CN107464491A - 一种教学用凸轮机构实验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种教学用凸轮机构实验台,该试验台包括支撑模块、凸轮模块、推杆模块以及测试模块。所述支撑模块主要由箱体和底板组成,凸轮模块、推杆模块以及测试模块固定在底板上。凸轮模块主要由凸轮、电机、带轮、皮带等构成,通过电机驱动凸轮转动。推杆模块主要有推杆、弹簧、导轨、滑块等构成,在凸轮驱动下直线运动。测试模块为位移传感器和角度编码器,由于对凸轮机构运动参数进行测量。本发明可以实现对不同参数的凸轮运动参数进行测试,测试精度高、安装方便;实验台结构简单,易于加工。
Description
技术领域
本发明属于机械领域,特别是一种教学用凸轮机构实验台。
背景技术
凸轮机构为机械传动的一种方式。在各种机械,特别是自动机和自动控制装置中,广泛采用着各种形式的凸轮机构。凸轮机构的最大优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到各种预期的运动规律,而且响应速度快,机构简单紧凑。正因如此,凸轮机构不可能被数控、电控等装置完全替代。
盘形凸轮为凸轮机构中最常见的一种,在教学过程中,通常以盘形凸轮为例对凸轮机构进行介绍。目前,关于凸轮机构教学用实验台较少,教学用凸轮机构大多为演示性的,并不能定量的反映出凸轮机构的真实运动情况,不能让学生在教学过程中更加深入的了解凸轮机构。
发明内容
本发明的目的是提高一种教学用凸轮机构实验台。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种教学用凸轮机构实验台,包括支撑模块、凸轮模块、推杆模块以及测试模块,所述凸轮模块、推杆模块和测试模块均位于支撑模块的上方,凸轮模块与推杆模块相接触,带动推杆模块运动,测试模块用于对凸轮模块和推杆模块的运动进行测量;
所述支撑模块包括箱体,底板;所述箱体立于地面,底板固连在箱体上表面。凸轮模块包括右轴承座、L形肋板、轴承座支架、轴承座端盖、左轴承、左轴承座、轴套筒、带轮、皮带、右轴承、竖版、轴、凸轮、锁紧螺母、电机,其中L形肋板为两个;竖板通过两个L形肋板固连在底板上,竖板上设置有轴承座孔,右轴承座固定安装在竖板的轴承座孔内,右轴承座内安装有轴承;轴承座支架固连在底板上,轴承做支架固连左轴承座,左轴承座内安装有左轴承,轴承座端盖固连在轴承座支架上;轴安装在左轴承、右轴承孔内,带轮通过键与轴连接并通过套筒与轴的轴肩实现轴向定位;带轮通过键与轴连接并通过锁紧螺母实现轴向固定;电机固连在底板上,电机通过皮带驱动带轮转动。推杆模块包括直线导轨、推杆支撑、调高板、推杆底板、推杆、弹簧支架、弹簧、弹簧定位件、长紧定螺钉、短紧定螺钉、推杆支架、推杆固定件、限位螺钉、开口销、推杆滚子、滚子定位件、销轴,其中,长紧定螺钉、短紧定螺钉、推杆固定件、限位螺钉、滚子定位件为两个;推杆支撑固连在底板上,推杆支撑上设置调高板、调高板上设置推杆底板,调高板、推杆底板通过螺钉与推杆支撑固连,推杆底板上固连直线导轨导轨部分,直线导轨滑块部分上固连推杆支架,推杆通过推杆固定件与推杆支架固连,并通过短紧定螺钉限制推杆转动,推杆滚子通过销轴与推杆左端部相连,销轴上装有两个滚子定位件,销轴安装有开口销,弹簧定位件通过两个长紧定螺钉与推杆固连,弹簧支架固连在推杆底板上,弹簧支架与弹簧定位件之间设置有弹簧;测试模块包括位移传感器支撑、位移传感器固定件、位移传感器、L形连接板、位移传感器连接板、编码器座、角度编码器、编码器联轴器,其中,位移传感器固定件为四个;所述传感器支撑固连在推杆底板上、位移传感器固定端通过四个位移传感器固定件压紧固连在传感器支撑上,编码器座固连在底板上,编码器座固连角度编码器,角度编码器旋转轴通过编码器联轴器与凸轮模块中轴左端固连。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)本发明结构简单、紧凑,易于加工实现,成本低;2)本发明可以实现不同参数凸轮的演示实验及运动参数测试。
下面结合附图对本发明作进一步详述。
附图说明
图1为本发明一种教学用凸轮机构实验台轴测图。
图2为本发明一种教学用凸轮机构实验台主视图。
图3为本发明一种教学用凸轮机构实验台俯视图。
图4为本发明一种教学用凸轮机构实验台推杆部件主视图。
图5为本发明一种教学用凸轮机构实验台推杆部件俯视图。
图6为本发明一种教学用凸轮机构实验台凸轮部分剖视图。
图7为本发明一种教学用凸轮机构实验台驱动及数据采集原理图。
具体实施方式
结合图1-7,本发明的一种教学用凸轮机构实验台,包括支撑模块、凸轮模块、推杆模块以及测试模块,所述凸轮模块、推杆模块和测试模块均位于支撑模块的上方,凸轮模块与推杆模块相接触,带动推杆模块运动,测试模块用于对凸轮模块和推杆模块的运动进行测量;
所述支撑模块包括箱体41和底板23,所述箱体41立于地面,底板23固连在箱体41上表面;
所述凸轮模块包括右轴承座24、L形肋板25、轴承座支架26、轴承座端盖30、左轴承31、左轴承座32、轴套筒33、带轮34、皮带35、右轴承36、竖版37、轴38、凸轮39、锁紧螺母40、电机42,其中L形肋板25的数量为两个;所述竖板37通过两个L形肋板25固连在底板23上,竖板37上设置有轴承座孔,右轴承座24固定安装在竖板37的轴承座孔内,右轴承座内安装有轴承36;轴承座支架26固连在底板23上,轴承做支架26固连左轴承座32,左轴承座32内安装有左轴承31,轴承座端盖30固连在轴承座支架26上;轴38安装在左轴承31、右轴承36的孔内,带轮34通过键与轴38连接并通过套筒33与轴38的轴肩实现轴向定位;凸轮39通过键与轴38连接并通过锁紧螺母40实现轴向固定;电机42固连在底板23上,电机通过皮带35驱动带轮34转动;
所述推杆模块包括直线导轨1、推杆支撑2、调高板3、推杆底板4、推杆8、弹簧支架9、弹簧10、弹簧定位件11、长紧定螺钉12、短紧定螺钉13、推杆支架14、推杆固定件15、开口销17、推杆滚子18、滚子定位件19、销轴20;其中,长紧定螺钉12、短紧定螺钉13、推杆固定件15、滚子定位件19的数量均为两个;所述推杆支撑2固连在底板23上,推杆支撑2上设置调高板3,调高板3上设置推杆底板4,调高板3、推杆底板4通过螺钉与推杆支撑2固连,推杆底板4上固连直线导轨1的导轨部分,直线导轨1的滑块部分上固连推杆支架14,推杆8通过推杆固定件15与推杆支架14固连,并通过短紧定螺钉13限制推杆8转动,推杆滚子18通过销轴20与推杆8右端部相连,销轴20上装有两个滚子定位件19,销轴20安装有开口销17,弹簧定位件11通过两个长紧定螺钉12与推杆8固连,弹簧支架9固连在推杆底板4上,弹簧支架9与弹簧定位件11之间设置有弹簧10;
所述测试模块包括位移传感器支撑5、位移传感器固定件6、位移传感器7、L形连接板21、位移传感器连接板22、编码器座27、角度编码器28、编码器联轴器29;其中,位移传感器固定件6为四个;所述传感器支撑5固连在推杆底板4上,位移传感器7固定端通过四个位移传感器固定件6压紧固连在传感器支撑5上,L形连接板21固连在推杆支架14上,L形连接板21上设置位移传感器连接板22,位移传感器7的运动端与位移传感器连接板22相接触,编码器座27固连在底板23上,编码器座27固连角度编码器28,角度编码器28旋转轴通过编码器联轴器29与凸轮模块中轴38左端固连。
所述竖版37端面与底板23上表面垂直。
所述左轴承座32和右轴承座24结构相同。
所述推杆8端部开有槽,滚子18位于槽中间,两个滚子定位件19位于滚子18两侧,用于对滚子18进行定位,使其不能沿销轴17轴向方向运动。
所述推杆8侧面开有槽,短紧定螺钉13旋入槽内,用于限制推杆转动。
所述滚子18轴线与凸轮39转轴轴线平行。
所述推杆模块中还包括限位螺钉16,其数量为两个,该两个限位螺钉位于推杆底板4上,用于限制直线导轨1导轨部分的运动。
本发明结构简单、紧凑,易于加工实现,成本低。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例
本发明的一种教学用凸轮机构实验台,主要包括支撑模块、凸轮模块、推杆模块以及测试模块。支撑模块包括箱体41,底板23;所述箱体41立于地面,底板23固连在箱体41上表面。凸轮模块包括右轴承座24、L形肋板25、轴承座支架26、轴承座端盖30、左轴承31、左轴承座32、轴套筒33、带轮34、皮带35、右轴承36、竖版37、轴38、凸轮39、锁紧螺母40、电机42,其中L形肋板25为两个;所述竖板37通过两个L形肋板25固连在底板23上,竖板35上设置有轴承座孔,右轴承座24固定安装在竖板35的轴承座孔内,右轴承座内安装有轴承34;轴承座支架26固连在底板23上,轴承做支架26固连左轴承座32,左轴承座32内安装有左轴承31,轴承座端盖30固连在轴承座支架26上;轴38安装在左轴承31、右轴承36孔内,带轮34通过键与轴38连接并通过套筒33与轴38的轴肩实现轴向定位;带轮39通过键与轴38连接并通过锁紧螺母40实现轴向固定;电机42固连在底板23上,电机通过皮带27驱动带轮34转动。推杆模块包括直线导轨1、推杆支撑2、调高板3、推杆底板4、推杆8、弹簧支架9、弹簧10、弹簧定位件11、长紧定螺钉12、短紧定螺钉13、推杆支架14、推杆固定件15、限位螺钉16、开口销17、推杆滚子18、滚子定位件19、销轴20,其中,长紧定螺钉12、短紧定螺钉13、推杆固定件15、限位螺钉16、滚子定位件19为两个;所述推杆支撑2固连在底板23上,推杆支撑2上设置调高板3、调高板3上设置推杆底板4,调高板3、推杆底板4通过螺钉与推杆支撑2固连,推杆底板4上固连直线导轨1导轨部分,直线导轨1滑块部分上固连推杆支架14,推杆8通过推杆固定件15与推杆支架14固连,并通过短紧定螺钉13限制推杆8转动,推杆滚子18通过销轴20与推杆8左端部相连,销轴20上装有两个滚子定位件19,销轴20安装有开口销17,弹簧定位件11通过两个长紧定螺钉12与推杆8固连,弹簧支架9固连在推杆底板4上,弹簧支架9与弹簧定位件11之间设置有弹簧10。所述测试模块包括位移传感器支撑5、位移传感器固定件6、位移传感器7、L形连接板21、位移传感器连接板22、编码器座27、角度编码器28、编码器联轴器29,其中,位移传感器固定件6为四个;所述传感器支撑5固连在推杆底板4上、位移传感器7固定端通过四个位移传感器固定件6压紧固连在传感器支撑5上,编码器座27固连在底板23上,编码器座27固连角度编码器28,角度编码器28旋转轴通过编码器联轴器29与凸轮模块中轴38左端固连。
竖版37端面与底板23上表面垂直;左轴承座32和由轴承座24结构相同,如图6。
推杆8端部开有槽,滚子18为与槽中间,滚子18可以使用轴承代替,两个滚子定位件19位于滚子两侧,以使滚子18不能沿销轴17轴向方向运动;推杆8侧面开有槽,短紧定螺钉13旋入槽内,限制推杆转动,如图4、图5。
滚子18轴线与凸轮39转轴轴线平行,如图3。
工作时,通过电机控制器控制电机42转速,电机42通过皮带35、带轮34驱动凸轮39转动,通过角度编码器28实现对凸轮39角位移的测量;凸轮39驱动推杆8直线运动,通过位移传感器7对推杆位移进行测量,所测结果通过数据采集卡传给计算机,如图7。
更换不同参数凸轮:松开并拆下锁紧螺母40,更换凸轮39,若凸轮39偏心距发生改变,更换相应厚度的调高板3,实现推杆8位置与凸轮39偏心距匹配。
本发明可以实现不同参数凸轮的演示实验及运动参数测试。
Claims (7)
1.一种教学用凸轮机构实验台,其特征在于,包括支撑模块、凸轮模块、推杆模块以及测试模块,所述凸轮模块、推杆模块和测试模块均位于支撑模块的上方,凸轮模块与推杆模块相接触,带动推杆模块运动,测试模块用于对凸轮模块和推杆模块的运动进行测量;
所述支撑模块包括箱体(41)和底板(23),所述箱体(41)立于地面,底板(23)固连在箱体(41)上表面;
所述凸轮模块包括右轴承座(24)、L形肋板(25)、轴承座支架(26)、轴承座端盖(30)、左轴承(31)、左轴承座(32)、轴套筒(33)、带轮(34)、皮带(35)、右轴承(36)、竖版(37)、轴(38)、凸轮(39)、锁紧螺母(40)、电机(42),其中L形肋板(25)的数量为两个;所述竖板(37)通过两个L形肋板(25)固连在底板(23)上,竖板(37)上设置有轴承座孔,右轴承座(24)固定安装在竖板(37)的轴承座孔内,右轴承座内安装有轴承(36);轴承座支架(26)固连在底板(23)上,轴承做支架(26)固连左轴承座(32),左轴承座(32)内安装有左轴承(31),轴承座端盖(30)固连在轴承座支架(26)上;轴(38)安装在左轴承(31)、右轴承(36)的孔内,带轮(34)通过键与轴(38)连接并通过套筒(33)与轴(38)的轴肩实现轴向定位;凸轮(39)通过键与轴(38)连接并通过锁紧螺母(40)实现轴向固定;电机(42)固连在底板(23)上,电机通过皮带(35)驱动带轮(34)转动;
所述推杆模块包括直线导轨(1)、推杆支撑(2)、调高板(3)、推杆底板(4)、推杆(8)、弹簧支架(9)、弹簧(10)、弹簧定位件(11)、长紧定螺钉(12)、短紧定螺钉(13)、推杆支架(14)、推杆固定件(15)、开口销(17)、推杆滚子(18)、滚子定位件(19)、销轴(20);其中,长紧定螺钉(12)、短紧定螺钉(13)、推杆固定件(15)、滚子定位件(19)的数量均为两个;所述推杆支撑(2)固连在底板(23)上,推杆支撑(2)上设置调高板(3),调高板(3)上设置推杆底板(4),调高板(3)、推杆底板(4)通过螺钉与推杆支撑(2)固连,推杆底板(4)上固连直线导轨(1)的导轨部分,直线导轨(1)的滑块部分上固连推杆支架(14),推杆(8)通过推杆固定件(15)与推杆支架(14)固连,并通过短紧定螺钉(13)限制推杆(8)转动,推杆滚子(18)通过销轴(20)与推杆(8)右端部相连,销轴(20)上装有两个滚子定位件(19),销轴(20)安装有开口销(17),弹簧定位件(11)通过两个长紧定螺钉(12)与推杆(8)固连,弹簧支架(9)固连在推杆底板(4)上,弹簧支架(9)与弹簧定位件(11)之间设置有弹簧(10);
所述测试模块包括位移传感器支撑(5)、位移传感器固定件(6)、位移传感器(7)、L形连接板(21)、位移传感器连接板(22)、编码器座(27)、角度编码器(28)、编码器联轴器(29);其中,位移传感器固定件(6)为四个;所述传感器支撑(5)固连在推杆底板(4)上,位移传感器(7)固定端通过四个位移传感器固定件(6)压紧固连在传感器支撑(5)上,L形连接板(21)固连在推杆支架(14)上,L形连接板(21)上设置位移传感器连接板(22),位移传感器(7)的运动端与位移传感器连接板(22)相接触,编码器座(27)固连在底板(23)上,编码器座(27)固连角度编码器(28),角度编码器(28)旋转轴通过编码器联轴器(29)与凸轮模块中轴(38)左端固连。
2.根据权利1所述的一种教学用凸轮机构实验台,其特征在于:竖版(37)端面与底板(23)上表面垂直。
3.根据权利1所述的一种教学用凸轮机构实验台,其特征在于:左轴承座(32)和右轴承座(24)结构相同。
4.根据权利1所述的一种教学用凸轮机构实验台,其特征在于:推杆(8)端部开有槽,滚子(18)位于槽中间,两个滚子定位件(19)位于滚子(18)两侧,用于对滚子(18)进行定位,使其不能沿销轴(17)轴向方向运动。
5.根据权利1或4所述的一种教学用凸轮机构实验台,其特征在于:推杆(8)侧面开有槽,短紧定螺钉(13)旋入槽内,用于限制推杆转动。
6.根据权利1或4或5所述的一种教学用凸轮机构实验台,其特征在于:滚子(18)轴线与凸轮(39)转轴轴线平行。
7.根据权利1所述的一种教学用凸轮机构实验台,其特征在于:推杆模块中还包括限位螺钉(16),其数量为两个,该两个限位螺钉位于推杆底板(4)上,用于限制直线导轨(1)导轨部分的运动。
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