[发明专利]一种凸轮机构综合演示教具

说明书

技术领域

本发明涉及教学仪器，更具体地说，涉及一种凸轮机构综合演示教具。

背景技术

凸轮机构是机械中的最常用的机构之一，其中反转法设计凸轮轮廓及凸轮机构的运动特性，既是机械原理课程中的重点也是难点，在这一部分的教学过程中，学生难以建立直观的概念。老师在教学中讲解凸轮反转法一般通过多媒体等方式，不够直观，学生普遍反映理解较难。单纯演示凸轮运动的教具，需要老师在讲解时两手配合，一方面使凸轮正转，一方面使整体反转，且速度与前者等大反向。在这种情况下老师讲解起来比较困难，且凸轮整个章节的知识点较为抽象，学生理解起来难度大，现有教具教学效果有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种凸轮机构综合演示教具，能够全面、系统地演示凸轮机构教学中的内容。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种凸轮机构综合演示教具，包括驱动装置、定轴轮系、差动轮系、凸轮、底板、棘轮机构和推杆；

所述定轴轮系包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮和第四直齿轮；所述差动轮系包括左锥齿轮、右锥齿轮、上锥齿轮和下锥齿轮，所述上锥齿轮和下锥齿轮通过系杆连接，所述左锥齿轮和右锥齿轮分别位于所述系杆的左右两侧并都与上锥齿轮和下锥齿轮啮合；

所述第一锥齿轮与所述驱动装置连接，所述第一锥齿轮和所述左锥齿轮同轴并与所述第二锥齿轮垂直啮合；所述第二锥齿轮与所述第一直齿轮同轴，所述第四直齿轮与所述第三锥齿轮同轴，所述第四锥齿轮与所述右锥齿轮同轴；

所述第一直齿轮、第二直齿轮和第三直齿轮依次啮合并固定在转动板上，第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮和转动板组成三星轮换向机构，转动所述转动板使所述第二直齿轮或第三直齿轮与所述第四直齿轮啮合；

所述棘轮机构包括内棘轮、棘轮套、棘爪和复位弹簧，所述内棘轮固定在所述底板上，所述棘轮套与所述第四锥齿轮的输出轴固定连接，所述棘爪铰接在所述棘轮套上，所述复位弹簧的一端固定在所述棘爪上，另一端固定在所述棘轮套上；所述凸轮通过系杆与所述固定轴固定连接，所述输出轴套在所述系杆外侧；

所述底板上设有滑块，所述推杆沿所述滑块移动。

上述方案中，演示教具还包括第五直齿轮、画板和齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构的齿轮与所述第五直齿轮啮合，所述齿轮齿条机构的齿条与所述画板固定连接，所述第五直齿轮固定在所述第四锥齿轮的输出轴上，所述第四锥齿轮转动时带动所述画板平移，所述推杆上设有画笔。

上述方案中，所述滑块上还设有步进电机和导轨，所述步进电机驱动所述推杆沿所述导轨移动。

上述方案中，所述推杆的下端设有刻度盘、短杆和指针，所述短杆与凸轮相切，所述指针与短杆垂直。

上述方案中，所述驱动装置为摇杆或驱动电机。

上述方案中，所述驱动电机通过同步带带动所述第一锥齿轮转动。

上述方案中，演示教具还包括底座和固定在所述底座上支架，所述支架支撑定轴轮系和周转轮系。

上述方案中，所述转动板铰接在所述底座上，转动板的铰接点位于第一直齿轮的转轴处。

实施本发明的凸轮机构综合演示教具，具有以下有益效果：

本发明凸轮机构演示教具，能够形象直观的演示反转法、凸轮轮廓设计、推杆运动规律绘制、凸轮机构压力角演示等知识点。有效地填补凸轮机构教具的空白，不仅方便了老师的教学，课后学生还能够自己动手体验凸轮的各个特性，极大程度地提高学生学习的热情。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明凸轮机构综合演示教具的原理示意图；

图2是本发明凸轮机构综合演示教具的结构示意图；

图3是本发明凸轮机构综合演示教具的侧视图；

图4是系杆与输出轴的示意图；

图5a、图5b是棘轮机构的示意图；

图6a、图6b是换向机构的示意图；

图7是演示教具用于凸轮轮廓曲线绘制时的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图3所示，本发明凸轮机构综合演示教具，包括底座13、驱动装置、定轴轮系16、差动轮系5、凸轮25、底板26、棘轮机构9和推杆19。