[发明专利]一种摆动从动件盘型凸轮机构多功能实验教学仪器及实验方法

说明书

本发明提供了一种摆动从动件盘型凸轮机构多功能实验教学仪器及实验方法，不仅可以演示摆动式盘型凸轮机构中凸轮和从动件的运动关系及采集摆动从动件运动规律，还可以演示反转法设计盘型凸轮轮廓时摆动从动件及盘型凸轮间的运动关系，通过固定摆杆支架，摇动手柄，实现了盘型凸轮驱动摆动从动件运动关系演示，通过凸轮转角的圆环形码盘和摆动从动件的扇形码盘可以获得摆动从动件的运动规律；通过固定凸轮，摆杆支架转动时，实现摆动从动件沿凸轮转动中心旋转及绕其自身转动中心摆动的复合运动；同时，本装置可实现从动件类型的更换。该装置能够实现摆动从动件盘型凸轮机构中从动件运动规律的获取及其凸轮轮廓反转法设计过程的演示。

技术领域

本发明属于机械设计基础中机构学领域，特别涉及凸轮机构分析和设计，具体为一种摆动从动件盘型凸轮机构多功能实验教学仪器。

背景技术

凸轮机构是机械设备中应用最广泛的机构之一，因其结构紧凑且能够精确实现从动件运动规律，常被用于各类机械传动、车辆、印刷设备、纺织设备、食品设备等领域。

凸轮机构中从动件运动规律设计和分析十分关键，学生在学习凸轮机构时，对如何根据从动件运动规律设计凸轮轮廓的原理难以理解，特别涉及运用反转原理确定凸轮轮廓的图解法和解析法的原理。

目前，尚无摆动从动件盘型凸轮轮廓设计方法演示的教学仪器，为了让学生对摆动从动件凸轮机构工作原理和凸轮轮廓设计方法有感性认识，结合理论教学内容，设计一套不仅能够演示摆动从动件盘型凸轮机构工作原理并获取从动件运动规律，而且可以演示反转原理设计盘型凸轮轮廓过程的实验仪器，对学生学习和掌握摆动从动件盘型凸轮机构，尤其是确定摆动从动件运动规律和设计凸轮轮廓曲线有一定的帮助。

发明内容

本发明的目的是针对目前摆动从动件盘型凸轮机构的实验教学需求，结合目前凸轮机构教学设备不足，提供一种全新的摆动从动件盘型凸轮机构分析和设计原理演示的实验教学装置和实验方法。该装置使用方便，可以灵活更换摆动从动件的类型，获取摆动从动件的运动规律，演示反转原理设计凸轮轮廓设计方法，可以弥补摆动从动件盘型凸轮机构实验教学仪器的不足。

根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种摆动从动件盘型凸轮机构多功能性实验教学仪器，其特征在于，包括支架组件、底板组件、盘型凸轮组件和摆动从动件组件；其中支架组件包括支架底板、弧形支架；底板组件包括底板和环形码盘；盘型凸轮组件包括盘型凸轮、轴承、码盘指针、手柄、凸轮锁紧螺钉、手柄连接件、手柄锁紧螺钉、轴承内圈挡圈；摆动从动件组件包括摆杆支架、扇形码盘、摆杆、摆杆弹簧挂钩、摆杆限位螺母、摆杆联接组件、弹簧、摆杆支架锁定螺钉、摆杆支架弹簧挂钩；

所述支架组件中的弧形支架与支架底板上的安装槽形成过渡配合并进行位置约束；所述弧形支架内加工成弧形凹槽。所述弧形凹槽与底板组件同心，所述底板组件置于弧形凹槽中通过凹槽两平行弧形壁建立约束；所述底板上加工有环形凹槽及轴承外圈挡位结构；所述底板上贴有环形码盘；

所述盘型凸轮组件通过轴承与底板组件进行装配，所述轴承内圈与凸轮过渡配合，所述凸轮的凸轮轴呈阶梯状，安装有轴承内圈挡圈，所述轴承内圈挡圈限制轴承在凸轮轴上近凸轮侧的轴向位置，同时隔开摆杆支架；所述凸轮面板上安装所述码盘指针；所述轴承内圈的另一侧由所述手柄连接件限位，所述手柄连接件安装在凸轮轴末端，并通过手柄锁紧螺钉可拆式紧固，确保所述凸轮与手柄连接件同步运动；所述手柄连接件上固定了手柄并安装凸轮锁紧螺钉；

所述摆杆支架上加工有摆杆支架角度观察槽并安装有摆杆支架弹簧挂钩，所述摆杆支架弹簧挂钩与摆杆上的摆杆弹簧挂钩通过弹簧形成力约束；所述摆杆上设由摆杆角度观察槽，所述摆杆支架与摆杆通过摆杆联接组件和摆杆限位螺母可拆式转动联接，所述摆杆支架装配有摆杆支架锁定螺钉及扇形码盘；

所述摆杆组件通过摆杆支架的环形结构套入凸轮轴，环形结构被限位在轴承内圈挡圈和凸轮之间，与凸轮轴形成间隙配合。