本发明专利技术公开了一种凸轮综合实验台，属于机械实验教学领域，它包括：机架、导轨、支撑板、齿轮、齿条、步进电机、蜗杆、涡轮、同步带轮A、同步带轮B、凸轮、工件、光杠Ⅱ；其连接关系如下：导轨、齿条相互平行的固定在机架的下表面上，支撑板与导轨滑动连接，步进电机A固定在支撑板上，步进电机转动带动蜗杆转动，蜗杆与涡轮啮合，涡轮定轴转动从而带动轴上的齿轮、同步带轮A、切屑承接盘、工件一起转动，齿轮与齿条啮合，进而带动支撑板和光杠Ⅱ上的所有部件沿导轨方向移动，同步带轮A的转动通过同步带传递给同步带轮B，同步带轮B带动凸轮发生同轴转动；本发明专利技术是一种凸轮教具，能够实现凸轮的设计到加工的全过程以及凸轮加工方法的演变。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种凸轮综合实验台，属于机械实验教学领域，它包括：机架、导轨、支撑板、齿轮、齿条、步进电机、蜗杆、涡轮、同步带轮A、同步带轮B、凸轮、工件、光杠Ⅱ；其连接关系如下：导轨、齿条相互平行的固定在机架的下表面上，支撑板与导轨滑动连接，步进电机A固定在支撑板上，步进电机转动带动蜗杆转动，蜗杆与涡轮啮合，涡轮定轴转动从而带动轴上的齿轮、同步带轮A、切屑承接盘、工件一起转动，齿轮与齿条啮合，进而带动支撑板和光杠Ⅱ上的所有部件沿导轨方向移动，同步带轮A的转动通过同步带传递给同步带轮B，同步带轮B带动凸轮发生同轴转动；本专利技术是一种凸轮教具，能够实现凸轮的设计到加工的全过程以及凸轮加工方法的演变。【专利说明】一种凸轮综合实验台
本专利技术属于机械实验教学领域，具体涉及一种凸轮综合实验台。
技术介绍
随着机械工业的发展，凸轮机构作为一种基本的机械机构，因其结构简单紧凑并 可实现各种复杂的运动要求，而在很多机械装置上都得到了广泛的应用。如包装机械、印刷 机械、自动机械等。 凸轮机构作为机械原理课程的教学重点和难点之一，因其知识点较为抽象，使其 课堂教学变得十分困难。学生在学习的过程中很难理解抽象的凸轮相关概念，因此教师在 教学过程中需要经常借助于教具。但是，目前的凸轮教具相对匮乏，已有凸轮教具功能单 一，且多为陈列式，不能产生较好的教学效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种凸轮综合实验台，能够实现对凸轮机构的实际运动 演示、凸轮从动件位移曲线的绘制、凸轮轮廓曲线的设计、靠模法加工凸轮、曲线循迹法加 工凸轮以及数控法加工凸轮等多种加工方法，涵盖了凸轮从设计到实际加工生产的全过程 以及凸轮加工方法的演变。 本专利技术的技术方案如下： -种凸轮综合实验台，包括：机架、导轨、支撑板、齿轮、齿条、步进电机A、轴承座、 蜗杆、涡轮、同步带轮A、同步带轮B、凸轮、工件、滑块B、光杠 I、光杠 II、滑块C、凸轮从动 件、丝杠、步进电机B、滑块D、弹簧、直流电机、铣刀、绘图笔、绘图板及连接板； 所述机架包括两个长方形框架、两块平板，两个长方形框架处于并排相对位置，两 块平板水平放置，两端均与长方形框架固定形成机架； 其连接关系如下：导轨、齿条相互平行的固定在机架的下表面上，支撑板与导轨滑 动连接，步进电机A固定在支撑板上，其电机轴与蜗杆连接，蜗杆通过一对轴承与轴承座的 配合连接在支撑板上，涡轮轴垂直穿过支撑板后，与支撑板活动连接，涡轮、同步带轮A、工 件依次固定在涡轮轴位于支撑板的上表面一侧的涡轮轴上，且齿轮固定在涡轮轴位于支撑 板的下表面一侧的涡轮轴上，同时，使齿轮和齿条啮合、蜗杆和涡轮啮合，同步带轮A通过 同步带与同步带轮B连接，且凸轮固定在同步带轮B的转动轴上； 两条光杠I固定在机架的上表面上，且方向与导轨方向一致，另两条光杠II与光 杠I通过滑块B滑动连接，且光杠II方向与导轨方向垂直，滑块C、滑块D均与光杠II滑动连 接，凸轮从动件固定在滑块C上，且与凸轮的侧面边缘接触，步进电机B固定在滑块D上，且 电机轴与丝杠固定连接，丝杠与滑块C上的螺母活动连接，直流电机沿坚直方向固定在由 滑块D组成的支架上，电机轴与铣刀固定连接，两个弹簧均套装在光杠II上，且均位于光杠 支座与步进电机B之间，绘图笔固定在由滑块D组成的支架的延长板上，绘图板固定在机架 的平板上，连接板将支撑板与滑块B连接在一起。 进一步的，本专利技术还包括插板、插块；拆除凸轮从动件后，插板与滑块C组成的支 架固定连接，插块插入到插板的相应孔中使滑块B与滑块C固定连接。 进一步的，本专利技术还包括激光传感器、单片机；激光传感器固定在由滑块D组成的 支架的延长板上，单片机固定在机架的平板上。 进一步的，本专利技术还包括画线笔、小弹簧；拆除铣刀后，直流电机的电机轴通过自 制联轴器与画线笔固定连接，其中小弹簧位于画线笔与电机轴中间，且画线笔的笔尖始终 与圆形白纸接触。 进一步的，所述步进电机A通过联轴器与蜗杆固定连接，所述步进电机B通过联轴 器与丝杠固定连接。 进一步的，所述支撑板通过滑块与导轨滑动配合。 工作原理：以沿导轨方向的运动为横向运动，以沿光杠II方向的运动为纵向运动， 拆除插板和插块，当步进电机A转动时，带动蜗杆转动，蜗杆与涡轮啮合，涡轮定轴转动从 而带动轴上的齿轮、同步带轮A、切屑承接盘、工件一起转动，齿轮与齿条啮合，进而带动支 撑板和光杠II上的所有部件沿横向移动，同步带轮A的转动通过同步带传递给同步带轮B， 同步带轮B带动凸轮发生同轴转动，即完成凸轮的实际运动演示； 凸轮的定轴转动，驱动凸轮从动件沿纵向发生位移，步进电机B此时不工作即丝 杠与滑块B、滑块C均互相相对固定，凸轮从动件的纵向位移传递给与直流电机固定的铣刀 上，即铣刀与凸轮从动件发生相同的纵向运动，同时利用光杠II上的弹簧的压缩作用，能够 使凸轮从动件和凸轮始终保持接触，构成凸轮从动件和凸轮的力封闭方式，当直流电机发 生转动时，带动铣刀发生转动，同时工件在涡轮的作用下转动，铣刀则在工件上加工出与凸 轮结构相同的凸轮；其中，通过步进电机B的转动，带动丝杠的旋转，可以调节滑块B与滑块 C的距离，从而调节铣刀到凸轮从动件的距离，则可以改变待加工凸轮的基圆大小，工件的 加工过程即为靠模法加工原理； 绘图笔与直流电机固连，即绘图笔与铣刀、凸轮从动件发生相同的纵向运动，同时 绘图笔随整个光杠II上的所有部件沿光杠I发生横向运动，即可在绘图板上绘制一条凸轮 从动件位移曲线，曲线的横坐标为凸轮的转动按线性关系的转化，即横坐标表示为凸轮转 角CP，纵坐标为凸轮从动件的平动S，即可绘制出凸轮从动件运动的位移曲线，S卩S-CP图像； 其中，采用齿轮-齿条机构将凸轮的转动转化为横向平动，通过1 :1同步带传动实现凸轮和 涡轮的等转速转动，因此，绘图笔的横向移动距离和凸轮的转角成正比例线性关系，绘图的 过程即为凸轮从动件的位移曲线的绘制； 将插板、插块固定在相应位置，实现滑块B和滑块C的固定连接，拆除凸轮从动件， 以防产生运动干涉；步进电机A的转动带动上、下层滑动平台的横向运动，即带动激光传感 器横向运动，激光传感器根据凸轮从动件运动的位移曲线hep图像将位移信号传递给单片 机，单片机再将位移信号传递给步进电机B，步进电机B则带动铣刀发生相应的纵向运动， 同时步进电机A的转动带动工件的转动，铣刀则在工件上加工出与凸轮结构相同的凸轮， 即为曲线循迹法加工原理；若将铣刀换为画线笔，将工件换为圆形白纸，则可绘制凸轮轮廓 曲线； 关闭激光传感器的功能，根据要加工的凸轮形状，进行数控编程，由单片机直接控 制步进电机B的旋转规律，从而控制统刀的纵向运动，同时步进电机A的转动带动工件的转 动，铣刀则在工件上加工出所需凸轮，即为数控法加工原理；若将铣刀换为画线笔，将工件 换为圆形白纸，则可绘制凸轮轮廓曲线。 有益效果：（1)本专利技术是一种凸轮教具，集凸轮机构的运动演示、凸轮轮廓曲线的 设计描绘以及凸轮的加工制作于一身，实现了从凸轮的设计到加工的全过程以及凸轮加 工方法的演变； (2)本专利技术既可以作为教师在课堂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种凸轮综合实验台，其特征在于，包括：机架、导轨(14)、支撑板(33)、齿轮(34)、齿条(11)、步进电机A(16)、轴承座(13)、蜗杆(12)、涡轮(8)、同步带轮A(17)、同步带轮B(21)、凸轮(22)、工件(3)、滑块B(36)、光杠Ⅰ(25)、光杠Ⅱ(27)、滑块C(26)、凸轮从动件(23)、丝杠(24)、步进电机B(28)、滑块D(38)、弹簧(2)、直流电机(1)、铣刀(29)、绘图笔(7)、绘图板(4)及连接板(19)；所述机架包括两个长方形框架(30)、两块平板(31)，两个长方形框架(30)处于并排相对位置，两块平板(31)水平放置，两端均与长方形框架(30)固定形成机架；其连接关系如下：导轨(14)、齿条(11)相互平行的固定在机架的下表面上，支撑板(33)与导轨(14)滑动连接，步进电机A(16)固定在支撑板(33)上，其电机轴与蜗杆(12)连接，蜗杆(12)通过一对轴承与轴承座的配合连接在支撑板(33)上，涡轮轴垂直穿过支撑板(33)后，与支撑板(33)活动连接，涡轮(8)、同步带轮A(17)、工件(3)依次固定在涡轮轴位于支撑板(33)的上表面一侧的涡轮轴上，且齿轮(34)固定在涡轮轴位于支撑板(33)的下表面一侧的涡轮轴上，同时，使齿轮(34)和齿条(11)啮合、蜗杆(12)和涡轮(8)啮合，同步带轮A(17)通过同步带与同步带轮B(21)连接，且凸轮(22)固定在同步带轮B(21)的转动轴上；两条光杠Ⅰ(25)固定在机架的上表面上，且方向与导轨(14)方向一致，另两条光杠Ⅱ(27)与光杠Ⅰ(25)通过滑块B(36)滑动连接，且光杠Ⅱ(27)方向与导轨(14)方向垂直，滑块C(26)、滑块D(38)均与光杠Ⅱ(27)滑动连接，凸轮从动件(23)固定在滑块C(26)上，且与凸轮(22)的侧面边缘接触，步进电机B(28)固定在滑块D(38)上，且电机轴与丝杠(24)固定连接，丝杠(24)与滑块C(26)上的螺母活动连接，直流电机(1)沿竖直方向固定在由滑块D(38)组成的支架上，电机轴与铣刀(29)固定连接，两个弹簧(2)均套装在光杠Ⅱ(27)上，且均位于光杠支座与步进电机B(28)之间，绘图笔(7)固定在由滑块D(38)组成的支架的延长板上，绘图板(44)固定在机架的平板(31)上，连接板(19)将支撑板(33)与滑块B(36)连接在一起。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵泽，杨天鸣，王昌华，孙博，唐冰海，张忠廉，刘志兵，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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