[發明專利]凸輪廓線生成實驗儀

有效

• 申請號: 201410361824.1
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104134391A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 林昌華;楊巖;黃霞
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵;李玉盛

技術領域

本發明涉及一種教學設備，特別是涉及一種凸輪廓線生成實驗儀。

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背景技術

凸輪機構是由凸輪、從動件、機架組成的一種高副機構，其中，凸輪是一個具有曲線輪廓的構件，通常作連續的轉動；從動件在凸輪輪廓的控制下，按預定的運動規律作往復移動或擺動。在各種機器中，為了實現各種復雜的運動要求，廣泛地使用著凸輪機構，譬如：在汽車發動機和其它自動化機械、精密儀器、印刷機械、食品機械、包裝機械以及自動化控制系統中都有著廣泛的應用。

凸輪機構也是機械原理教學中的一個重要內容，學習這部分的知識，就是要學生掌握凸輪機構的特點和應用，并能根據選定的凸輪類型和從動件運動規律設計出相應的凸輪輪廓曲線。在凸輪機構中，從動件的運動規律和凸輪廓線的生成是密切相關的，因此，設計一種凸輪廓線生成實驗儀，讓學生親手繪制從動件運動規律線圖，通過操作實驗儀繪出相應的凸輪廓線，對于學生加深對凸輪機構理論知識的理解、掌握凸輪輪廓和從動件位移的關系與設計方法、了解凸輪廓線對從動件運動規律的影響等均有十分重要的意義。

凸輪機構主要是由凸輪旋轉帶動從動推桿進行工作的，所以設計凸輪機構時，首先就是要根據實際工作要求確定從動件的運動規律，然后依據這一運動規律設計出凸輪輪廓曲線。為了說明凸輪廓線設計方法的基本原理，我們首先對已有的凸輪機構進行分析，如圖1a所示為一對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構，當凸輪以角速度ω繞軸心O等速逆時針回轉時，將推動推桿上下運動。如圖1b為凸輪回轉角度θ時，推桿發生相應位移量的位移線圖。設想給整個凸輪機構加上一個公共角速度-ω，使其繞凸輪軸心O轉動，根據相對運動原理，我們知道凸輪與推桿間的相對運動關系并不發生改變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面和機架一起以角速度-ω繞凸輪軸心O轉動，同時又在其導軌內按預期的運動規律運動。由此可知，從動推桿在復合運動過程中，其尖頂的軌跡就是凸輪廓線。

根據圖1a和圖1b的對心直動盤形凸輪機構凸輪與從動推桿之間的相對運動分析可知，推桿相對于凸輪的運動一是相對于凸輪軸心O的轉動，二是相對于沿導路的移動，位移線圖的形成是相對于凸輪轉動的x坐標（即水平坐標）和沿導路移動的y坐標（即垂直坐標）構成，這兩者的運動就是凸輪廓線與從動件位移線圖的關聯運動。若將已有的位移線圖水平移動，同時使凸輪轉動，則位移線圖的垂直坐標移動量與推桿相對于凸輪沿導路的移動量是完全相同的，因此，在位移線圖水平移動和凸輪相應轉動的同時，采用聯動的兩支筆，保證其沿垂直導路的移動，當一支筆按照已有位移線圖的y坐標移動時，聯動的另一端的筆則在轉動的圓盤上繪制出凸輪的廓線，本發明正是基于此原理而設計的一種凸輪廓線生成實驗儀。

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發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種凸輪廓線生成實驗儀，通過操作實驗儀能夠幫助學生了解凸輪廓線對從動件運動規律的影響，加深學生對凸輪機構理論知識的理解，掌握凸輪機構的設計方法。?

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種凸輪廓線生成實驗儀，其特征在于，包括一個可轉動的凸輪圓盤、一個能夠在其表面上貼附從動件位移線圖的位移圖塊、以及兩支畫筆，所述凸輪圓盤上設置有圓形紙片，所述的兩支畫筆豎直地設置在聯動機構的兩端，并且兩支畫筆分別位于凸輪圓盤和位移圖塊的上方，其中一支畫筆可沿位移線圖的坐標軌跡移動，當此畫筆沿位移線圖的起點位置移動到終點位置時，凸輪圓盤轉動，聯動的另一支畫筆在凸輪圓盤上的圓形紙片上繪出相應的凸輪廓線。

進一步，本發明還包括水平驅動機構，所述水平驅動機構包括滑動設置的連接板、設置在連接板下方的螺桿以及設置在螺桿上的螺母，所述位移圖塊固定在連接板上，所述螺母與連接板連接起來，當螺桿轉動時，螺母在螺桿上運動并帶動連接板沿位移線圖的水平坐標方向滑動。

進一步，本發明還包括齒輪齒條機構，所述齒輪齒條機構包括齒條、齒輪和轉軸，所述齒條固定在連接板上，所述齒輪和凸輪圓盤設置在轉軸上，齒輪與齒條嚙合，當連接板滑動時，齒條隨連接板滑動并帶動齒輪轉動，齒輪帶動轉軸轉動，轉軸帶動凸輪圓盤轉動。