[发明专利]一种手动式平面凸轮轮廓采集实验教学装置及实验方法

说明书

本发明提供了一种手动式平面凸轮轮廓采集实验教学装置及实验方法，它可以方便实现平面凸轮与从动件间的高副匹配，方便更换不同轮廓的平面凸轮和不同种类的从动件，可以根据需求调整从动件的偏置距离，通过手柄和连杆机构驱动棘轮机构单方向固定角度的运动驱动凸轮进行间歇运动，凸轮间歇运动间隔角度可以通过替换不同齿数的棘轮予以实现，同时改变曲柄支架在滑槽内的位置确保替换棘轮后实现准确的间歇角度。通过凸轮从动件上指针和从动件导路上刻度，方便获取从动件位移，该实验装置可以实现手动检测平面凸轮轮廓。

技术领域

本发明属于机械原理机构学技术领域，特别涉及凸轮机构，具体为一种手动平面凸轮轮廓采集实验教学装置及实验方法。

背景技术

凸轮机构是机械设备中最常用的机构之一，因其结构简单紧凑，且从动件能够实现预定规律变化，常被广泛应用在各类自动控制装备中。

凸轮机构的理论内容比较抽象，学生学习较为困难，特别涉及到凸轮轮廓设计和分析，以及凸轮机构综合运用。

目前，国内关于凸轮教学设备集成电机驱动和传感器采集于一体，结合计算机进行定量或者定性的测试分析，这些设备综合性强，对与学生学习和理解凸轮机构有一定帮助，但对学生对凸轮机构知识综合运用和设计分析反而效果平平。

这些凸轮机构实验设备一般无法更改系统参数，并且操作和安装复杂，且设备笨重，并不利于在凸轮机构教学实验中使用。

发明内容

本发明的目的是针对目前凸轮机构实验教学中实际需求，结合目前凸轮教学设备不足，提供一种全新的手动式平面凸轮轮廓采集实验教学装置。该装置具有结构轻便简单、使用方便、可以灵活更换实验凸轮和从动件、成本低等特点，可以很好满足凸轮机构实验教学中获取不同类型盘型凸轮轮廓曲线。本发明的技术方案是：

一种手动式平面凸轮轮廓采集实验教学装置，其特征在于，包括以下部件：设备底座、多个支撑座、固定螺栓、实验凸轮安装轴、安装支撑板、实验凸轮、从动件、从动件导路、复位弹簧、刻度指针、多根铰链螺栓及其锁紧螺母、连杆、曲柄、手柄、曲柄支架、摇杆、棘爪、棘轮、锁紧螺母、从动件导路紧定螺钉；所述的实验凸轮安装轴上棘轮定位平键、棘轮定位套筒、轴承、实验凸轮定位套筒、实验凸轮定位平键、安装轴锁紧螺母、销轴；

所述设备底座和安装支撑板的支撑座通过燕尾槽定位，所述支撑座内设矩形凹槽，将安装支撑板和曲柄支架分别嵌于各自支撑座的矩形凹槽，并且通过固定螺栓和锁紧螺母固定；支撑座在设备底座的燕尾槽中可以手动沿槽方向运动；

所述支撑板上部设置水平燕尾型滑轨，滑轨上方安装从动件导路，从动件导路与燕尾型滑轨滑动连接并由从动件导路紧定螺钉进行锁紧，所述从动件与从动件导路滑动连接，实现从动件竖直方向运动的导向配合；所述复位弹簧安装在从动件上；所述刻度盘指针安装在从动件上的孔中，并且与复位弹簧的下端接触；

所述支撑板中间设有一孔，装有轴承，轴承支撑实验凸轮安装轴，实验凸轮安装轴上装实验凸轮定位套筒、实验凸轮定位平键，实验凸轮安装在实验凸轮安装轴上，由凸轮定位套筒进行轴向定位，凸轮定位平键进行周向定位，末端由安装轴锁紧螺母进行周向定位并锁紧，所述实验凸轮安装轴另一侧同时安装有棘轮，由棘轮定位套筒进行轴向定位，棘轮定位平键进行周向定位，棘轮安装侧末端设有安装轴锁紧螺母进行棘轮的轴向定位和锁紧，所述实验凸轮和棘轮形成一个构件；

所述棘轮在棘爪驱动下可以单方向间歇运动，棘爪通过铰链螺栓和铰链锁紧螺母安装在摇杆上，并与摇杆组成一个转动副，所述摇杆通过铰链螺栓和铰链锁紧螺母与连杆形成一个转动副，所述连杆通过铰链螺栓和铰链锁紧螺母与曲柄形成一个转动副，曲柄与手柄通过销轴通过过盈配合固定为一个构件，销轴置于曲柄支架孔中，与曲柄形成转动副。

进一步地，从动件导路设置上下两个矩形槽件，从动件装在从动件导路的两个矩形槽内并被其导向，所述复位弹簧的上端接触上矩形槽件。