端沿所述圆锥罩的轴线方向插在所述圆锥罩中且能相对于所述圆锥罩自由旋转，所述转轴的另一端弯曲并与所述圆盘底面的圆心处连接且能相对于所述圆盘自由旋转，所述圆盘底面的圆心与所述圆锥罩的顶点重合且所述圆盘的底面与所述圆锥罩的侧面相切；所述锥齿轮组合包括互相啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述转轴分别穿过所述第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述圆盘的底面固定连接，所述第二锥齿轮与所述圆锥罩的顶部固定连接；所述指示灯设在所述圆盘的边缘处，用于在所述圆盘转动时展示球面渐开线的空间轮廓；所述驱动装置设在所述圆锥罩中，用于驱动所述转轴转动。
优选地，所述转轴与所述圆盘之间通过轴承连接。
优选地，所述指示灯为LED灯。
优选地，所述驱动装置为减速电机，所述减速电机的输出轴与所述转轴连接，以进行动力传递。
优选地，所述减速电机由12V电池供电。
优选地，所述圆锥罩的底部设有圆筒状的支座，所述驱动装置设在所述支座中。
优选地，所述转轴为白钢光轴。
优选地，所述圆锥罩的材料为塑料
优选地，所述圆盘的材料为亚克力。
本发明的球面渐开线演示教具能够将球面渐开线的3D立体图生动形象的显示出来，让人们更加充分的了解球面渐开线的形成过程，解决了现有技术中锥齿轮生产过程中存在的效率低，使用不便等问题，其具有结构新颖，构思巧妙，使用方便，安全可靠等特点。
附图说明
图1为本发明实施例的球面渐开线演示教具的主视图；
图2为本发明实施例的球面渐开线演示教具的A-A方向的剖视图。
图中，1：圆盘；2：指示灯；3：轴承；4：锥齿轮组合；41：第一锥齿轮；42：第二锥齿轮；5：转轴；6：圆锥罩；7：驱动装置；8：支座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2所示，本实施例的球面渐开线演示教具包括：圆盘1、锥齿轮组合4、转轴5、圆锥罩6、指示灯2和驱动装置7。
圆盘1通过锥齿轮组合4及转轴5与圆锥罩6连接，圆锥罩6为圆台状，转轴5的一端沿圆锥罩6的轴线方向插在圆锥罩6中且能相对于圆锥罩6绕圆锥罩6的轴线自由旋转，转轴5的另一端弯曲并与圆盘1底面的圆心处连接且能相对于圆盘1绕圆盘1的轴线自由旋转，转轴5与圆盘1之间可以通过轴承4连接，圆盘1底面的圆心与圆锥罩6的顶点(即圆锥罩6为完整圆锥体时的顶点)重合且圆盘1的底面与圆锥罩6的侧面相切，这样，转轴5的一端的轴线应该与圆锥罩6的轴线重合，另一端的轴线应该与圆锥罩6的侧面垂直，转轴5可以为一个弯曲的白钢光轴。
锥齿轮组合4包括：互相啮合的第一锥齿轮41和第二锥齿轮42，转轴5分别穿过第一锥齿轮41和第二锥齿轮42且能够相对于第一锥齿轮41和第二锥齿轮42绕各齿轮的轴线自由旋转，第一锥齿轮41与圆盘1的底面固定连接在一起，第二锥齿轮42与圆锥罩6的顶部固定连接在一起，这样，当转轴5绕圆锥罩6的轴线旋转时，其上端带动圆盘1绕圆锥罩6的顶点转动，同时，第一锥齿轮41与第二锥齿轮42啮合，第一锥齿轮41绕圆锥罩6的顶点做圆周运动的同时其自身旋转，从而带动圆盘1自转。
指示灯2设在圆盘1的边缘处，用于在圆盘转动时展示球面渐开线的空间轮廓，即指示灯2行走的轨迹就是用来显示球面渐开线的轨迹，指示灯2可以为LED灯，同时，为了更方便显示球面渐开线，圆盘1的材料可以为亚克力。
驱动装置7设在圆锥罩6中，用于驱动转轴5转动，圆锥罩6的底部可以设有圆筒状的支座8，驱动装置7设在支座8中。驱动装置7可以为减速电机，减速电机的输出轴与转轴5连接，以进行动力传递，减速电机由12V电池供电。圆锥罩6的材料可以为塑料。
本实施例的工作原理为：一圆心与圆锥顶部重合的圆盘绕圆锥顶点旋转，其边缘任意一点形成的空间曲线即为球面渐开线。为了方便人们观察，本教具采用了电动机构，可以方便快捷的显示出球面渐开线的具体轮廓。本教具采用亚格力圆盘来代表渐开线圆盘，圆锥头部切除一小部分是为了在其顶部配合处来形成锥齿轮配合，亚格力圆盘与锥齿轮间的配合存在一定的夹角，以实现圆盘定角度且无相对转动的与齿轮配合。圆锥罩内部安装有一转轴，来实现两齿轮间的配合，减速电机配有12V的电池供电，被固定在圆筒形支座中。工作时需通电，圆盘边缘的LED灯就会随着圆盘缓慢转动，其形成的空间轮廓即为球面渐开线，打开开关即可转动。
本发明的球面渐开线演示教具能够将球面渐开线的3D立体图生动形象的显示出来，让人们更加充分的了解球面渐开线的形成过程，解决了现有技术中锥齿轮生产过程中存在的效率低，使用不便等问题，其具有结构新颖，构思巧妙，使用方便，安全可靠等特点。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种球面渐开线演示教具，其特征在于，包括圆盘、锥齿轮组合、转轴、圆锥罩、指示灯和驱动装置；所述圆盘通过所述锥齿轮组合及转轴与所述圆锥罩连接，所述圆锥罩为圆台状，所述转轴的一端沿所述圆锥罩的轴线方向插在所述圆锥罩中且能相对于所述圆锥罩自由旋转，所述转轴的另一端弯曲并与所述圆盘底面的圆心处连接且能相对于所述圆盘自由旋转，所述圆盘底面的圆心与所述圆锥罩的顶点重合且所述圆盘的底面与所述圆锥罩的侧面相切；所述锥齿轮组合包括互相啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述转轴分别穿过所述第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述圆盘的底面固定连接，所述第二锥齿轮与所述圆锥罩的顶部固定连接；所述指示灯设在所述圆盘的边缘处，用于在所述圆盘转动时展示球面渐开线的空间轮廓；所述驱动装置设在所述圆锥罩中，用于驱动所述转轴转动。
2.根据权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述转轴与所述圆盘之间通过轴承连接。
3.根据权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述指示灯为LED灯。
4.根据权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述驱动装置为减速电机，所述减速电机的输出轴与所述转轴连接，以进行动力传递。
5.根据权利要求4所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述减速电机由12V电池供电。
6.根据权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述圆锥罩的底部设有圆筒状的支座，所述驱动装置设在所述支座中。
7.根据权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述转轴为白钢光轴。
8.根据权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述圆锥罩的材料为塑料。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述圆盘的材料为亚克力。
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