[發明專利]一種凸輪機構研究儀

有效

• 申請號: 201410324465.2
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104070895B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 陳志昂;張行;姜揚帆;閆業亮
• 申請（專利權）人: 陳志昂
• 主分類號: B43L11/00
• 分類號: B43L11/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及教學儀器技術領域，具體為一種凸輪機構研究儀。

背景技術

凸輪機構是機械設計中常見的機構之一。由于凸輪機構具有分度精度高、高速性能好、運轉平穩、傳遞扭距大，定位時自鎖、結構緊湊、體積小、噪音低，壽命長等顯著優點，因此凸輪機構在各種機械，特別是自動機和自動控制裝置中，得到了廣泛的應用。凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成的高副機構。凸輪是一個具有曲線輪廓的構件，一般為主動件作等速轉動；與凸輪輪廓接觸的構件一般作往復直線運動或擺動，稱為從動件，常見形式為推桿和擺桿。凸輪輪廓曲線的設計,一般可分為圖解法和解析法。利用圖解法能比較方便地繪制出各種平面凸輪的輪廓曲線，但這種方法僅適用于比較簡單的結構,用它對復雜結構進行設計則比較困難,而且利用圖解法進行結構設計,作圖誤差較大,對一些精度要求高的結構不能滿足設計要求。解析法可以根據設計要求,通過推導機構中各部分之間的幾何關系,建立相應的方程,精確地計算出輪廓線上各點的坐標,然后把凸輪的輪廓曲線精確地繪制出來，但是,當從動件運動規律比較復雜時,利用解析法獲得凸輪的輪廓曲線的工作量比較大。隨著機械綜合實驗系統推出和不斷應用，凸輪機構運動的解析法分析越來越高。

目前大學機械專業課程的教授過程中，凸輪機構的教學主要以理論授課為主，由于凸輪部分的內容繁多、內容抽象、枯燥、教學難度大。常用圖解法中的“反轉法”通過從動件的運動規律求凸輪的輪廓線。“反轉法”原理是機構設計和機構分析的一種基本方法。凸輪廓線設計方法的基本原理無論是采用作圖解法還是解析法設計凸輪輪廓曲線,所依據的基本原理都是反轉法，反轉法依據相對運動原理，利用從動件的運動軌跡、運動副的傳遞規則，反向計算出凸輪的型線的方法，該方法不足之處是違背直觀思維，復雜難懂,是教學中的一大難點。

由于缺乏簡易有效的“凸輪機構”教學儀器，學生很難直觀有效的去了解學習這一結構，并且現有的凸輪教學儀器存在以下問題：

（1）、現有技術采用的多種凸輪機構動態測試實驗臺的相關教學儀器，占地面積較大，不便于在授課教室里放置，更不便于教師攜帶；

（2）、現有的機械課程教學設備大多是以計算機為平臺的虛擬演示設備，缺少直觀性；

（3）、少有專門針對于?“凸輪”這一典型機械結構設計的教學設備器材；

（4）、現有凸輪演示儀，只提供一個給定的固定位移曲線，然后對其進行凸輪輪廓分析，不能研究不同的、多種的位移曲線。

發明內容

本發明的目的在于提供一種凸輪機構研究儀，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種凸輪機構研究儀，包括由底盤、左立柱、右立柱組成的機架，機架下部設有第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸，第三傳動軸兩端分別由底盤上的第一支撐座和第二支撐座支撐，第一傳動軸兩端分別設有第一直齒輪組和第二直齒輪組，第一直齒輪組由第一步進電機驅動，第二直齒輪組中第一從動直齒輪通過第二傳動軸與第一圓錐齒輪組相連，第二直齒輪組中第二從動直齒輪通過第三傳動軸分別與第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組相連，第三傳動軸貫穿第二從動齒輪且第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組分別位于第三傳動軸兩端，第一正交齒輪組的主動齒輪與第三傳動軸同軸安裝，第一正交齒輪組的從動齒輪位于第三傳動軸上方，且第一正交齒輪組的從動齒輪的中心線與第三傳動軸的軸線正交，第一正交齒輪組的從動齒輪設置在第二轉軸上，第二轉軸的外側固定有第二圓盤；第一圓錐齒輪組的從動齒輪設置帶傳動主動軸上，帶傳動主動軸通過白色布帶與帶傳動從動軸相連，所述白色布帶位于機架的中部；第二圓錐齒輪組的從動齒輪設置在第一轉軸上，第一轉軸上端安裝第一圓盤，第一圓盤上設置圓柱筒，所述白色布帶和第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤同周期轉動；

機架上部設有推桿底板，推桿底板通過上光桿、下光桿與機架相連，推桿底板上設有第三直齒輪組和推桿，第三直齒輪組的主動齒輪由第二步進電機驅動，推桿通過套筒貫穿第三直齒輪組的從動齒輪，推桿是由上部的絲桿和下部的方形桿焊接而成，方形桿通過直線軸承滑塊與直線軸承平行連接，直線軸承用于約束絲桿的周向轉動，第三直齒輪的從動輪中心有套筒，套筒內孔有與絲桿嚙合的內螺紋，由于直線軸承對推桿的周向轉動的約束形成相對運動，從而將第三直齒輪回轉運動傳遞為推桿上下移動。