一種凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，包括水平設置的底板，以及設置于底板上方的傳動裝置；傳動裝置上安裝有凸輪、圓盤以及輪廓線畫筆桿，畫筆安裝在輪廓線畫筆桿的尖端；傳動裝置的輸入端通過第一側板與動力源相連，帶動凸輪和圓盤在豎直方向上轉動，同時帶動輪廓線畫筆桿上下移動，使畫筆能夠在轉動的圓盤上繪出凸輪的輪廓線。本實用新型解決了繪圖儀器與機械教具有效的組合一起的問題，巧妙的通過手輪、軸、齒輪等機械傳動機構，利用相對運動的原理，通過紙帶的運動，繪制出推桿的運動規律，通過圓板同步運動，在圓板紙片上繪制凸輪輪廓線。通過實驗表明，該設備工作穩定、性能可靠、功能實現效果良好。
【專利說明】一種凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于凸輪教具【技術領域】，具體涉及一種凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀。
【背景技術】
[0002]目前，對于精度要求不高的各種平面凸輪的輪廓曲線，只要當從動件的運動規律已選定并據此作出位移線圖后，根據反轉法原理，運用作圖法均可簡便有效地設計出來，2208年51期《機械》陳永寧作圖法設計凸輪輪廓曲線應注意的若干問題。目前高校普遍使用的機械教具，種類繁多，但是關于凸輪廓線及推桿運動規律這一類型的機械教具不多，學生不能很好的理解關于凸輪及推桿的運動規律。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，該儀器解決繪圖儀器與機械教具有效的組合一起的問題，巧妙的通過手輪、軸、齒輪等機械傳動機構，利用相對運動的原理，通過紙帶的運動，繪制出推桿的運動規律，通過圓板同步運動，在圓板紙片上繪制凸輪輪廓線。通過實驗表明，該設備工作穩定、性能可靠、功能實現效果良好。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:包括水平設置的底板，以及設置于底板上方的傳動裝置；底板上豎直安裝有第一側板和第二側板，第一側板和第二側板相對設置，傳動裝置安裝于第一側板和第二側板之間；第一側板的外側連接動力源?’傳動裝置上安裝有凸輪、圓盤以及輪廓線畫筆桿，畫筆安裝在輪廓線畫筆桿的尖端；傳動裝置的輸入端通過第一側板與動力源相連，帶動凸輪和圓盤在豎直方向上轉動，凸輪的轉動帶動輪廓線畫筆桿上下移動，使畫筆能夠在轉動的圓盤上繪出凸輪的輪廓線。
[0005]所述的傳動裝置包括兩端分別固定在第一側板和第二側板上的固定梁、用于安裝凸輪的凸輪軸、用于安裝圓盤的圓盤軸以及用于安裝輪廓線畫筆桿的推桿軸；凸輪軸和圓盤軸位于固定梁的正下方，且相對設置并位于同一水平面上；凸輪軸的一端安裝在第一側板上，并與動力源相連，另一端通過第一關節軸承與固定梁相連；凸輪套裝與第一側板與第一關節軸承之間；圓盤軸的一端安裝在第二側板上，另一端通過第二關節軸承與固定梁相連；圓盤固定于圓盤軸伸出第二關節軸承的部分；固定梁的上方設置有推桿軸，推桿軸上與凸輪相對應的位置上安裝有凸輪推桿，凸輪推桿的一端與推桿軸固定連接，另一端安裝有能夠減少磨損的滾珠，并與凸輪緊密接觸；輪廓線畫筆桿的上端固定在凸輪推桿上，且安裝在其尖端的畫筆位于圓盤的表面處；推桿軸上還開設有兩個通過，兩個通孔內分別設置第一連桿和第二連桿，且第一連桿和第二連桿的底端均固定在固定梁上。
[0006]所述的固定梁與第一連桿和第二連桿均通過螺紋連接。
[0007]所述的推桿軸與凸輪推桿和輪廓線畫筆桿均通過螺紋連接。
[0008]所述的動力源采用作為電動源的電動機或作為手動源的把手。
[0009]所述的把手穿過第一側板與凸輪軸的端部固定連接。
[0010]所述的第一側板和第二側板之間還安裝有直齒錐齒輪長軸；凸輪軸上設置有第一圓柱齒輪，圓盤軸上設置有第二圓柱齒輪，直齒錐齒輪長軸與凸輪軸和圓盤軸位于同一水平面上，直齒錐齒輪長軸上與第一圓柱齒輪和第二圓柱齒輪相對應的位置上分別設置有第三圓柱齒輪和第四圓柱齒輪，且第一圓柱齒輪與第三圓柱齒輪相嚙合，第二圓柱齒輪與第四圓柱齒輪相嚙合；直齒錐齒輪長軸的一端安裝在第一側板的內側，另一端安裝在第二側板上；第二側板上設置有卷筒軸，卷筒軸豎直安裝，且底端設置有第一錐齒輪，直齒錐齒輪長軸上套裝有與第一錐齒輪相嚙合帶動卷筒軸轉動的第二錐齒輪，第二錐齒輪位于第二側板的內側。
[0011]所述的凸輪軸通過設置于第一側板內側的第一帶座軸承安裝在第一側板上；圓盤軸通過設置于第二側板內側的第二帶座軸承安裝在第二側板上；直齒錐齒輪長軸的一端通過設置于第一側板內側的第三帶座軸承安裝在第一側板上，另一端通過設置于第二側板外側的第四帶座軸承安裝在第二側板上。
[0012]所述的卷筒軸鑲嵌于第二側板上開設的方槽中，且卷筒軸的頂部安裝在第二側板方槽的頂部。
[0013]所述的凸輪、圓盤、四個圓柱齒輪以及兩個錐齒輪的軸向通過軸肩和軸筒固定，周向通過鍵固定。
[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0015]1.本實用新型凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀運用反轉的原理實現相對反轉，凸輪的回轉運動與紙帶水平移動同步進行，實現了四個軸承同步轉動，進而實現曲線生成，能夠使凸輪廓線及推桿運動規律同時繪出。
[0016]2本實用新型凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀使用了直齒輪與錐齒輪，能夠使該裝置的運動狀態清晰直觀，方便觀察與理解。
[0017]3本實用新型凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀體積較小，結構簡單，使得造價低，易于推廣。
[0018]4本實用新型凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀的凸輪推桿底端采用能夠減少磨損的滾珠，從而能夠提高凸輪推桿的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的主視圖；
[0020]圖2為本實用新型的后視圖；
[0021]圖3為本實用新型的側視圖；
[0022]圖4為本實用新型的俯視圖。
[0023]其中，I為底板；2為第一側板；3為第二側板；4為手柄；5為凸輪軸；6為第一帶座軸承；7為第二帶座軸承；8為第一關節軸承；9為第二關節軸承；10為固定梁；11為直齒錐齒輪長軸；12為第一圓柱齒輪；13為第二圓柱齒輪；14為第三圓柱齒輪；15為第四圓柱齒輪；16為凸輪；17為圓盤；18為圓盤軸；19為第一錐齒輪；20為第二錐齒輪；21為卷筒軸；22為推桿軸；23為第一連桿；24為第二連桿；25為凸輪推桿；26為輪廓線畫筆桿；27為第三帶座軸承；28為第四帶座軸承。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0025]參見圖1至圖4，本實用新型包括底板I和安裝于底板I上的第一側板2和第二側板3，底板I與兩側板為螺栓連接，手柄4穿過第一側板2與凸輪軸5相連作為整個機構的驅動裝置，凸輪軸5 —端用第一帶座軸承6固定在第一側板2上，另一端用第一關節軸承8連在固定梁10上，凸輪軸5與直齒錐齒輪長軸11用第一圓柱齒輪12和第三圓柱齒輪13嚙合傳動，凸輪16、圓盤17和所有齒輪的軸向均用軸肩和套筒固定，周向均采用鍵固定。直齒錐齒輪長軸11兩端分別用第三帶座軸承27和第四帶座軸承28與兩側板相連接，直齒錐齒輪長軸11上的第四圓柱齒輪15與圓盤軸18上的第三圓柱齒輪14相嚙合，圓盤軸18 —端用第二帶座軸承7與第二側板3連接，另一端連著圓盤17，中間用第二關節軸承9連在固定梁10上。直齒錐齒輪長軸11上的第二錐齒輪20與卷筒軸21底部第一錐齒輪19嚙合傳動，兩端用銅帽裝進第二側板3內。推桿軸22上有四個桿分別為第一連桿23、第二連桿24、凸輪推桿25、輪廓線畫筆桿26。第一連桿23和第二連桿24下端用螺紋連接在固定梁10上，上端穿過推桿軸22主要用于左右固定推桿軸22，凸輪推桿25上端用螺紋連在推桿軸22上下端與凸輪16接觸，輪廓線畫筆桿26上端與推桿軸22用螺紋連接，下端連畫筆。
[0026]本實用新型的原理:
[0027]參考機械原理教材上圖解法繪制凸輪輪廓曲線的方法，凸輪輪廓線的設計主要由凸輪結構的型式、基本尺寸、推桿運動規律及凸輪的轉向組成。首先確定凸輪型式基本尺寸及轉向，然后利用生成的推桿的運動規律來生成凸輪運的輪廓線。本實用新型總體結構主要由動力裝置，傳動裝置，連接裝置，繪圖裝置四部分部分構成。
[0028]1.動力裝置
[0029]如圖1和圖3所示，本實用新型通過手柄驅動手柄，驅動使整個裝置運轉起來，實現同步化。
[0030]2.傳動裝置
[0031]如圖2和圖4所示，本實用新型通過手驅動手柄帶動凸輪軸，凸輪軸轉動帶動凸輪和第一圓柱齒輪轉動，第一圓柱齒輪嚙合第三圓柱齒輪帶動直齒錐齒輪長軸轉動，直齒錐齒輪長軸上的第四圓柱齒輪與第二圓柱齒輪嚙合帶動圓盤軸轉動，圓盤軸驅動圓盤轉動。直齒錐齒輪長軸帶動錐齒輪轉動進而帶動卷筒軸轉動，卷筒軸轉動來卷動紙帶作圖。凸輪轉動驅動凸輪推桿的往復運動從而使推桿軸上下運動從而帶動畫筆驅動畫圖。
[0032]3.連接裝置
[0033]如圖1和圖2所示，本實用新型第一側板2和第二側板3用螺栓與底板固定連接。手柄與凸輪軸用螺栓連接，凸輪軸一端用帶座軸承與第一側板連接，另一端用關節軸承與固定梁連接，直齒錐齒輪長軸兩端分別用帶座軸承與第一側板2和第二側板3連接，圓盤軸一端用帶座軸承與第二側板連接，另一端用關節軸承連接在固定軸上，卷筒軸兩端用銅帽鑲在第二側板內。固定梁裝在兩個板內，第一連桿、第二連桿與固定梁用螺紋連接，凸輪推桿與輪廓線畫筆桿與推桿軸用螺紋連接。
[0034]4.繪圖裝置
[0035]在本實用新型中，畫筆分別裝在推桿軸左端和輪廓線畫筆桿尖端。凸輪轉動帶動凸輪桿上下運動，從而帶動推桿軸上下移動，從而使畫筆桿上下移動，使其在轉動的圓盤上繪出凸輪廓線。推桿軸同時帶動輪廓線畫筆桿在水平勻速運動的紙帶上繪出推桿運動規律。
[0036]凸輪輪廓線的設計主要由凸輪結構的型式、基本尺寸、推桿運動規律及凸輪的轉向組成。首先確定凸輪型式基本尺寸及轉向，然后利用生成的推桿的運動規律來生成凸輪運的輪廓線。
[0037]本實用新型工作過程:
[0038]首先通過動力裝置手柄勻速轉動帶動凸輪軸轉動，從而使凸輪軸上的凸輪，齒輪勻速轉動。凸輪轉動驅動凸輪推桿上下往復運動，從而使推桿軸往復運動。齒輪嚙合帶動直齒錐齒輪長軸轉動，直齒錐齒輪長軸轉動分別帶動其上圓柱齒輪，圓錐齒輪嚙合，分別帶動圓盤軸和推桿軸轉動。圓盤軸轉動帶動圓盤同步轉動，在圓盤上貼上圓形紙片，紙片也隨圓盤一起轉動，推桿軸上下運動時帶動輪廓線畫筆桿上下隨著凸輪輪廓上下運動，在輪廓線畫筆桿尖端裝上水平且接觸圓盤紙片的畫筆，隨著圓盤轉動和畫筆桿的上下運動就在紙片上畫出了凸輪的輪廓線。同時在第二側板的另一端有一個豎桿上面套上紙帶卷筒，上面緊密卷上紙帶，紙帶另一端貼在推桿軸上，推桿軸轉動同時會帶動紙帶勻速向推桿軸方向運動，在推桿軸末端裝上畫筆且緊貼紙帶，當推桿軸上下往復運動時，帶動畫筆上下運動，推桿軸帶動紙帶運動從而會在紙帶上繪制出推桿運動規律。
[0039]以上內容僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型權利要求書的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:包括水平設置的底板(1)，以及設置于底板(I)上方的傳動裝置；底板(I)上豎直安裝有第一側板(2)和第二側板(3)，第一側板(2)和第二側板(3)相對設置，傳動裝置安裝于第一側板(2)和第二側板(3)之間；第一側板(2)的外側連接動力源；傳動裝置上安裝有凸輪(16)、圓盤(17)以及輪廓線畫筆桿(26)，畫筆安裝在輪廓線畫筆桿(26)的尖端；傳動裝置的輸入端通過第一側板(2)與動力源相連，帶動凸輪(16)和圓盤(17)在豎直方向上轉動，凸輪(16)的轉動帶動輪廓線畫筆桿(26)上下移動，使畫筆能夠在轉動的圓盤(17)上繪出凸輪(16)的輪廓線。
2.根據權利要求1所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的傳動裝置包括兩端分別固定在第一側板(2)和第二側板(3)上的固定梁(10)、用于安裝凸輪(16)的凸輪軸(5)、用于安裝圓盤(17)的圓盤軸(18)以及用于安裝輪廓線畫筆桿(26)的推桿軸(22);凸輪軸(5)和圓盤軸(18)位于固定梁(10)的正下方，且相對設置并位于同一水平面上；凸輪軸(5)的一端安裝在第一側板(2)上，并與動力源相連，另一端通過第一關節軸承(8)與固定梁(10)相連；凸輪(16)套裝與第一側板(2)與第一關節軸承(8)之間；圓盤軸(18)的一端安裝在第二側板(2)上，另一端通過第二關節軸承(9)與固定梁(10)相連；圓盤(17)固定于圓盤軸(18)伸出第二關節軸承(9)的部分；固定梁(10)的上方設置有推桿軸(22)，推桿軸(22)上與凸輪(16)相對應的位置上安裝有凸輪推桿(25)，凸輪推桿(25)的一端與推桿軸(22)固定連接，另一端安裝有能夠減少磨損的滾珠，并與凸輪(16)緊密接觸；輪廓線畫筆桿(26)的上端固定在凸輪推桿(25)上，且安裝在其尖端的畫筆位于圓盤(17)的表面處；推桿軸(22)上還開設有兩個通過，兩個通孔內分別設置第一連桿(23)和第二連桿(24)，且第一連桿(23)和第二連桿(24)的底端均固定在固定梁(10)上。
3.根據權利要求2所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的固定梁(10)與第一連桿(23)和第二連桿(24)均通過螺紋連接。
4.根據權利要求2所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的推桿軸(22)與凸輪推桿(25)和輪廓線畫筆桿(26)均通過螺紋連接。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的動力源采用作為電動源的電動機或作為手動源的把手(4)。
6.根據權利要求5所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的把手(4)穿過第一側板(2)與凸輪軸(5)的端部固定連接。
7.根據權利要求1至4任意一項所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的第一側板(2)和第二側板(3)之間還安裝有直齒錐齒輪長軸(11);凸輪軸(5)上設置有第一圓柱齒輪(12)，圓盤軸(18)上設置有第二圓柱齒輪(13)，直齒錐齒輪長軸(11)與凸輪軸(5)和圓盤軸(18)位于同一水平面上，直齒錐齒輪長軸(11)上與第一圓柱齒輪(12)和第二圓柱齒輪(13)相對應的位置上分別設置有第三圓柱齒輪(14)和第四圓柱齒輪(15)，且第一圓柱齒輪(12)與第三圓柱齒輪(14)相嚙合，第二圓柱齒輪(13)與第四圓柱齒輪(15)相哨合；直齒錐齒輪長軸(11)的一端安裝在第一側板(2)的內側,另一端安裝在第二側板(3)上；第二側板(3)上設置有卷筒軸(21)，卷筒軸(21)豎直安裝，且底端設置有第一錐齒輪(19)，直齒錐齒輪長軸(11)上套裝有與第一錐齒輪(19)相嚙合帶動卷筒軸(21)轉動的第二錐齒輪(20),第二錐齒輪(20)位于第二側板(3)的內側。
8.根據權利要求7所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的凸輪軸(5)通過設置于第一側板(2)內側的第一帶座軸承(6)安裝在第一側板(2)上；圓盤軸(17)通過設置于第二側板(3)內側的第二帶座軸承(7)安裝在第二側板(3)上；直齒錐齒輪長軸(11)的一端通過設置于第一側板(2)內側的第三帶座軸承(27)安裝在第一側板(2)上，另一端通過設置于第二側板(3)外側的第四帶座軸承(28)安裝在第二側板(3)上。
9.根據權利要求8所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的卷筒軸(21)鑲嵌于第二側板(3)上開設的方槽中，且卷筒軸(21)的頂部安裝在第二側板(3)方槽的頂部。
10.根據權利要求8所述的凸輪推桿運動規律及輪廓線生成儀，其特征在于:所述的凸輪(18)、圓盤(17)、四個圓柱齒輪以及兩個錐齒輪的軸向通過軸肩和軸筒固定，周向通過鍵固定。
【文檔編號】G09B25/02GK204045118SQ201420419060
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】高曉梅, 陳正強, 楊昆, 何飛, 高中金, 翁方萍 申請人:西安石油大學