[发明专利]凸轮廓线生成实验仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学设备，特别是涉及一种凸轮廓线生成实验仪。

 

背景技术

凸轮机构是由凸轮、从动件、机架组成的一种高副机构，其中，凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的转动；从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构，譬如：在汽车发动机和其它自动化机械、精密仪器、印刷机械、食品机械、包装机械以及自动化控制系统中都有着广泛的应用。

凸轮机构也是机械原理教学中的一个重要内容，学习这部分的知识，就是要学生掌握凸轮机构的特点和应用，并能根据选定的凸轮类型和从动件运动规律设计出相应的凸轮轮廓曲线。在凸轮机构中，从动件的运动规律和凸轮廓线的生成是密切相关的，因此，设计一种凸轮廓线生成实验仪，让学生亲手绘制从动件运动规律线图，通过操作实验仪绘出相应的凸轮廓线，对于学生加深对凸轮机构理论知识的理解、掌握凸轮轮廓和从动件位移的关系与设计方法、了解凸轮廓线对从动件运动规律的影响等均有十分重要的意义。

凸轮机构主要是由凸轮旋转带动从动推杆进行工作的，所以设计凸轮机构时，首先就是要根据实际工作要求确定从动件的运动规律，然后依据这一运动规律设计出凸轮轮廓曲线。为了说明凸轮廓线设计方法的基本原理，我们首先对已有的凸轮机构进行分析，如图1a所示为一对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构，当凸轮以角速度ω绕轴心O等速逆时针回转时，将推动推杆上下运动。如图1b为凸轮回转角度θ时，推杆发生相应位移量的位移线图。设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-ω，使其绕凸轮轴心O转动，根据相对运动原理，我们知道凸轮与推杆间的相对运动关系并不发生改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面和机架一起以角速度-ω绕凸轮轴心O转动，同时又在其导轨内按预期的运动规律运动。由此可知，从动推杆在复合运动过程中，其尖顶的轨迹就是凸轮廓线。

根据图1a和图1b的对心直动盘形凸轮机构凸轮与从动推杆之间的相对运动分析可知，推杆相对于凸轮的运动一是相对于凸轮轴心O的转动，二是相对于沿导路的移动，位移线图的形成是相对于凸轮转动的x坐标（即水平坐标）和沿导路移动的y坐标（即垂直坐标）构成，这两者的运动就是凸轮廓线与从动件位移线图的关联运动。若将已有的位移线图水平移动，同时使凸轮转动，则位移线图的垂直坐标移动量与推杆相对于凸轮沿导路的移动量是完全相同的，因此，在位移线图水平移动和凸轮相应转动的同时，采用联动的两支笔，保证其沿垂直导路的移动，当一支笔按照已有位移线图的y坐标移动时，联动的另一端的笔则在转动的圆盘上绘制出凸轮的廓线，本发明正是基于此原理而设计的一种凸轮廓线生成实验仪。

 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种凸轮廓线生成实验仪，通过操作实验仪能够帮助学生了解凸轮廓线对从动件运动规律的影响，加深学生对凸轮机构理论知识的理解，掌握凸轮机构的设计方法。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种凸轮廓线生成实验仪，其特征在于，包括一个可转动的凸轮圆盘、一个能够在其表面上贴附从动件位移线图的位移图块、以及两支画笔，所述凸轮圆盘上设置有圆形纸片，所述的两支画笔竖直地设置在联动机构的两端，并且两支画笔分别位于凸轮圆盘和位移图块的上方，其中一支画笔可沿位移线图的坐标轨迹移动，当此画笔沿位移线图的起点位置移动到终点位置时，凸轮圆盘转动，联动的另一支画笔在凸轮圆盘上的圆形纸片上绘出相应的凸轮廓线。

进一步，本发明还包括水平驱动机构，所述水平驱动机构包括滑动设置的连接板、设置在连接板下方的螺杆以及设置在螺杆上的螺母，所述位移图块固定在连接板上，所述螺母与连接板连接起来，当螺杆转动时，螺母在螺杆上运动并带动连接板沿位移线图的水平坐标方向滑动。

进一步，本发明还包括齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构包括齿条、齿轮和转轴，所述齿条固定在连接板上，所述齿轮和凸轮圆盘设置在转轴上，齿轮与齿条啮合，当连接板滑动时，齿条随连接板滑动并带动齿轮转动，齿轮带动转轴转动，转轴带动凸轮圆盘转动。