行星輪驅(qū)動凸輪反轉(zhuǎn)演示儀的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及機械原理教學器材，其用于機械原理中凸輪運動的演示裝置，特 別涉及行星輪驅(qū)動凸輪反轉(zhuǎn)演示儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 凸輪機構(gòu)工作時，凸輪和從動件都在運動，為了在圖紙上繪制出凸輪的輪廓曲線， 可采用反轉(zhuǎn)法。下面以圖示的對心尖端移動從動件盤形凸輪機構(gòu)為例來說明其原理。
[0003] 從圖la中可以看出：凸輪轉(zhuǎn)動時，凸輪機構(gòu)的真實運動情況：凸輪以等角速度ω 繞軸0逆時針轉(zhuǎn)動，推動從動件在導路中上、下往復移動。當從動件處于最低位置時，凸輪 輪廓曲線與從動件在Α點接觸，當凸輪轉(zhuǎn)過φ?角時，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。這時從動件尖端從最低位置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，凸輪機構(gòu)的運動情況：現(xiàn)在設想凸輪固定不動， 而讓從動件連同導路一起繞0點以角速度（一 ω)轉(zhuǎn)過φ?角，此時從動件將一方面隨導路 一起以角速度（一 ω)轉(zhuǎn)動，同時又在導路中作相對移動，運動到圖中虛線所示的位置。此 時從動件向上移動的距離與前相同。此時從動件尖端所占據(jù)的位置Β-定是凸輪輪廓曲線 上的一點。若繼續(xù)反轉(zhuǎn)從動件，可得凸輪輪廓曲線上的其它點。由于這種方法是假定凸輪 固定不動而使從動件連同導路一起反轉(zhuǎn)，故稱反轉(zhuǎn)法（或運動倒置法）。凸輪機構(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計。
[0005] 在日常教學中，凸輪輪廓曲線設計所依據(jù)的基本原理是反轉(zhuǎn)法原理。如圖lc所 示，設有一偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)。其推桿的軸線與凸輪回轉(zhuǎn)軸心之間有一偏距。 當凸輪以角速度ω繞軸轉(zhuǎn)動時，推桿在凸輪的推動下實現(xiàn)預期的運動?，F(xiàn)設想給整個凸輪 機構(gòu)加上一個公共角速度- ω，使其繞軸心轉(zhuǎn)動。這時凸輪與推桿之間的相對運動并未改 變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面隨其導軌以角速度-ω繞軸心轉(zhuǎn)動，依次經(jīng)過 Α、Β的位置，另一方面又在導軌內(nèi)作預期的往復運動。此時，推桿在此復合運動中，其尖頂 運動軌跡即為凸輪輪廓曲線，則根據(jù)推桿的反向運動的軌跡畫出凸輪輪廓曲線即為凸輪輪 廓曲線設計的反轉(zhuǎn)法原理。
[0006] 此凸輪反轉(zhuǎn)法原理是機械原理課程中凸輪機構(gòu)學習很重要的部分，但目前教學中 只能從理論上來講述，只有簡單的圖形板書，而沒有具體的演示模型，以致剛接觸機械的學 生很難理解，學習有很大困難。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的在于提供一種行星輪驅(qū)動凸輪反轉(zhuǎn)演示儀，以解決上述問題。
[0008] 為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0009] 本實用新型提供了一種行星輪驅(qū)動凸輪反轉(zhuǎn)演示儀，包括由前機架（Α)和后機架 (Β)組成的機架，所述前機架（Α)、所述后機架（Β)上均設有圓形通槽和導向鍵，穿過所述前 機架（A)、所述后機架（B)上的圓形通槽設置有可相對于機架轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸（C);位于所述前 機架（A)、所述后機架（B)上之間的轉(zhuǎn)軸（C)上設置有驅(qū)動裝置；所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動 所述轉(zhuǎn)軸（C)實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；位于所述前機架（A)的外側(cè)設置有前凸輪正轉(zhuǎn)裝置，位于所述后機 架（B)的外側(cè)設置有后凸輪反轉(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：所述前機架（A)外側(cè)的轉(zhuǎn)軸（C)上同軸安裝有內(nèi)齒輪（1)，且通過銷（11)固定在前 機架㈧上；所述內(nèi)齒輪⑴上部通槽放有橫板（2)，且通過雙向螺釘（3)和螺母（4)固定 在內(nèi)齒輪（1)上，用于實現(xiàn)推桿（10)的偏心與對心；所述內(nèi)齒輪（1)與轉(zhuǎn)軸（C)之間設置 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；中間設有圓形通槽和導向槽的中間齒輪（8)套裝在轉(zhuǎn)軸（C)上，用于使 轉(zhuǎn)軸（C)的導向鍵卡在所述中間齒輪（8)的導向槽中實現(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架且垂直于接觸板 垂直向上照射；所述三個激光燈的射線相交于一點，三者的夾角即為壓力角和傳動角。
[0014] 優(yōu)選的，作為一種可實施方案，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] 所述后機架（B)外側(cè)轉(zhuǎn)軸（C)上同軸安裝有內(nèi)齒輪（1)，且通過銷（11)固定在后 機架⑶上；所述內(nèi)齒輪⑴上部通槽放有橫板（2)，且通過雙向螺釘（3)和螺母（4)固定 在內(nèi)齒輪（1)上，用于實現(xiàn)推桿（10)的偏心與對心；
[0018] 所述內(nèi)齒輪（1)與轉(zhuǎn)軸（C)之間設置有行星架（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；中間設有圓形通槽 和導向槽的中間齒輪（8)套裝在轉(zhuǎn)軸（C)上，用于使轉(zhuǎn)軸（C)的導向鍵卡在所述中間齒輪 (8)的導向槽中實現(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架且垂直于接觸板 垂直向上照射；三個上述激光燈（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，三者的夾角即為壓力角和傳動角。
[0020] 優(yōu)選的，作為一種可實施方案，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 定限位各個零件的軸向移動以及方便更換所述凸輪（9)。
[0022] 優(yōu)選的，作為一種可實施方案，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 定限位各個零件的軸向移動以及方便更換所述凸輪（9)。
[0024] 優(yōu)選的，作為一種可實施方案，所述前機架（A)和所述后機架（B)的底部還設置有 支撐底座；所述前機架（A)和所述后機架（B)固定連接在所述支撐底座的頂面上。
[0025] 優(yōu)選的，作為一種可實施方案，所述支撐底座的頂面上還設置有兩個加強筋；其中 一個所述加強筋設置在所述支撐底座與所述前機架（A)之間；另一個所述加強筋設置所述 支撐底座與所述后機架（B)之間。
[0026] 優(yōu)選的，作為一種可實施方案，所述加強筋為三角形的加強筋版。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型實施例的優(yōu)點在于：
[0028] 本實用新型提供的一種行星輪驅(qū)動凸輪反轉(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)的工作過程，又能 夠演示凸輪每轉(zhuǎn)動一定角度時的壓力角和傳動角的變化過程，形象直觀，因此能夠幫助同 學們更好的理解并掌握知識點。另外，由于產(chǎn)品采用手動轉(zhuǎn)動，可以隨時停止，隨時觀察壓 力角、傳動角變化，因此使用起來非常