行星輪驅(qū)動(dòng)凸輪反轉(zhuǎn)演示儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及機(jī)械原理教學(xué)器材，其用于機(jī)械原理中凸輪運(yùn)動(dòng)的演示裝置，特 別涉及行星輪驅(qū)動(dòng)凸輪反轉(zhuǎn)演示儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，凸輪和從動(dòng)件都在運(yùn)動(dòng)，為了在圖紙上繪制出凸輪的輪廓曲線， 可采用反轉(zhuǎn)法。下面以圖示的對(duì)心尖端移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例來(lái)說(shuō)明其原理。
[0003] 從圖la中可以看出：凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況：凸輪以等角速度ω 繞軸0逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)從動(dòng)件在導(dǎo)路中上、下往復(fù)移動(dòng)。當(dāng)從動(dòng)件處于最低位置時(shí)，凸輪 輪廓曲線與從動(dòng)件在Α點(diǎn)接觸，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)φ?角時(shí)，凸輪的向徑0Α將轉(zhuǎn)到0Α'的位置上， 而凸輪輪廓將轉(zhuǎn)到圖中蘭色虛線所示的位置。這時(shí)從動(dòng)件尖端從最低位置Α上升到Β'，上 升的距離sl=AB^。
[0004] 從圖lb中可以看出：采用反轉(zhuǎn)法，凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況：現(xiàn)在設(shè)想凸輪固定不動(dòng)， 而讓從動(dòng)件連同導(dǎo)路一起繞0點(diǎn)以角速度（一 ω)轉(zhuǎn)過(guò)φ?角，此時(shí)從動(dòng)件將一方面隨導(dǎo)路 一起以角速度（一 ω)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又在導(dǎo)路中作相對(duì)移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到圖中虛線所示的位置。此 時(shí)從動(dòng)件向上移動(dòng)的距離與前相同。此時(shí)從動(dòng)件尖端所占據(jù)的位置Β-定是凸輪輪廓曲線 上的一點(diǎn)。若繼續(xù)反轉(zhuǎn)從動(dòng)件，可得凸輪輪廓曲線上的其它點(diǎn)。由于這種方法是假定凸輪 固定不動(dòng)而使從動(dòng)件連同導(dǎo)路一起反轉(zhuǎn)，故稱反轉(zhuǎn)法（或運(yùn)動(dòng)倒置法）。凸輪機(jī)構(gòu)的形式 多種多樣，反轉(zhuǎn)法原理適用于各種凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。
[0005] 在日常教學(xué)中，凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)所依據(jù)的基本原理是反轉(zhuǎn)法原理。如圖lc所 示，設(shè)有一偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)。其推桿的軸線與凸輪回轉(zhuǎn)軸心之間有一偏距。 當(dāng)凸輪以角速度ω繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推桿在凸輪的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)設(shè)想給整個(gè)凸輪 機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度- ω，使其繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)凸輪與推桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并未改 變，但此時(shí)凸輪將靜止不動(dòng)，而推桿則一方面隨其導(dǎo)軌以角速度-ω繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，依次經(jīng)過(guò) Α、Β的位置，另一方面又在導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，推桿在此復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其尖頂 運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線，則根據(jù)推桿的反向運(yùn)動(dòng)的軌跡畫出凸輪輪廓曲線即為凸輪輪 廓曲線設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理。
[0006] 此凸輪反轉(zhuǎn)法原理是機(jī)械原理課程中凸輪機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)很重要的部分，但目前教學(xué)中 只能從理論上來(lái)講述，只有簡(jiǎn)單的圖形板書，而沒(méi)有具體的演示模型，以致剛接觸機(jī)械的學(xué) 生很難理解，學(xué)習(xí)有很大困難。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種行星輪驅(qū)動(dòng)凸輪反轉(zhuǎn)演示儀，以解決上述問(wèn)題。
[0008] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0009] 本實(shí)用新型提供了一種行星輪驅(qū)動(dòng)凸輪反轉(zhuǎn)演示儀，包括由前機(jī)架（Α)和后機(jī)架 (Β)組成的機(jī)架，所述前機(jī)架（Α)、所述后機(jī)架（Β)上均設(shè)有圓形通槽和導(dǎo)向鍵，穿過(guò)所述前 機(jī)架（A)、所述后機(jī)架（B)上的圓形通槽設(shè)置有可相對(duì)于機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸（C);位于所述前 機(jī)架（A)、所述后機(jī)架（B)上之間的轉(zhuǎn)軸（C)上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置；所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng) 所述轉(zhuǎn)軸（C)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；位于所述前機(jī)架（A)的外側(cè)設(shè)置有前凸輪正轉(zhuǎn)裝置，位于所述后機(jī) 架（B)的外側(cè)設(shè)置有后凸輪反轉(zhuǎn)裝置；
[0010] 所述前凸輪正轉(zhuǎn)裝置與所述后凸輪反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)相同；
[0011] 所述前凸輪正轉(zhuǎn)裝置具體包括內(nèi)齒輪（1)、橫板（2)、雙向螺釘（3)、螺母（4)、行星 架（5)、軸（6)、行星輪（7)、中間齒輪（8)、凸輪（9)、推桿（10)、銷（11)、彈簧（12)、接觸板 (13)、軸（14)、第一激光燈、第二激光燈以及第三激光燈；
[0012] 在前凸輪正轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)中，上述各個(gè)結(jié)構(gòu)具有如下連接方式、位置關(guān)系以及結(jié)構(gòu) 布局：所述前機(jī)架（A)外側(cè)的轉(zhuǎn)軸（C)上同軸安裝有內(nèi)齒輪（1)，且通過(guò)銷（11)固定在前 機(jī)架㈧上；所述內(nèi)齒輪⑴上部通槽放有橫板（2)，且通過(guò)雙向螺釘（3)和螺母（4)固定 在內(nèi)齒輪（1)上，用于實(shí)現(xiàn)推桿（10)的偏心與對(duì)心；所述內(nèi)齒輪（1)與轉(zhuǎn)軸（C)之間設(shè)置 有行星架（5)，所述行星架（5)的一端鍵連接在所述轉(zhuǎn)軸（C)上，所述行星架5的另一端鍵 連接有軸（6);且中間設(shè)有圓形通槽的行星輪（7)套裝在軸（6)，使所述行星輪（7)與所述 內(nèi)齒輪（1)內(nèi)嚙合；中間設(shè)有圓形通槽和導(dǎo)向槽的中間齒輪（8)套裝在轉(zhuǎn)軸（C)上，用于使 轉(zhuǎn)軸（C)的導(dǎo)向鍵卡在所述中間齒輪（8)的導(dǎo)向槽中實(shí)現(xiàn)鍵連接，且所述中間齒輪（8)與 所述行星輪（7)外嚙合；位于所述中間齒輪（8)與所述行星輪（7)的前面外側(cè)，在轉(zhuǎn)軸（C) 與軸（6)上套裝有凸輪（9);所述的橫板（2)上的圓孔套裝上推桿（10)，所述推桿（10)與 所述內(nèi)齒輪（1)中間套裝上彈簧（12)，用于使推桿與凸輪一直處于接觸狀態(tài)；所述推桿的 下部有一通孔，用于使其與接觸板（13)用軸（14)銷鏈接，且接觸板（13)與凸輪（9)接觸；
[0013] 所述推桿（10)底部安裝有第一激光燈和第二激光燈，所述第一激光燈照射方向 沿桿豎直向上，所述第二激光燈照射方向平行于機(jī)架且垂直于推桿（10)向兩側(cè)照射；所述 接觸板（13)上安裝有第三激光燈，所述第三激光燈照射方向平行于機(jī)架且垂直于接觸板 垂直向上照射；所述三個(gè)激光燈的射線相交于一點(diǎn)，三者的夾角即為壓力角和傳動(dòng)角。
[0014] 優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，在所述后凸輪反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)中：
[0015] 所述后凸輪反轉(zhuǎn)裝置具體包括內(nèi)齒輪（1)、橫板（2)、雙向螺釘（3)、螺母（4)、行星 架（5)、軸（6)、行星輪（7)、中間齒輪（8)、凸輪（9)、推桿（10)、銷（11)、彈簧（12)、接觸板 (13)、軸（14)、第一激光燈、第二激光燈以及第三激光燈；
[0016] 在后凸輪反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)中，上述各個(gè)結(jié)構(gòu)具有如下連接方式、位置關(guān)系以及結(jié)構(gòu) 布局：
[0017] 所述后機(jī)架（B)外側(cè)轉(zhuǎn)軸（C)上同軸安裝有內(nèi)齒輪（1)，且通過(guò)銷（11)固定在后 機(jī)架⑶上；所述內(nèi)齒輪⑴上部通槽放有橫板（2)，且通過(guò)雙向螺釘（3)和螺母（4)固定 在內(nèi)齒輪（1)上，用于實(shí)現(xiàn)推桿（10)的偏心與對(duì)心；
[0018] 所述內(nèi)齒輪（1)與轉(zhuǎn)軸（C)之間設(shè)置有行星架（5)，所述行星架（5)的一端鍵連 接在所述轉(zhuǎn)軸（C)上，所述行星架5的另一端鍵連接有軸（6);且中間設(shè)有圓形通槽的行星 輪（7)套裝在軸（6)，用于使所述行星輪（7)與所述內(nèi)齒輪（1)內(nèi)嚙合；中間設(shè)有圓形通槽 和導(dǎo)向槽的中間齒輪（8)套裝在轉(zhuǎn)軸（C)上，用于使轉(zhuǎn)軸（C)的導(dǎo)向鍵卡在所述中間齒輪 (8)的導(dǎo)向槽中實(shí)現(xiàn)鍵連接，且所述中間齒輪（8)與所述行星輪（7)外嚙合；位于所述中間 齒輪⑶與所述行星輪（7)的前面外側(cè)，在轉(zhuǎn)軸（C)與軸（6)上套裝有凸輪（9);所述的橫 板⑵上的圓孔套裝上推桿（10)，所述推桿（10)與內(nèi)齒輪⑴中間套裝上彈簧（12)，是推 桿與凸輪一直處于接觸狀態(tài)；所述推桿的下部有一通孔，用于使其與接觸板（13)用軸（14) 銷鏈接，且接觸板（13)與凸輪（9)接觸；
[0019] 所述推桿（10)底部安裝有第一激光燈和第二激光燈，所述第一激光燈照射方向 沿桿豎直向上，所述第二激光燈照射方向平行于機(jī)架且垂直于推桿（10)向兩側(cè)照射；所述 接觸板（13)上安裝有第三激光燈，所述第三激光燈照射方向平行于機(jī)架且垂直于接觸板 垂直向上照射；三個(gè)上述激光燈（第一激光燈和第二激光燈以及第三激光燈）的射線相交 于一點(diǎn)，三者的夾角即為壓力角和傳動(dòng)角。
[0020] 優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，在前凸輪正轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)中，
[0021] 在所述凸輪（9)的前面外側(cè)轉(zhuǎn)軸（C)上還擰有所述螺母（4)，所述螺母（4)用于固 定限位各個(gè)零件的軸向移動(dòng)以及方便更換所述凸輪（9)。
[0022] 優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，在后凸輪反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)中，
[0023] 在所述凸輪（9)的前面外側(cè)轉(zhuǎn)軸（C)上還擰有所述螺母（4)，所述螺母（4)用于固 定限位各個(gè)零件的軸向移動(dòng)以及方便更換所述凸輪（9)。
[0024] 優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述前機(jī)架（A)和所述后機(jī)架（B)的底部還設(shè)置有 支撐底座；所述前機(jī)架（A)和所述后機(jī)架（B)固定連接在所述支撐底座的頂面上。
[0025] 優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述支撐底座的頂面上還設(shè)置有兩個(gè)加強(qiáng)筋；其中 一個(gè)所述加強(qiáng)筋設(shè)置在所述支撐底座與所述前機(jī)架（A)之間；另一個(gè)所述加強(qiáng)筋設(shè)置所述 支撐底座與所述后機(jī)架（B)之間。
[0026] 優(yōu)選的，作為一種可實(shí)施方案，所述加強(qiáng)筋為三角形的加強(qiáng)筋版。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0028] 本實(shí)用新型提供的一種行星輪驅(qū)動(dòng)凸輪反轉(zhuǎn)演示儀，其中，前凸輪正轉(zhuǎn)裝置、（位 于中部的）驅(qū)動(dòng)裝置、后凸輪反轉(zhuǎn)裝置。本產(chǎn)品既能夠展示凸輪的正反轉(zhuǎn)的工作過(guò)程，又能 夠演示凸輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)的壓力角和傳動(dòng)角的變化過(guò)程，形象直觀，因此能夠幫助同 學(xué)們更好的理解并掌握知識(shí)點(diǎn)。另外，由于產(chǎn)品采用手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以隨時(shí)停止，隨時(shí)觀察壓 力角、傳動(dòng)角變化，因此使用起來(lái)非常