CN204315162U - 一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，既能够直观演示凸轮机构反转法设计原理，又能够绘制凸轮轮廓，易为学生感知、理解和记忆理论。包括机架、转动机构、演示绘制机构和控制器；第一转向控制电机、第二转向控制电机、第一传动轴和第二传动轴安装于机架上，第一传动轴与第二传动轴共轴线，第一转向控制电机的输出轴与第一传动轴连接，第一传动轴与同步转盘固定连接，第二转向控制电机与同步转盘固定连接，第二转向控制电机的输出轴与第二传动轴连接，第二传动轴上安装有盘形凸轮；画板固定安装于机架上，升程直线电机通过导轨架偏心固定安装于同步转盘上，升程直线电机驱动推杆，推杆的端部固定连接有画笔。

Description

一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪

技术领域

 本实用新型涉及教学仪器技术领域，特别是涉及一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪。

背景技术

现代自动机械中经常需要设计由多种从动件位移要求组合而成的盘形凸轮轮廓，需要设计师绘制精确的凸轮轮廓曲线以对凸轮轮廓给与机加工。但现在很多机械设计师的设计方法还是基于传统“反转法”原理，沿用手工设计方式绘制盘形凸轮廓形，既不精确也很麻烦。虽然亦可用计算机辅助设计，但设计除需使用基于手动绘图原理上编制的专用软件外，过程也颇为复杂，且直观性不强，对学生在“机械原理”课程的学习中会感觉难理解，给课程的教学也增加了困难。

在机械原理的课程教学中，绘制盘形凸轮轮廓过程的演示一般都依靠动画或图片来呈现，也就是利用幻灯或动画呈现反转法启动的那一时刻：即凸轮呈现静止状态，而推杆尖端沿凸轮径向和圆周方向做复合运动。可这并不是凸轮常规运动形式（常规运动形式是凸轮转动顶杆沿导路移动），不利于学生理解和记忆，造成学习困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，既能够直观演示凸轮机构反转法设计原理，又能够绘制凸轮轮廓，易为学生感知、理解和记忆理论。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，包括机架、转动机构、演示绘制机构和控制器；所述转动机构包括第一转向控制电机、第二转向控制电机、同步转盘、第一传动轴和第二传动轴，所述第一转向控制电机、第二转向控制电机、第一传动轴和第二传动轴安装于所述机架上，所述第一传动轴与第二传动轴共轴线，所述第一转向控制电机的输出轴与所述第一传动轴连接，所述第一传动轴与所述同步转盘固定连接，所述第二转向控制电机与所述同步转盘固定连接，所述第二转向控制电机的输出轴与所述第二传动轴连接，所述第二传动轴上安装有盘形凸轮；所述演示绘制机构包括升程直线电机、推杆、画笔和画板，所述画板固定安装于所述机架上，所述升程直线电机通过导轨架偏心固定安装于所述同步转盘上，所述升程直线电机驱动所述推杆，所述推杆的端部固定连接有所述画笔，所述画笔与所述画板相对应；所述盘形凸轮位于演示推杆工作状态位置时，所述推杆尖端与所述盘形凸轮的外廓接触，所述盘形凸轮位于绘制凸轮廓工作状态位置时，所述推杆尖端与所述盘形凸轮的外廓脱离；所述控制器控制所述升程直线电机按照运动规律要求驱动所述推杆及画笔沿导路方向移动；所述第一转向控制电机与所述第二转向控制电机的转动速度相同转向相反；所述第一转向控制电机驱动所述同步转盘带动所述第二转向控制电机及升程直线电机同步转动，所述第二转向控制电机驱动所述盘形凸轮与所述第一转向控制电机反向转动。

所述同步转盘上设置有用于调节所述推杆偏置的滑槽。

所述第一传动轴与所述同步转盘键连接。

所述画板粘合于所述机架上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪通过第二转向电机带动凸轮正向转动、第一电机带动同步转盘即整体凸轮机构与凸轮反向等速转动，这样凸轮相对图纸静止，而从动推杆一方面随同步转盘 与凸轮反向等速运动，另一方面又在直线电机导路内做预期往复移动，则画笔的轨迹就是所要求得凸轮轮廓线。这种方法将抽象的设计原理具体地展示出来，使学生能很快、很好地理解凸轮轮廓线的设计理论及方法。

2、本实用新型凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪结构简单，操作方便，体积小，便于携带。

附图说明

图1所示为本实用新型盘形凸轮轮廓绘制仪主视图

图2本实用新型盘形凸轮轮廓绘制仪偏置结构右视图。

图3本实用新型盘形凸轮轮廓绘制仪升程直线电机部分的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型盘形凸轮轮廓绘制仪的示意图如图1-图3所示，包括机架1、转动机构、演示绘制机构和控制器；所述转动机构包括第一转向控制电机2、第二转向控制电机6、同步转盘8、第一传动轴3和第二传动轴20，所述第一转向控制电机2、第二转向控制电机6、第一传动轴3和第二传动轴20安装于所述机架1上，所述第一传动轴3与第二传动轴20共轴线，所述第一转向控制电机2的输出轴与所述第一传动轴3连接，所述第一传动轴3与所述同步转盘8固定连接，所述第二转向控制电机6与所述同步转盘8固定连接，所述第二转向控制电机6的输出轴与所述第二传动轴20连接，所述第二传动轴20上安装有盘形凸轮17。所述演示绘制机构包括升程直线电机11、推杆14、画笔16和画板15，所述画板15固定安装于所述机架1上，为了便于调节画板15，所述画板15粘合于所述机架1上。所述升程直线电机11通过导轨架9偏心固定安装于所述同步转盘8上，所述升程直线电机11驱动所述推杆14，所述推杆14的端部固定连接有所述画笔16，所述画笔16与所述画板15相对应。本实施例中，所述第一传动轴3与所述同步转盘8键连接。所述盘形凸轮17与第二传动轴20通过键19连接。

所述盘形凸轮17在所述第二传动轴20上有两位置：实线位置是演示凸轮顶杆的工作状态位置，双点划线位置是绘制凸轮轮廓状态位置。所述盘形凸轮17位于演示顶杆工作状态位置时，所述推杆14尖端与所述盘形凸轮17的外廓接触，所述盘形凸轮17位于绘制凸轮廓工作状态位置时，将盘形凸轮17拨动到图1中双点划线位置上，所述推杆14尖端与所述盘形凸轮17的外廓脱离。所述盘形凸轮17的端部安装有凸轮轴向固定卡环18。

所述升程直线电机11与所述推杆14的连接方式为：所述升程直线电机为一电机输出端连接一套由螺母21、丝杆10与光杆5组成的机械装置组件，结构如图3所示，为保证螺母21及与其固定的载物台组合件22在上下移动时不发生绕轴线的转动，该组件中装有光杆5做滑动导向导轨，螺母后端用圆孔光滑配合于导轨上，引导螺母21及载物台组件22上下移动。所述载物台组件22固定安装有推杆导向套12，所述推杆14通过固定销13与所述推杆导向套12固定连接。

    预先在控制器中输入盘形凸轮的参数，并选择从动件运动规律。所述控制器控制所述升程直线电机11按照运动规律要求驱动所述推杆14及画笔16沿导路方向移动。所述第一转向控制电机2与所述第二转向控制电机6的转动速度相同转向相反；所述第一转向控制电机2驱动所述同步转盘8带动所述第二转向控制电机6及升程直线电机11同步转动，所述第二转向控制电机6驱动所述盘形凸轮17与所述第一转向控制电机2反向转动。

使用过程中，所述升程直线电机11按照运动规律要求，驱动所述推杆14及画笔16沿所述导路移动（即沿推杆导向套12的方向移动）。所述第二转向控制电机6驱动所述盘形凸轮17转动，所述第一转向控制电机2驱动所述同步转盘8带动所述第二转向控制电机6及升程直线电机11与所述第二转向控制电机6反向等速转动，而从动推杆14及画笔16一方面随同步转盘8 与凸轮反向等速运动，另一方面推杆14又在导路即沿推杆导向套12的方向做预期往复移动，则画笔16在所述画板15上绘制的轨迹线就是所要求的凸轮轮廓线。

所述同步转盘8上设置有用于调节所述盘形凸轮偏心距的滑槽4。如图2所示，导轨架9后端滑块用紧固螺栓7固定在调偏距滑槽4的槽内，当需要调整偏距的时候可以松开紧固螺栓7，利用刻度调整其左/右偏距，然后再紧固。

本实用新型的一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，基于反转法原理，即：当凸轮以角速度ω绕轴o转动时推杆在凸轮的推动下实现预期的运动。现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-ω，使其绕轴心o转动。这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-ω绕轴心o转动，一方面又在导轨内做预期的往复移动。这样，推杆在这种复合运动中其尖顶的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。

当只有第二转向控制电机6通电转动时，第二转向控制电机6通过第二传动轴20带动盘形凸轮17转动，使推杆14上下移动，展示推杆14的运动规律。将第一转向控制电机2和第二转向控制电机6同时通电启动，使它们运动速度相同但运动方向相反，本实用新型利用了上述反转法原理，第一转向控制电机2带动同步转盘8转动，同步转盘8带动第二转向控制电机6、第二传动轴20及盘形凸轮17同步转动，同时带动升程直线电机11、推杆14、画笔16产生沿盘形凸轮圆周方向运动，所述盘形凸轮17在第二转向控制电机6带动下实现正向转动，同时在第一转向控制电机2及同步转盘8带动下，与第二转向控制电机6反向等速转动，实际上盘形凸轮17相对画板15静止。升程直线电机11启动时，使与直线电机11导轨上固定连接安装的推杆14产生沿导路方向的运动，而且推杆16及画笔15同时随同步转盘8与盘形凸轮17反向等速运动，两种运动复合下画笔16便可在画板15上绘制出盘形凸轮轮廓的轨迹。

本实用新型的一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪针对大学机械原理课堂中的利用反转法绘制凸轮轮廓教学难点设计，实现具体形象的，以生动灵活的教学模具代替抽象难懂的书面讲解，既解决讲解者难以准确清楚教学的困扰，也可以提高学习者的学习兴趣，帮助其正确理解。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，其特征在于，包括机架、转动机构、演示绘制机构和控制器；所述转动机构包括第一转向控制电机、第二转向控制电机、同步转盘、第一传动轴和第二传动轴，所述第一转向控制电机、第二转向控制电机、第一传动轴和第二传动轴安装于所述机架上，所述第一传动轴与第二传动轴共轴线，所述第一转向控制电机的输出轴与所述第一传动轴连接，所述第一传动轴与所述同步转盘固定连接，所述第二转向控制电机与所述同步转盘固定连接，所述第二转向控制电机的输出轴与所述第二传动轴连接，所述第二传动轴上安装有盘形凸轮；所述演示绘制机构包括升程直线电机、推杆、画笔和画板，所述画板固定安装于所述机架上，所述升程直线电机通过导轨架偏心固定安装于所述同步转盘上，所述升程直线电机驱动所述推杆，所述推杆的端部固定连接有所述画笔，所述画笔与所述画板相对应；所述盘形凸轮位于演示推杆工作状态位置时，所述推杆尖端与所述盘形凸轮的外廓接触，所述盘形凸轮位于绘制凸轮廓工作状态位置时，所述推杆尖端与所述盘形凸轮的外廓脱离；所述控制器控制所述升程直线电机按照运动规律要求驱动所述推杆及画笔沿导路方向移动；所述第一转向控制电机与所述第二转向控制电机的转动速度相同转向相反；所述第一转向控制电机驱动所述同步转盘带动所述第二转向控制电机及升程直线电机同步转动，所述第二转向控制电机驱动所述盘形凸轮与所述第一转向控制电机反向转动。

2.根据权利要求1所述的凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，其特征在于，所述同步转盘上设置有用于调节所述推杆偏置的滑槽。

3.根据权利要求1所述的凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，其特征在于，所述第一传动轴与所述同步转盘键连接。

4.根据权利要求1所述的凸轮机构反转法设计原理演示及轮廓线绘制仪，其特征在于，所述画板粘合于所述机架上。