[发明专利]一种凸轮轮廓线生成仪及生成方法

摘要

本发明属于教学仪器领域，具体涉及一种凸轮轮廓线生成仪及生成方法。凸轮轮廓线生成仪包括有机架，安装于机架上的等加速等减速曲线组件、摆线曲线组件、匀速曲线组件、简谐曲线组件、曲线选择组件、曲线绘制平台、控制操作系统。本发明令凸轮教学的传授更加简单明了、方便直观，令学习者享受到实践的乐趣，可以通过对凸轮的各个参数的调节，实现绘制任何不同参数的凸轮轮廓线的可能，具有操作性好、演示性强的优点。

主权项

一种凸轮轮廓线生成仪，其特征是：包括有机架，安装于机架上的等加速等减速曲线组件、摆线曲线组件、匀速曲线组件、简谐曲线组件、曲线选择组件、曲线绘制平台、控制操作系统；所述等加速等减速曲线组件包括机架，安装于机架上的相互垂直的凸轮滑轨和下导轨；移动凸轮通过滑块与凸轮滑轨滑动配合，在移动凸轮上固定有第一齿条，第一齿条与固定在机架上的第一电机上的第一齿轮啮合；移动凸轮上设置有凸轮槽，凸轮槽的前端布置有第一前行程开关，后端布置有第一后行程开关，凸轮槽通过凸轮滚轮与推杆的一端连接；凸轮槽的轨迹方程为：x=182-91t,y=71-35.5t2,0≤t≤1;x=91t,y=35.5t2,0≤t≤1;,]]>其中x为移动凸轮在x轴方向上的移动距离，单位为mm，y为移动凸轮在y轴方向上的移动距离，单位为mm，t为时间，t的单位为s，x轴平行于移动凸轮上的第一齿条移动方向，由第一后行程开关指向第一前行程开关方向为正方向，y轴垂直于移动凸轮上的第一齿条的移动方向，远离第一齿条的方向为正方向，原点在第一后行程开关上；行程调节转盘为上、下盘结构，上、下盘之间在松开紧固件后可以相互转动；行程调节转盘的下盘与推杆的另一端连接，下盘的底部固定在下滑块上，下滑块在下导轨上滑动；行程调节转盘的上盘与上滑块固定，上滑块在上导轨上滑动；且上导轨与下导轨的夹角为α满足其中0°≤α≤45°，h为从动件行程；上导轨与曲线选择组件中的第一连接件相连接；推杆与曲线选择组件中的等加速等减速曲线导轨所成的安装夹角β满足：0°<β≤45°，β为常数；所述摆线曲线组件包括机架，固定于机架上的电机移动导轨、第二齿条、导轨支座；第二电机安装在电机移动滑块上，电机移动滑块与电机移动导轨滑动配合，第二电机的轴上安装有第二齿轮和第一曲柄，第二齿轮与第二齿条啮合，第一曲柄和第一连杆的一端转动副连接；在导轨支座上设置有第一直线导轨，导轨支座的两端分别固定有第二前行程开关、第二后行程开关；第一十字槽滑块上的下滑槽与第一直线导轨滑动配合，上滑槽与第一连杆的另一端滑动配合，上滑槽与下滑槽相互垂直；第一十字槽滑块与曲线选择组件中的第二连接件相连接；摆线运动的方程为：z=r3(Ω-sinΩ)u=r3(1-cosΩ),]]>其中z为第一十字槽滑块沿着第一直线滑轨滑动的距离，u为第一连杆沿着第一十字槽滑块滑动的距离，r3为第一曲柄的半径，长度单位为mm，Ω为第一曲柄相对于电机轴转过的角度，0≤Ω≤2π，z轴平行于第二齿条且与之共线，u轴垂直于第二齿条；所述匀速曲线组件包括机架，安装在机架上的第三电机、匀速曲线丝杆，匀速曲线丝杆由第三电机驱动，匀速曲线丝杆上配有匀速曲线螺母，在匀速曲线丝杆的两端分别设置有第三前行程开关、第三后行程开关，且第三前行程开关与第三后行程开关间的距离、匀速曲线螺母的行程及从动件行程三者相等，匀速曲线螺母与曲线选择组件中的第三连接件相连接；所述简谐曲线组件包括机架，固定于机架上第四电机、第二直线导轨，在第四电机的轴上连接有第二曲杆，第二曲杆的另一端与行程调节滑块连接，在松开紧固件后第二曲杆可以在行程调节滑块上滑动，行程调节滑块与第四电机轴的距离为r2，应满足其中h为从动件行程；在第二曲杆摆动行程的两端分别布置有第四前行程开关、第四后行程开关；在行程调节滑块的另一端铰接有第二连杆，第二连杆的另一端与第二十字槽滑块的上滑槽滑动配合，第二十字槽滑块的下滑槽与第二直线导轨滑动配合，第二十字槽滑块的上滑槽与下滑槽相互垂直；第二十字槽滑块与曲线选择组件中的第四连接件相连接；所述曲线选择组件包括机架，安装在机架上的等加速等减速曲线滑块、摆线曲线滑块、匀速曲线滑块、简谐曲线滑块和画笔支座；在等加速等减速曲线滑块、摆线曲线滑块、匀速曲线滑块、简谐曲线滑块上对应滑动配合有等加速等减速曲线导轨、摆线曲线导轨、匀速曲线导轨、简谐曲线导轨；在等加速等减速曲线导轨、摆线曲线导轨、匀速曲线导轨、简谐曲线导轨的一端分别连接有第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件，另一端对应安装有第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁、第四电磁铁；在电磁铁的下方布置有一推板，推板上开设有四个卡孔，四个卡孔分别位于第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁、第四电磁铁的正下方，推板上安装有笔夹；推板通过画笔滑块与画笔导杆滑动配合，画笔导杆固定在画笔支座上；所述曲线绘制平台包括机架，在机架上从下至上依次布置有抽出层、基圆层、偏心距层和绘图板；抽出层通过抽出滑轨与机架滑动配合，底部设置有支撑轮；在抽出层上布置有基圆丝杆螺母机构，基圆丝杆螺母机构中的螺母与基圆层连接，丝杆上设有基圆手轮，抽出层与基圆层间设置有基圆滑轨；在基圆层上布置有偏心距丝杆螺母机构，偏心距丝杆螺母机构中的螺母与偏心距层连接，丝杆上设有偏心距手轮，基圆层与偏心距层设置有偏心距滑轨，偏心距滑轨与基圆滑轨的布置方向相互垂直；绘图板固定在传动转盘上，传动转盘通过同步带由同步轮带动，同步轮由第五电机驱动，第五电机和传动转盘安装在偏心距层上；所述控制操作系统包括有显示屏、数字键盘、电源开关、启动按钮，所述显示屏、数字键盘、电源开关、启动按钮安装在控制柜上，控制柜分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁、第四电磁铁、第一后行程开关、第一前行程开关、第二前行程开关、第二后行程开关、第三前行程开关、第三后行程开关、第四前行程开关、第四后行程开关电连接。