基于差动轮系的推杆运动及凸轮轮廓形成演示装置

摘要

本发明提供一种基于差动轮系的推杆运动及凸轮轮廓形成演示装置，包括前板、后板、底座、底板和主轴五大部分，并通过其相互间的连接和运动关系，可将凸轮正转得到推杆运动规律曲线的功能及其反转得到凸轮廓线的功能结合于一体，验证反转法绘制凸轮廓线的原理，而且平动推杆和摆动推杆可简单地实现转换。在摆动推杆中，通过扇形齿轮与齿条间的啮合，实现了角位移的坐标化。本发明提出的基于差动轮系的推杆运动及凸轮轮廓形成演示装置通过简单的机械结构可以实现各机构间复杂的相对运动，具有灵动轻便，易携带，操作简单，便于演示的优点。

主权项

一种基于差动轮系的推杆运动及凸轮轮廓形成演示装置，其特征在于，包括前板(6)，后板(14)，底座(33)，底板(36)和主轴(21)，其中：前板(6)上设置有双联行星轮(40)，在工作时，该前板(6)作为双联行星轮(40)的行星架，双联行星轮(40)作为行星轮；前板(6)上设置有第一导轨(34‑1)和定位滚子(7)，后板(14)上设置有与第一导轨(34‑1)配合的第二导轨(34‑2)和与定位滚子(7)配合的滚子槽，第一导轨(34‑1)与第二导轨(34‑2)配合限定相对平动，滚子槽与定位滚子(7)配合从而实现前板(6)和后板(14)的轴向定位；前板(6)上还设置有齿条(10)和扇形齿(38)，齿条(10)在前板(6)的阶梯槽内滑动，且齿条(10)和扇形齿(38)啮合；齿条(10)的一端装有曲线画笔(11)/模板滚子(8)，其上固定连接以平动推杆(9)，平动推杆(9)上安装有模板滚子(8)/曲线画笔(11)，曲线画笔(11)和模板滚子(8)的相异组合；后板(14)上设置有模板导轨(13)，一曲线模板(41)和曲线画板(12)插入在该模板导轨(13)内并固定，其中一模板导轨上标有基圆大小刻度，另一模板导轨导轨上设置有大头螺钉(42)用于固定曲线模板或曲线画板；曲线模板(41)上设置有一滚子槽位，前述齿条(10)上设置有滚子(8)，滚子(8)可在所述曲线模板(41)的滚子槽位内运动，实现齿条(10)的上下平动；底板(36)作为整个装置的支撑架，其上装有直角架(32)，并与所述底座(33)相固联，最终实现稳定的支撑；底板(36)上安装有步进电机(18)，电机的输出轴上安装有一蜗杆(19)和一联轴器，联轴器的另一端与一个梅花把手相固联，涡杆(19)与一涡轮(20)配合，进而驱动后续机构；主轴(21)为一个空心轴，内部设置一根芯轴(22)，依次安装有第二太阳轮(5)，第一太阳轮(15)，轴承(17)，涡轮(20)，轴承(26)，第二太阳轮(5)可在主轴上自由转动，第一太阳轮(15)和涡轮(20)均通过紧定螺钉与主轴固联，涡轮(20)与电机输出轴上的蜗杆(19)啮合，将电机输出的转动传递到主轴(21)上；芯轴(22)的一端安装有止推轴承(23)，通过压紧止推轴承(23)实现主轴(21)和芯轴(22)在底板(36)上的轴向定位；芯轴(22)通过螺纹连接与载物台(2)固联，载物台(2)通过螺钉(3)与第二太阳轮(5)固联，如此实现芯轴(22)与第二太阳轮(5)固联；后板(14)上设置有齿条(35)，齿条(35)与第二太阳轮(5)啮合，实现后板(14)的驱动；载物台(2)外表面贴有铁皮，凸轮(1)通过定位销与载物台(2)配合，同时凸轮(1)内部嵌入多个磁铁，用于将凸轮(1)固定在载物台(2)上；芯轴(22)的另一端通过圆柱销(25)与芯轴卡子(24)固联，通过杠杆(28)卡紧芯轴卡子(24)；第二太阳轮(5)的一端凸台上设置有轴承(4)，该轴承(4)外圈与前板(6)配合，该轴承(4)支撑前板(6)的部分重量；第一太阳轮(15)的另一端凸台上设置有另一轴承(16)，该轴承(16)外圈与后板(14)配合，该轴承(16)支撑后板(14)的部分重量；所述主轴(20)上的轴承(17)与一固定轴承(26)组合使用，使主轴(20)在后板(14)上定位；底板(36)上设置有转换舵机(27)，舵机输出轴固联前述杠杆(28)，杠杆(28)的一端通过销轴滑动副与一Y型接头(29)相连，Y型接头(29)上过盈配合一插轴(30)，插轴(30)插入前板(6)的定位孔即可固定前板()6；杠杆(28)的另一端卡入芯轴卡子(24)使芯轴(22)卡紧；底板(36)上设置有控制电路，用于驱动所述步进电机[18]和转换舵机[27]。