CN86205879U - 自动连杆曲线绘制仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种绘制多种平面四连杆曲线的仪器，它可以演示最常用的几种平面四连杆机构形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构，并绘制出这些机构的各种实用连杆曲线。绘制曲线可采用机动或手动的方式。绘制方式的选择和连杆机构的杆长调节都很方便。仪器可以绘制出连续封闭的连杆曲线也可以绘出反映连杆点运动速度的断续连杆曲线。这种仪器可作为直观教具用于机械原理课程的教学，也可以应用于机械设计部门和有关科研单位。

Description

本发明涉及一种可绘制多种平面四连杆曲线的仪器，用于机械原理课程的教学，它给讲授机械原理课程提供了前所未有的实用教具，也可以供科研和设计部门使用。

据目前国内外有关文献，如美国ASME杂志、苏联        Машиноведение杂志以及我国“机械原理”书中介绍，用于机械原理教学的连杆机构教具很多，但大多为简单的手动教具，存在的主要缺点是这些教具在绘制连杆曲线时，由于杆与杆之间的干涉，难于画出封闭的连杆曲线。并且各杆的杆长一般无法变动，难以深入探讨杆长比对曲线形状的影响，也无法显示出连杆点在移动过程中的速度变化规律。这些教具使用既不方便、也不精确，不能说其是很理想的教具。

目前在我国的工厂和科研单位设计机器需要应用连杆机构或探讨连杆曲线变化规律时，一般采用实验法和图谱法。所谓实验法，就是根据已知设计参数，反复作图取得有关数据，然后作一些硬纸板或木片的模型作实验，这种设计方法过于繁琐。所谓图谱法是利用编篡汇集的连杆曲线图册来设计平面连杆机构，图谱法虽可简化设计，但图谱收集的曲线是有限的，所以难以摆脱局限性，总不如有一台可任意调整杆长能画出各类连杆曲线的仪器来得直观、便当。

本发明的目的在于克服现有平面四连杆机构教具的缺点，设计出一种能自动描绘多种平面四连杆曲线的仪器，供教学、设计和科研部门绘制连杆曲线使用。

本发明的自动连杆曲线绘制仪可以演示最常见的基本机构——平面连杆机构的几种主要型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。并且可以绘制这三种机构的各种实用连杆曲线，绘制曲线的方法可以采用机动方式，也可以采用手动方式。绘制方式的选择及杆长的调节都极为方便。所绘制的曲线可以是连续封闭的连杆曲线，也可以绘制出能反映连杆点运动速度的断续连杆曲线。所绘制的连杆曲线完全可以应用于工程实际。

本发明的实施方案及仪器优点有以下几个方面：

（1）、为了使仪器中的连杆机构各杆件在运动时不互相干涉，所以，设计时将四根杆件的位置上下错开，这样就可以绘制出连续封闭的连杆曲线。四杆件可以用紧固螺母调整杆长。每根杆上均刻有刻度，可以显示调整量。该仪器可以绘制出曲柄摇杆机构、双曲柄机构及双摇杆机构的各种连杆曲线。

（2）、为了适应教学、设计和科研的多种需要，仪器设计成既可机动，又可手动操作。在自动绘制连杆曲线时，由一台电动机作原动力经过两套蜗轮、蜗杆减速装置，使主动杆获得每分钟约1转的转速。以这个速度绘制连杆曲线，既可保证绘制速度，又可保证所绘制曲线的质量。两套减速装置之间用皮带传递动力，可以起到过载保护作用。如果采取手动方式绘制连杆曲线时，只要将机动离合器脱开就可以了。

（3）、当主动杆每转5°时，利用凸轮机构使绘制曲线的笔随笔架作一次上下起伏。整个笔架及四连杆机构是沿着两个竖直导轨上下动作的。每条曲线由72条小曲线段组成，由小曲线段的长度变化可判断连杆点在该处运动的速度。若某段小曲线段较长，则说明连杆点在该处运动速度较快。反之，若某段小曲线段较短，则说明连杆点在该处运动速度较慢。

（4）、若想用手动方法绘制出连续封闭的连杆曲线，可以脱开主动杆上的离合器，这时凸轮机构不起作用，用手旋转主动轴带动四连杆机构运动就可绘出。

现结合以下附图对本发明的实施例详细描述如下：

图1为：自动连杆曲线绘制仪外形图

图2为：自动连杆曲线绘制仪传动示意图

图中：

1、底板        12、蜗杆        25、连杆

2、机架        13、蜗轮        26、杆

3、电机        14、皮带        27、笔

4、第1级减速装置        15、皮带轮        28、轴

（速比为1：21）        16、离合器        29、轴

5、第2级减速装置        17、蜗杆        30、从动杆

（速比为1：72）        18、蜗轮        31、轴

6、导轨        19、离合器        32、轴

7、凸轮机构        20、主动轴        33、机架

8、四连杆机构        21、紧固螺母        34、紧固螺母

9、笔架        22、主动杆        35、紧固螺母

10、调整螺钉        23、轴        36、凸轮机构

11、联轴节        24、轴

自动连杆曲线绘制仪的结构如图1所示，仪器是由底板〔1〕、机架〔2〕、电机〔3〕、第1级减速装置〔4〕、第2级减速装置〔5〕、导轨〔6〕、凸轮机构〔7〕、四连杆机构〔8〕、笔架〔9〕、调整螺钉〔10〕组成。机架〔2〕固定在底板〔1〕上，可以利用四条调整螺钉〔10〕调整机架〔2〕对底板〔1〕的水平，以保证四连杆机构〔8〕运动时，笔架〔9〕上的笔头在画曲线时与固定在底板〔1〕的纸所接触的力度相差不大。这样，既可保证四连杆机构〔8〕运动时不受阻碍，也可以保证在纸上所画连杆曲线线条粗细均匀。

下面根据图2：自动连杆曲线绘制仪传动示意图，说明传动路线。由固定在机架〔2〕上的电机〔3〕带动蜗杆〔12〕与蜗轮〔13〕这一减速装置（速比为1：21），获得第1级减速。动力经缝纫机皮带〔14〕传至轴〔15〕上的皮带轮，经离合器〔16〕带动蜗杆〔17〕转动。蜗杆〔17〕与蜗轮〔18〕组成第2级减速装置（速比为1：72）。这时速度减至蜗轮〔18〕每分钟约转1转。蜗轮〔18〕的转动经离合器〔19〕传至主动轴〔20〕。杆〔22〕是四连杆机构〔8〕的主动杆，它与主动轴〔20〕的连接为滑动连接。确定好位置后由紧固螺母〔21〕紧固，轴〔23〕与主动杆〔22〕也是滑动连接可由紧固螺母〔35〕固定，轴〔23〕与轴〔24〕是由转动关节相连，两轴可沿轴线相对转动，杆〔25〕就是连杆，它与轴〔24〕、轴〔28〕均为滑动连接可由螺母〔35〕紧固。绘制连杆曲线的笔〔27〕借助杆〔26〕可在连杆〔25〕上滑动，确定好位置后可用紧固螺母固定其位置，轴〔28〕及轴〔29〕为转动连接，两轴可沿轴线相对转动。轴〔29〕可在从动杆〔30〕上滑动，并由螺母〔35〕固定其位置。轴〔31〕与从动杆〔30〕仍为可固定位置的滑动连接。轴〔31〕与轴〔32〕为转动连接，轴〔32〕由紧固螺母〔34〕固定在机架〔2〕上，抬起四连杆机构〔8〕及笔架〔9〕是由凸轮机构〔36〕来完成的，可使四连杆机构〔8〕、笔架〔9〕沿竖直导轨〔6〕作上下为4mm的起伏。由于凸轮安装在蜗杆轴〔17〕上，又由于这级减速装置速比为1：72，所以所绘制出的连杆曲线由72条小曲线段组成。

本发明装置操作方法如下：

在操作以前，先把白纸用胶条固定在底板〔1〕上对应四连杆机构〔8〕下方的位置上。脱开离合器〔19〕使四连杆机构〔8〕处在可以手动的状态。用四条调整螺钉〔10〕调整机架〔2〕的水平。然后通过松紧螺母〔21〕、〔34〕、〔35〕可以调节杆〔22〕、〔25〕、〔30〕的长度，调整杆长比按照四连杆机构理论中的格拉斯霍夫条件来完成，例如：当主动杆〔22〕、连杆〔25〕、从动杆〔30〕、机架〔33〕的长度分别按刻度调整为6cm、18cm、10cm、20cm时，这时四连杆机构为曲柄摇杆机构型式，同理改变杆长比可以构成双曲柄机构或双摇杆机构。用手旋转主动杆〔22〕、可以在纸上描绘出一条完整封闭的连杆曲线。如果需要机动绘制连杆曲线，可以将离合器〔16〕及〔19〕结合好，合上电源开关，电机〔3〕转动，动力沿着传动路线传递，笔〔27〕即在纸上绘制出连杆曲线，仪器调整、操作方便，绘图迅速准确、功能齐全。

Claims (1)

1、一种既可自动，又可手动绘制连续封闭的连杆曲线，也可绘制出由72条小曲线段组成的连杆曲线的连杆曲线绘制仪，其特征在于它是由底板[1]、机架[2]、电机[3]、第1级减速装置[4]、第2级减速装置[5]、导轨[6]、凸轮机构[7]、四连杆机构[8]、笔架[9]、调整螺钉[10]组成：

(1)、凸轮机构[7]是当四连杆机构[8]运动时，利用凸轮机构[7]使四连杆机构[8]及笔架[9]沿着固定在机架[2]上的两竖直导轨[6]作上下为4mm的起伏，使绘制的连杆曲线由72条小曲线段组成，反映出连杆点的运动速度；

(2)、四连杆机构[8]的四杆件[22]、[25]、[30]、[33]的位置上下相互错开，不至于互相干涉，杆与杆拉开距离，绘制曲线时，笔不至于碰在任一杆上，每根杆上刻有刻度，可以显示调整量，用调整螺母[21]、[34]、[35]来调整；

(3)、第1级减速装置[4]减速比为121，第2级减速装置[5]减速比为1∶72，两级减速装置[4]、[5]是用两套蜗轮、蜗杆减速保证，使蜗轮[18]每分钟约转1转，两套装置用缝纫机皮带相连起到过载保护作用；在动力传递过程中，采用两套离合器[16]、[19]，第1套离合器[16]用于两套减速装置之间的结合，同时可控制抬笔高度，第2套离合器[19]和机动、手动操作方式有关，结合时可机动操作，分离时可手动操作。

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