[发明专利]一种空间凸轮机构多功能实验教学仪器

说明书

本发明提供了一种空间凸轮机构多功能实验教学仪器，该装置不仅可以演示圆柱凸轮机构空间运动时圆柱凸轮和从动件的运动关系，还可以获取圆柱凸轮和从动件的运动参数，更重要的是可以利用相对运动原理，实现反转法演示从动件的空间复合运动，通过固定右侧手柄，摇动左侧手柄，可实现圆柱凸轮驱动从动件移动或者摆动的演示和运动参数读取；当固定左侧手柄时，圆柱凸轮固定，此时，摇动右侧手柄，可以实现从动件做空间复合运动，并可获得从动件空间运动时对应的运动参数；同时，本装置可以实现直动和摆动从动件类型的更换。该装置能够实现圆柱凸轮机构中从动件运动规律的获取及圆柱凸轮轮廓曲线反转法设计原理的演示。

技术领域

本发明属于机械原理中机构学领域，特别涉及空间凸轮机构的设计，具体为一种空间凸轮机构多功能实验教学仪器。

背景技术

凸轮机构是一种常见的运动机构，凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓线或凹槽的形状，不仅结构简单、紧凑，而且可以准确实现各种预期的运动规律，广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵装置。

空间凸轮机构中的主动件一般是带凹槽的圆柱凸轮，从动件在凹槽内在形状约束下完成预定的运动规律，因此空间凸轮机构的从动件运动规律和凹槽轮廓的设计和分析十分重要，学生在学习空间凸轮机构时，从动件运动规律及其轮廓设计原理难以理解，特别对反转原理设计空间凸轮轮廓的图解法和解析法的涉及过程。

目前，国内尚无空间凸轮机构从动件运动规律和空间凸轮轮廓获取的教学仪器，为了让学生对空间凸轮机构工作原理及其设计和分析方法有感性认识，设计一套不仅能够演示空间凸轮机构运动演示并获取从动件运动规律，而且可以实现反转原理演示空间凸轮机构从动件的空间复合运动并获取凸轮轮廓曲线，对学生学习和掌握空间凸轮机构的分析和设计有一定的帮助。

发明内容

本发明的目的时针对目前空间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，提供一套全新的空间凸轮机构分析和设计演示和凸轮轮廓采集的实验教学装置和实验方法。该装置使用方便，可以更换直动从动件和摆动从动件类型，获取不同类型从动件的运动规律，演示反转原理获取空间凸轮轮廓的设计方法，弥补空间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：

一种空间凸轮机构多功能实验教学仪器，其特征在于，包括支架底板组件、凹槽型圆柱凸轮、左侧驱动组件、右侧驱动组件和从动组件；其中支架底板组件包括左侧支架、右侧支架和底板；左侧驱动组件包括左侧凸轮轴、左侧手柄、左侧刻度盘、左侧支架轴承、从动件左支架轴承、左侧凸轮轴平键、左侧手柄顶丝、凸轮转角指针、轴承定位挡圈；右侧驱动组件包括右侧凸轮轴、右侧手柄、右侧刻度盘、右侧支架轴承、右侧凸轮轴承、右侧手柄顶丝、右侧从动件支架平键、右侧轴承挡圈、从动件转角指针；从动组件包括从动件左支架、从动件右支架、从动件滑杆、从动件滑杆左侧固定件、从动件滑杆右侧固定件、直动从动件滑块、从动件滚子、滚子限位件；其中，从动组件中直动从动件滑块、从动件滚子、滚子限位件可替换为摆动从动组件，所述摆动从动组件包括摆动从动件滑块、摆杆链接件、扇形码盘、摆杆、第一摆杆接头、摆杆链接固定件、摆动从动件滚子限位件、从动件滚子、第二摆杆接头、从动件滚子链接件、摆动从动件滑块顶丝、摆杆角度指针；

所述底板左右两侧分别装有左侧支架和右侧支架，所述左侧支架和右侧支架上设由左轴承座孔和右轴承座孔；所述左轴承座孔与所述左侧驱动组件中左支架轴承进行配合安装，所述右轴承座孔与所述右侧驱动组件中右侧支架轴承进行配合安装；