CN203858813U

CN203858813U - 一种多自由度凸轮教学装置

Info

Publication number: CN203858813U
Application number: CN201420287189.2U
Authority: CN
Inventors: 包弘毅; 申鹏程; 刘洋; 丁修远; 王枭
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2024-05-30

Abstract

本实用新型属于教学用具技术领域，公开了一种多自由度凸轮教学装置，包括底板、支架、输入轴，通过多个特定齿轮间的传动组成了多自由度凸轮教学装置，可实际演示尖顶推杆、平底推杆、摆杆作用于凸轮上生成行程曲线的过程。通过手动方式可随时中止绘制行程曲线并进行曲线分析；可改变偏心距对比多条曲线的差异及产生原因，操作自由、灵活；本装置还能通过行程曲线绘制凸轮，了解凸轮的生成过程，使学生能更直观理解反转法设计凸轮的原理。本装置既能作为课堂教学演示又能作为学生实验设备；不仅能提高学生动手操作能力，还能随时分析凸轮和行程曲线的对应关系，提高学生学习兴趣。

Description

一种多自由度凸轮教学装置

技术领域

本实用新型属于教学用具技术领域，尤其涉及一种多自由度凸轮教学装置。

背景技术

传统的凸轮教学中要求学生学习的内容为：了解各种凸轮机构的应用及分类；掌握简单的推杆运动规律及了解推杆运动规律的选择原则；了解凸轮机构的基本尺寸确定时应考虑的主要因素，如设计空间、结构条件、压力角、效率与自锁、“运动失真”等；掌握凸轮轮廓的设计方法。在机械原理现有的教学方式下，教师一般通过制作动画来模拟凸轮的运动方式，模拟软件灵活性差，不能实时进行分析计算。凸轮的传动与行程曲线的生成产生脱节，学生并不能直观认识凸轮的传动过程及行程曲线的生成原理。而且，学生在通过动画学习凸轮过程中处于被动地位，不能有效地激发学生的学习兴趣。机械是一门非常注重动手操作的专业，课堂的理论教学并不能培养机械类学生的动手操作能力。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种多自由度凸轮教学装置，很好的解决了上述问题，结构简单，可实际演示尖顶推杆、平底推杆、摆杆作用于凸轮上生成行程曲线的过程。通过手动方式可随时中止绘制行程曲线并进行曲线分析。可改变偏心距对比多条曲线的差异及产生原因，操作自由、灵活。本装置还能通过行程曲线绘制凸轮，了解凸轮的生成过程，使学生能更直观理解反转法设计凸轮的原理。本装置既能作为课堂教学演示又能作为学生实验设备。不仅能提高学生动手操作能力，还能随时分析凸轮和行程曲线的对应关系，提高学生学习兴趣。

本实用新型的技术方案是一种多自由度凸轮教学装置，包括底板、支架、输入轴，输入轴上间隔固定设置有第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮垂直啮合有第一从动锥齿轮，第二锥齿轮垂直啮合有第二从动锥齿轮，第一从动锥齿轮上固接有第一输出轴，第二锥齿轮上固接有第二输出轴，第二输出轴上部设置有直齿轮，直齿轮啮合有行程板齿条，行程板齿条设置于支架上的滑轨内，支架上还设置有横杆，横杆上设置有滑块，滑块上滑动连接有传动杆，支架通过支撑轴固定在底板上，输入轴、第一输出轴、第二输出轴分别通过轴承固定在底板上。

优选的，所述输入轴端部设置有手轮。

进一步的，所述支撑轴与第二输出轴之间设置有定位架。

优选的，所述第一输出轴端部设置有凸轮或白板连接装置。根据不同演示需要，在第一输出轴端部连接凸轮或者白板。

进一步的，所述行程板齿条上固接有白板，传动杆上部设置有笔杆套，笔杆套上设置有紧固螺钉，传动杆下部连接有尖底推杆或平底推杆。

优选的，所述行程板齿条上固接有行程曲线板，传动杆下部连接有笔杆套，笔杆套上设置有紧固螺钉，传动杆上部设置有滑杆接头。

进一步的，还包括齿轮箱，齿轮箱设置于横杆上，齿轮箱包括箱体及箱体内设置的输入轴、传动轴、输出轴，输入轴上固接有主动齿轮，传动轴上固接有第一从动齿轮和第二冲动齿轮，输出轴上固接有第三从动齿轮和输出齿轮，主动齿轮与第一从动齿轮相啮合，第二从动齿轮和第三从动齿轮相啮合，输出齿轮啮合有竖直齿条，竖直齿条上部设置有笔杆套，笔杆套上设置有紧固螺钉，齿轮箱外还包括与输入轴固接的摆杆。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过多个特定齿轮间的传动组成了多自由度凸轮教学装置，可实际演示尖顶推杆、平底推杆、摆杆作用于凸轮上生成行程曲线的过程。通过手动方式可随时中止绘制行程曲线并进行曲线分析。可改变偏心距对比多条曲线的差异及产生原因，操作自由、灵活。本装置还能通过行程曲线绘制凸轮，了解凸轮的生成过程，使学生能更直观理解反转法设计凸轮的原理。本装置既能作为课堂教学演示又能作为学生实验设备。不仅能提高学生动手操作能力，还能随时分析凸轮和行程曲线的对应关系，提高学生学习兴趣。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施例的结构主视图；

图2为本实用新型第一种实施例的结构俯视图；

图3为第二种实施例的结构示意图；

图4为第三种实施例的结构示意图；

图5为第四种实施例的结构主视图；

图6为第四种实施例的结构俯视图；

图7为图5中齿轮箱内部机构运动简图；

图中：1.底板，2.支架，21.横杆，22.支撑轴，23.滑块，3.输入轴，31.手轮，32.第一锥齿轮，33.第二锥齿轮，4.第一输出轴，41.第一从动锥齿轮，5.第二输出轴，51.第二从动锥齿轮，52.直齿轮，53.行程板齿条，54.白板，55.行程曲线板，6.传动杆，61.笔杆套，62.平底推杆，63.尖底推杆，64.滑杆接头，65.画笔，7.定位架，8.轴承，9.凸轮，10.齿轮箱，101.摆杆，102.竖直齿条。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例1：如图1和图2所示，本实用新型提供了一种多自由度凸轮教学装置，包括底板1、支架2、输入轴3，输入轴3上间隔固定设置有第一锥齿轮32和第二锥齿轮33，第一锥齿轮32垂直啮合有第一从动锥齿轮41，第二锥齿轮33垂直啮合有第二从动锥齿轮51，第一从动锥齿轮41上固接有第一输出轴4，第二锥齿轮51上固接有第二输出轴5，第二输出轴5上部设置有直齿轮52，直齿轮52啮合有行程板齿条53，行程板齿条53设置于支架2上的滑轨内，支架2上还设置有横杆21，横杆21上设置有滑块23，滑块23上滑动连接有传动杆6，支架2通过支撑轴22固定在底板1上，输入轴3、第一输出轴4、第二输出轴5分别通过轴承8固定在底板1上。输入轴3端部设置有手轮31。支撑轴22与第二输出轴5之间设置有定位架7。第一输出轴4端部设置有凸轮连接装置，在使用时，连接有凸轮9。行程板齿条53上固接有白板54，传动杆6上部设置有笔杆套61，笔杆套61上设置有紧固螺钉，传动杆6下部连接有平底推杆62。第一从动锥齿轮41与第一锥齿轮32的齿数比为3:1，当手轮31转动一周，第一输出轴4带动凸轮9转动1/3周。第二从动锥齿轮51与第二锥齿轮33的齿数比为1:2，当手轮9转动一周，第二输出轴5带动直齿轮52转动2周。直齿轮52为1模36齿标准齿轮。在使用时，将画笔65套在笔杆套61内，通过紧固螺钉固定牢固。平底推杆62与凸轮9边缘接触。演示时，只需要转到手轮31，就可以带动输入轴3转动，进一步带动第一输出轴4、第二输出轴5转动，第一输出轴4带动行程板齿条53左右移动，第二输出轴5带动凸轮9转动，进一步带动传动杆6上的画笔65上下移动，这样就可以在白板54上记录平底推杆62作用于凸轮9上生成行程曲线。

实施例2：如图3所示，在实施例1的基础上，将传动杆6下部连接的平底推杆62换成尖底推杆63。同样演示时，只需要转到手轮31，就可以带动输入轴3转动，进一步带动第一输出轴4、第二输出轴5转动，第一输出轴4带动行程板齿条53左右移动，第二输出轴5带动凸轮9转动，进一步带动传动杆6上的画笔65上下移动，这样就可以在白板54上记录尖底推杆63作用于凸轮9上生成行程曲线。

实施例3：如图4所示，在实施例1的基础上，第一输出轴4端部设置有白板连接装置，在使用时，第一输出轴4端部连接白板54。而将行程板齿条53上固接的白板54换成行程曲线板55，传动杆6下部的平底推杆62换成笔杆套61，笔杆套61内套有画笔65，画笔65通过笔杆套61上设置的紧固螺钉固定牢固，将传动杆6上部设置的笔杆套61换成滑杆接头64，滑杆接头64上固定滑杆，将滑杆端部放入行程曲线板55的曲线槽内。演示时，只需要转到手轮31，就可以带动输入轴3转动，进一步带动第一输出轴4、第二输出轴5转动，第一输出轴4带动行程板齿条53左右移动，行程曲线板53上的曲线槽就可以带动滑杆上下移动，进一步带动传动杆6下部的画笔65上下移动；而第二输出轴5带动白板54转动，这样就可以通过行程曲线板55上的曲线槽在白板54上画出与曲线槽相对应的凸轮外形图像。

实施例4：如图5、图6以及图7所示，在实施例1的基础上，还包括齿轮箱10，齿轮箱10设置于横杆21上，齿轮箱10包括箱体及箱体内设置的输入轴、传动轴、输出轴，输入轴上固接有主动齿轮，传动轴上固接有第一从动齿轮和第二冲动齿轮，输出轴上固接有第三从动齿轮和输出齿轮，主动齿轮与第一从动齿轮相啮合，第二从动齿轮和第三从动齿轮相啮合，输出齿轮啮合有竖直齿条102，竖直齿条102上部设置有笔杆套61，笔杆套61上设置有紧固螺钉，齿轮箱10外还包括与输入轴固接的摆杆101。演示时，将画笔65套入笔杆套61内，第一输出轴4端部套上凸轮9，摆杆101与凸轮9边缘接触，只需要转到手轮31，就可以带动输入轴3转动，进一步带动第一输出轴4、第二输出轴5转动，第一输出轴4带动行程板齿条53左右移动，第二输出轴5带动凸轮9转动，进一步带动摆杆101摆动，摆杆101通过齿轮箱10使竖直齿条102上下滑动，进一步带动竖直齿条102上的画笔65上下移动，这样就可以在白板54上记录摆杆101作用于凸轮9上生成行程曲线。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种多自由度凸轮教学装置，包括底板、支架、输入轴，其特征在于：输入轴上间隔固定设置有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮垂直啮合有第一从动锥齿轮，第二锥齿轮垂直啮合有第二从动锥齿轮，所述第一从动锥齿轮上固接有第一输出轴，第二锥齿轮上固接有第二输出轴，所述第二输出轴上部设置有直齿轮，所述直齿轮啮合有行程板齿条，所述行程板齿条设置于支架上的滑轨内，所述支架上还设置有横杆，所述横杆上设置有固定滑块，固定滑块上滑动连接有传动杆，所述支架通过支撑轴固定在底板上，所述输入轴、第一输出轴、第二输出轴分别通过轴承固定在底板上。

2.根据权利要求1所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述输入轴端部设置有手轮。

3.根据权利要求1所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述支撑轴与第二输出轴之间设置有定位架。

4.根据权利要求1所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述第一输出轴端部设置有凸轮或白板连接装置。

5.根据权利要求1所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述行程板齿条上固接有白板。

6.根据权利要求5所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述传动杆上部设置有笔杆套，所述笔杆套上设置有紧固螺钉。

7.根据权利要求5所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述传动杆下部连接有尖底推杆或平底推杆。

8.根据权利要求1所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述行程板齿条上固接有行程曲线板。

9.根据权利要求8所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：所述传动杆下部连接有笔杆套，所述笔杆套上设置有紧固螺钉，所述传动杆上部设置有滑杆接头。

10.根据权利要求1所述的多自由度凸轮教学装置，其特征在于：还包括齿轮箱，所述齿轮箱设置于横杆上，所述齿轮箱包括箱体及箱体内设置的输入轴、传动轴、输出轴，所述输入轴上固接有主动齿轮，所述传动轴上固接有第一从动齿轮和第二冲动齿轮，所述输出轴上固接有第三从动齿轮和输出齿轮，所述主动齿轮与第一从动齿轮相啮合，第二从动齿轮和第三从动齿轮相啮合，所述输出齿轮啮合有竖直齿条，所述竖直齿条上部设置有笔杆套，所述笔杆套上设置有紧固螺钉，所述齿轮箱外还包括与输入轴固接的摆杆。