一種凸輪機構研究儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種凸輪機構研究儀，機架上部設有推桿底板，推桿底板通過上光桿、下光桿與機架相連，推桿底板上設有第三直齒輪組和推桿組件，第三直齒輪組的主動齒輪由第二步進電機驅動，推桿組件通過套筒貫穿第三直齒輪組的從動齒輪，推桿組件的下部設置畫筆部件底盤，線陣CCD通過線陣CCD安裝板與畫筆底盤相連,線陣CCD與白色布帶對應，畫筆部件底盤垂直設置安裝桿，安裝桿末端設置畫筆底盤，畫筆底盤上設有帶夾子的滑塊，夾子上夾持畫筆，并使畫筆接觸第二圓盤或圓柱筒，畫筆底盤上的舵機通過曲柄連桿機構與滑塊相連。本發(fā)明能夠全面準確的演示凸輪機構的原理，給凸輪機構的教學帶來一種很好的工具。
【專利說明】一種凸輪機構研究儀

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及教學儀器【技術領域】，具體為一種凸輪機構研究儀。

【背景技術】
[0002]凸輪機構是機械設計中常見的機構之一。由于凸輪機構具有分度精度高、高速性能好、運轉平穩(wěn)、傳遞扭距大，定位時自鎖、結構緊湊、體積小、噪音低，壽命長等顯著優(yōu)點，因此凸輪機構在各種機械，特別是自動機和自動控制裝置中，得到了廣泛的應用。凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成的高副機構。凸輪是一個具有曲線輪廓的構件，一般為主動件作等速轉動；與凸輪輪廓接觸的構件一般作往復直線運動或擺動，稱為從動件，常見形式為推桿和擺桿。凸輪輪廓曲線的設計，一般可分為圖解法和解析法。利用圖解法能比較方便地繪制出各種平面凸輪的輪廓曲線，但這種方法僅適用于比較簡單的結構，用它對復雜結構進行設計則比較困難，而且利用圖解法進行結構設計，作圖誤差較大，對一些精度要求高的結構不能滿足設計要求。解析法可以根據(jù)設計要求，通過推導機構中各部分之間的幾何關系，建立相應的方程，精確地計算出輪廓線上各點的坐標，然后把凸輪的輪廓曲線精確地繪制出來，但是，當從動件運動規(guī)律比較復雜時，利用解析法獲得凸輪的輪廓曲線的工作量比較大。隨著機械綜合實驗系統(tǒng)推出和不斷應用，凸輪機構運動的解析法分析越來越高。
[0003]目前大學機械專業(yè)課程的教授過程中，凸輪機構的教學主要以理論授課為主，由于凸輪部分的內容繁多、內容抽象、枯燥、教學難度大。常用圖解法中的“反轉法”通過從動件的運動規(guī)律求凸輪的輪廓線。“反轉法”原理是機構設計和機構分析的一種基本方法。凸輪廓線設計方法的基本原理無論是采用作圖解法還是解析法設計凸輪輪廓曲線，所依據(jù)的基本原理都是反轉法，反轉法依據(jù)相對運動原理，利用從動件的運動軌跡、運動副的傳遞規(guī)則，反向計算出凸輪的型線的方法，該方法不足之處是違背直觀思維，復雜難懂，是教學中的一大難點。
[0004]由于缺乏簡易有效的“凸輪機構”教學儀器，學生很難直觀有效的去了解學習這一結構，并且現(xiàn)有的凸輪教學儀器存在以下問題:
(1)、現(xiàn)有技術采用的多種凸輪機構動態(tài)測試實驗臺的相關教學儀器，占地面積較大，不便于在授課教室里放置，更不便于教師攜帶；
(2)、現(xiàn)有的機械課程教學設備大多是以計算機為平臺的虛擬演示設備，缺少直觀性；
(3)、少有專門針對于“凸輪”這一典型機械結構設計的教學設備器材；
(4)、現(xiàn)有凸輪演示儀，只提供一個給定的固定位移曲線，然后對其進行凸輪輪廓分析，不能研究不同的、多種的位移曲線。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種凸輪機構研究儀，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
一種凸輪機構研究儀，包括由底盤、左立柱、右立柱組成的機架，機架下部設有第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸，第三傳動軸兩端分別由底盤上的第一支撐座和第二支撐座支撐，第一傳動軸兩端分別設有第一直齒輪組和第二直齒輪組，第一直齒輪組由第一步進電機驅動，第二直齒輪組中第一從動直齒輪通過第二傳動軸與第一圓錐齒輪組相連，第二直齒輪組中第二從動直齒輪通過第三傳動軸分別與第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組相連，第三傳動軸貫穿第二從動齒輪且第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組分別位于第三傳動軸兩端，第一正交齒輪組的主動齒輪與第三傳動軸同軸安裝，第一正交齒輪組的從動齒輪位于第三傳動軸上方，且第一正交齒輪組的從動齒輪的中心線與第三傳動軸的軸線正交，第一正交齒輪組的從動齒輪設置在第二轉軸上，第二轉軸的外側固定有第二圓盤；第一圓錐齒輪組的從動齒輪設置帶傳動主動軸上，帶傳動主動軸通過白色布帶與帶傳動從動軸相連，所述白色布帶位于機架的中部；第二圓錐齒輪組的從動齒輪設置在第一轉軸上，第一轉軸上端安裝第一圓盤，第一圓盤上設置圓柱筒，所述白色布帶和第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤同周期轉動；
機架上部設有推桿底板，推桿底板通過上光桿、下光桿與機架相連，推桿底板上設有第三直齒輪組和推桿，第三直齒輪組的主動齒輪由第二步進電機驅動，推桿通過套筒貫穿第三直齒輪組的從動齒輪，推桿是由上部的絲桿和下部的方形桿焊接而成，方形桿通過直線軸承滑塊與直線軸承平行連接，直線軸承用于約束絲桿的周向轉動，第三直齒輪的從動輪中心有套筒，套筒內孔有與絲桿嚙合的內螺紋，由于直線軸承對推桿的周向轉動的約束形成相對運動，從而將第三直齒輪回轉運動傳遞為推桿上下移動。
[0007]方形桿的下部設置畫筆部件底盤，線陣C⑶通過線陣C⑶安裝板與畫筆底盤相連，線陣CCD進行視覺跟蹤讀取白色布帶上曲線數(shù)據(jù)，并獲得曲線的位置，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制系統(tǒng)，畫筆部件底盤垂直設置安裝桿，安裝桿末端設置畫筆底盤，畫筆底盤上設有帶夾子的滑塊，夾子上夾持畫筆，滑塊通過曲柄連桿機構與舵機相連并構成曲柄滑塊機構，實現(xiàn)畫筆接觸第二圓盤或圓柱筒，或者往復在第二圓盤或圓柱筒打印輪廓包絡線。
[0008]本發(fā)明中白色布帶和和第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤同周期轉動，在白色布帶上操作者可以用普通油筆畫凸輪的位移曲線，線陣CCD進行視覺跟蹤讀取白色布帶上曲線位置數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制第二步進電機通過推桿組件帶動線陣CCD安裝板向上或者向下移動，從而使推桿的豎直位置始終跟蹤白色布帶上位移曲線而上下移動。由于第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤的勻速轉動和推桿的上下運動形成相對運動，使畫筆在第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤上繪制凸輪輪廓曲線；同理，在把線陣CXD和畫筆調換位置之后，本發(fā)明可以檢測預分析的凸輪輪廓，通過線陣CCD的捕捉，將信號傳輸?shù)絾纹瑱C的控制系統(tǒng)，進而控制第二步進電機帶動推桿組件上下運動來跟蹤凸輪輪廓曲線，最終在白色布帶上繪制出相對應的凸輪位移曲線。
[0009]優(yōu)選的，第一圓錐齒輪組、第二圓錐齒輪組的圓錐齒輪均為45°圓錐齒輪，第一正交齒輪組的正交齒輪均為45°正交齒輪。
[0010]優(yōu)選的，帶傳動主動軸、帶傳動從動軸均安裝有套筒，白色布帶設置在套筒上，套筒和帶傳動主動軸之間沒有相對轉動，套筒和帶傳動從動軸之間可以相對轉動，且?guī)鲃又鲃虞S和帶傳動從動軸之間的位置可以調節(jié)。
[0011]優(yōu)選的，安裝桿通過螺紋活動安裝在畫筆部件底盤上，并通過安裝桿調節(jié)畫筆底盤與畫筆部件底盤之間的間距。
[0012]優(yōu)選的，第一直齒輪組的傳動比為1: 2，第二直齒輪組傳動第三傳動軸的傳動比為1:3，第二直齒輪組傳動第二傳動軸的傳動比為1:1，第一圓錐齒輪組的傳動比為3:1，第二圓錐齒輪組的傳動比為1:1，第一正交齒輪組的傳動比為1:1。
[0013]優(yōu)選的，帶傳動主動軸、帶傳動從動軸的直徑為D，白色布帶總長為L=9 π D,帶傳
動主動軸、帶傳動從動軸的中心距β =^f—。
[0014]優(yōu)選的，所述的凸輪機構研究儀配置三種畫筆，當畫頂尖凸輪時用尖頭的油筆，當畫平底推桿凸輪時用特制的直線筆頭，當畫滾子凸輪時用環(huán)形筆頭。
[0015]本發(fā)明應用于機械原理教學中對不同類型凸輪的輪廓設計、凸輪運動檢驗、凸輪運動動力學分析，以及凸輪輪廓失真現(xiàn)象等研究。
[0016]操作者可以在白色布帶上用普通油筆手繪出任意的凸輪位移曲線，第一步進電機通過底盤部件傳動使第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤勻速轉動，同時使白色布帶與第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤同步轉動。同時，線陣CCD進行視覺跟蹤讀取白色布帶上曲線位置數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制第二步進電機通過推桿組件帶動線陣CCD安裝板向上或者向下移動，從而使推桿的豎直位置始終跟蹤白色布帶上位移曲線而上下移動。推桿上的尖頭油筆接觸第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤，由于推桿上的油筆的上下運動和第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤的轉動構成相對運動，當白色布帶轉動一個周期后，即第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤轉動一個周期后，在第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤就繪制出白色布帶上凸輪位移曲線對應的輪廓曲線。
[0017]在把線陣CXD和油筆調換位置之后，可以通過檢測準備分析的凸輪輪廓，通過線陣CCD的捕捉，將信號傳輸?shù)絾纹瑱C的控制系統(tǒng)，進而控制步進電機帶動推桿上下運動來跟蹤凸輪輪廓，最終繪制出相對應的凸輪位移曲線，從而實現(xiàn)凸輪的檢測。
[0018]本發(fā)明中，畫筆有三種模式可以更換。畫筆機構有三種工作狀態(tài):
a、當筆頭更換為尖頭畫筆，此時舵機和曲柄滑塊固定不動時，且使畫筆接觸第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤，可以實現(xiàn)頂尖推桿凸輪的輪廓線繪制；
b、當筆頭更換為直線筆頭畫筆，使舵機帶動曲柄滑塊來回運動，使直線筆頭往復在第二圓盤上打印，可以實現(xiàn)平底推桿凸輪包絡線的繪制。
[0019]C、當筆頭更換為環(huán)形筆頭時，此時使舵機帶動曲柄滑塊來回運動，使圓圈筆頭往復在第二圓盤上打印，可以實現(xiàn)滾子推桿凸輪包絡線的繪制。
[0020]當使用線陣CCD采集凸輪位移曲線繪制凸輪輪廓曲線時，通過三種筆頭的模式和第一圓盤上的圓柱筒、第二圓盤的組合，可以完成頂尖推桿圓盤凸輪輪廓線、頂尖推桿圓柱凸輪輪廓線、平底推桿圓盤凸輪包絡線、滾子推桿凸輪包絡線的繪制；
當使用線陣CCD采集凸輪輪廓曲線繪制凸輪位移曲線時，可以繪制頂尖推桿圓盤凸輪位移曲線、頂尖推桿圓柱凸輪位移曲線的繪制。
[0021]推桿底盤是安裝在上光桿和下光桿上，在水平方向推桿底盤可以左右移動，進而可以實現(xiàn)推桿與第二圓盤對心和偏心情況；而且在上光桿上有刻度，進而可以設置具體的圓盤凸輪的偏心距。畫筆底盤上的安裝桿為螺紋結構的零件，其高度可以調節(jié)，進而可以實現(xiàn)對凸輪基圓半徑大小不同的調節(jié)。通過對凸輪基本參數(shù)，即基圓半徑和偏心距的設定，可以分析同一條凸輪位移曲線在不同基圓半徑和偏心距下的失真情況。
[0022]本發(fā)明采用單片機控制推桿電機的運動，單片機在控制時，同時記錄出第二步進電機的轉動角度，根據(jù)電機轉動的角度和推桿的位置的函數(shù)關系，即可以得出推桿的位置數(shù)據(jù)，利用這些得到的凸輪的位置數(shù)據(jù)組，通過串口傳送到上位機，在利用數(shù)值分析的方法，得到凸輪運動的速度數(shù)據(jù)組，和加速度數(shù)據(jù)組，并且可以繪制出相應的圖像，實現(xiàn)凸輪運動的動力學分析。
[0023]本發(fā)明具有如下創(chuàng)新點:
(1)、具有高度可操作性，甚至可以徒手畫出推桿位移曲線即可作出對應凸輪輪廓曲線.(2)、作品當中的機構具有高柔性和可組合性，可以通過不同的組合可以實現(xiàn)不同凸輪機構的研究；
(3)、機構靈活便于調節(jié)，能過實現(xiàn)多個功能，幾乎涵蓋所有凸輪參數(shù)；
(4)、獨立開發(fā)的算法；
(5)、應用機電一體化技術；
本發(fā)明具有良好的互動性，具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
每一位同學可以自己隨意畫一條凸輪位移曲線，本發(fā)明可以根據(jù)畫出的曲線繪制凸輪輪廓，具有很好的可操作性，而且完成各式各樣的凸輪的繪制，帶給同學們更加直觀的感受；
通過互動，可以很好地提升同學們的學習興趣，便于同學們以愉快的心情學到更多的知識。本發(fā)明不同于反轉法設計凸輪的傳統(tǒng)凸輪設計思想，利用機電一體化技術，可以用于機械原理教學課堂上對凸輪輪廓設計、以及凸輪輪空失真現(xiàn)象等研究。作品有助于學生理解機械原理，幫助學生進行機構設計和仿真，使機械課堂變得生動有趣，使機械教學變得更直觀，提高教學效率。
[0024]本發(fā)明針對機械教學中對凸輪輪廓設計采用繁瑣、抽象傳統(tǒng)“反轉法”的缺點，以及現(xiàn)有凸輪教學研究儀器的不足；本發(fā)明根據(jù)位移曲線繪制凸輪輪廓曲線或者凸輪輪廓包絡線的凸輪類型有:圓盤頂尖推桿凸輪，圓盤滾子推桿凸輪，圓盤平板推桿凸輪，圓柱頂尖推桿凸輪，以及上述各種凸輪的對心和偏心的情況；本發(fā)明根據(jù)凸輪的輪廓繪制位移曲線的凸輪類型有:圓盤頂尖推桿凸輪，圓柱頂尖推桿凸輪，以及上述各種凸輪的對心和偏心的情況。本發(fā)明還具有位移曲線與輪廓曲線的分析、凸輪運動動力學分析、凸輪運動檢驗以及凸輪輪廓失真現(xiàn)象，并且實現(xiàn)凸輪的位移曲線可以任意給定、凸輪基本參數(shù)可以設置，能夠全面準確的演示凸輪機構的原理，給凸輪機構的教學帶來一種很好的工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的裝配結構示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明底盤傳動機構的俯視結構示意圖。
[0027]圖3為本發(fā)明第一正交齒輪組的傳動結構示意圖。
[0028]圖4為圖3的俯視圖。
[0029]圖5為本發(fā)明第二圓錐齒輪組的傳動結構示意圖。
[0030]圖6為本發(fā)明白色布帶的傳動結構示意圖。
[0031]圖7為本發(fā)明推桿底板的結構示意圖。
[0032]圖8為本發(fā)明推桿與直線軸承導軌之間的連接結構示意圖。
[0033]圖9為本發(fā)明畫筆部件底盤的結構示意圖。
[0034]圖10為圖9中曲柄滑塊機構的的仰視圖。
[0035]圖11為本發(fā)明采用的尖頭畫筆的結構示意圖。
[0036]圖12為本發(fā)明采用的直線筆頭畫筆的結構示意圖。
[0037]圖13為本發(fā)明采用的環(huán)形筆頭畫筆的結構示意圖。
[0038]圖14為本發(fā)明線陣CXD的結構示意圖。
[0039]圖15為本發(fā)明線陣C⑶豎直掃描位移曲線的示意圖。
[0040]圖16為本發(fā)明線陣CCD水平掃描位移曲線的示意圖。
[0041]圖中:第一主動直齒輪1、第一從動直齒輪2、第二從動直齒輪3、第二主動直齒輪
4、第一主動圓錐齒輪5、第一從動圓錐齒輪6、第二從動直齒輪7、第二主動圓錐齒輪8、第二從動圓錐齒輪9、第一主動正交齒輪10、第一從動正交齒輪11、第一步進電機12、第二傳動軸13、第一傳動軸14、第三傳動軸15、帶傳動主動軸16、帶傳動從動軸套筒17、帶傳動從動軸18、白色布帶19、第一圓盤20、第一轉軸21、第二轉軸22、第二圓盤23、圓柱筒24、第二步進電機25、第三主動直齒輪26、推桿27、第三從動直齒輪28、畫筆部件底盤29、線陣(XD30、線陣CXD安裝板31、舵機32、曲柄33、連桿34、帶夾子的滑塊35、畫筆36、安裝桿37、畫筆底盤38、上光桿39、下光桿40、推桿底板41、左立柱42、右立柱43、底盤44、第一支撐座45、第二支撐座46、直線軸承導軌47、帶固定塊的直線軸承48、絲桿套筒49。

【具體實施方式】
[0042]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0043]參照圖1?10，本發(fā)明提出一種凸輪機構研究儀，包括由底盤44、左立柱42、右立柱43組成的機架，機架下部設有第一傳動軸14、第二傳動軸13和第三傳動軸15，第三傳動軸15兩端分別由底盤44上的第一支撐座45和第二支撐座46支撐，第一傳動軸14兩端分別設有第一直齒輪組和第二直齒輪組，第一直齒輪組由第一步進電機12驅動，第二直齒輪組中第一從動直齒輪2通過第二傳動軸13與第一圓錐齒輪組相5連，第二直齒輪組中第二從動直齒輪3通過第三傳動軸15分別與第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組相連，第三傳動軸15貫穿第二從動齒輪3且第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組分別位于第三傳動軸15兩端，第一主動正交齒輪10與第三傳動軸15同軸安裝，第一從動正交齒輪11位于第三傳動軸上15方，且第一從動正交齒輪11的中心線與第三傳動軸15的軸線正交，第一從動正交齒輪11設置在第二轉軸22上，第二轉軸22的外側固定有第二圓盤23 ;第一圓錐齒輪組的從動齒輪設置帶傳動主動軸16上，帶傳動主動軸16通過白色布帶19與帶傳動從動軸18相連，所述白色布帶19位于機架的中部；第二圓錐齒輪組的從動齒輪設置在第一轉軸21上，第一轉軸21上端同軸固定安裝第一圓盤20，第一圓盤20上同軸固定安裝圓柱筒24 ；機架上部設有推桿底板41，推桿底板41通過上光桿39、下光桿40與機架相連，推桿底板41上設有第三直齒輪組和推桿27，第三主動直齒輪26由第二步進電機25驅動，推桿27通過絲桿套筒49貫穿第三從動直齒輪28，推桿27是由上部的絲桿和下部的方形桿焊接而成，方形桿通過直線軸承滑塊與直線軸承平行連接，直線軸承用于約束絲桿的周向轉動，第三直齒輪的從動輪中心有套筒，套筒內孔有與絲桿嚙合的內螺紋，由于直線軸承對推桿的周向轉動的約束形成相對運動，從而將第三直齒輪回轉運動傳遞為推桿上下移動。
[0044]方形桿的下部設置畫筆部件底盤29，線陣CXD 30通過線陣CXD安裝板31與畫筆底盤相連，線陣CCD30與白色布帶19對應，畫筆部件底盤29垂直設置安裝桿37，安裝桿37末端設置畫筆底盤29，畫筆底盤29上設有帶夾子的滑塊35，夾子上夾持畫筆36，并使畫筆36接觸第二圓盤23或圓柱筒24，畫筆底盤29上的舵機32通過曲柄33、連桿34機構與滑塊相連。
[0045]其中第一圓錐齒輪組、第二圓錐齒輪組的圓錐齒輪均為45°圓錐齒輪，第一正交齒輪組的正交齒輪均為45°正交齒輪。
[0046]參照圖2~6,第一圓盤20、第二圓盤23的同周期運動。圓盤凸輪的圓盤轉動一圈，圓柱凸輪的圓柱筒24也要轉動一圈，同時安裝好白色布帶19的帶傳動機構的白色布帶19也要轉動一圈，并且都是勻速同步調運動。驅動方式是用步進電機驅動，同周期運動的實現(xiàn)方式是齒輪的傳動，此外，由于考慮到帶傳動張緊力的問題，帶傳動的中心距在一定的范圍內可以調節(jié)。帶傳動主動軸16貫穿第一從動圓錐齒輪6，帶傳動主動軸16上面部分是套筒，并且套筒和軸之間沒有相對轉動；套筒和帶傳動從動軸18之間可以相對轉動，而且摩擦很小。帶傳動主動軸16和帶傳動從動軸18之間的位置可以調節(jié)，從而實現(xiàn)白色布帶傳動中心距可以調節(jié)。第一直齒輪組的傳動比為1:2，第二直齒輪組傳動第三傳動軸的傳動比為1:3，第二直齒輪組傳動第二傳動軸的傳動比為1:1，第一圓錐齒輪組的傳動比為3:1，第二圓錐齒輪組的傳動比為1:1，第一正交齒輪組的傳動比為1:1。帶傳動主動軸、帶傳動從動軸的直徑D=60mm,白色布帶總長為L=9 n D=1696.5mm,帶傳動主動軸、帶傳動從動軸的中心距

【權利要求】
1.一種凸輪機構研究儀，其特征在于:包括由底盤、左立柱、右立柱組成的機架，機架下部設有第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸，第三傳動軸兩端分別由底盤上的第一支撐座和第二支撐座支撐，第一傳動軸兩端分別設有第一直齒輪組和第二直齒輪組，第一直齒輪組由第一步進電機驅動，第二直齒輪組中第一從動直齒輪通過第二傳動軸與第一圓錐齒輪組相連，第二直齒輪組中第二從動直齒輪通過第三傳動軸分別與第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組相連，第三傳動軸貫穿第二從動齒輪且第二圓錐齒輪組和第一正交齒輪組分別位于第三傳動軸兩端，第一正交齒輪組的主動齒輪與第三傳動軸同軸安裝，第一正交齒輪組的從動齒輪位于第三傳動軸上方，且第一正交齒輪組的從動齒輪的中心線與第三傳動軸的軸線正交，第一正交齒輪組的從動齒輪設置在第二轉軸上，第二轉軸的外側固定有第二圓盤；第一圓錐齒輪組的從動齒輪設置帶傳動主動軸上，帶傳動主動軸通過白色布帶與帶傳動從動軸相連，所述白色布帶位于機架的中部；第二圓錐齒輪組的從動齒輪設置在第一轉軸上，第一轉軸上端安裝第一圓盤，第一圓盤上設置圓柱筒，所述白色布帶和第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤同周期轉動，并且在第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤上可以粘貼更換白紙，用于繪制凸輪輪廓曲線或者包絡線； 機架上部設有推桿底板，推桿底板通過上光桿、下光桿與機架相連，推桿底板上設有第三直齒輪組和推桿，第三直齒輪組的主動齒輪由第二步進電機驅動，推桿通過套筒貫穿第三直齒輪組的從動齒輪，推桿是由上部的絲桿和下部的方形桿焊接而成，方形桿通過直線軸承滑塊與直線軸承平行連接，直線軸承用于約束絲桿的周向轉動，第三直齒輪的從動輪中心有套筒，套筒內孔有與絲桿嚙合的內螺紋；方形桿的下部設置畫筆部件底盤，線陣CCD通過線陣CCD安裝板與畫筆底盤相連，線陣CCD進行視覺跟蹤讀取白色布帶上曲線數(shù)據(jù)，并獲得曲線的位置，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)控制第二步進電機，帶動推桿上下運動來實時跟蹤白色布帶上的位移曲線；畫筆部件底盤垂直設置安裝桿，安裝桿末端設置畫筆底盤，畫筆底盤上設有帶夾子的滑塊，夾子上夾持畫筆，滑塊通過曲柄連桿機構與舵機相連并構成曲柄滑 塊機構，實現(xiàn)畫筆接觸第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤，或者往復在第一圓盤上的圓柱筒或第二圓盤上打印輪廓曲線。
2.根據(jù)權利要求1所述的凸輪機構研究儀，其特征在于:第一圓錐齒輪組、第二圓錐齒輪組的圓錐齒輪均為45°圓錐齒輪，第一正交齒輪組的正交齒輪均為45°正交齒輪。
3.根據(jù)權利要求1所述的凸輪機構研究儀，其特征在于:帶傳動主動軸、帶傳動從動軸均安裝有套筒，白色布帶設置在套筒上，套筒和帶傳動主動軸之間沒有相對轉動，套筒和帶傳動從動軸之間可以相對轉動，且?guī)鲃又鲃虞S和帶傳動從動軸之間的位置可以調整。
4.根據(jù)權利要求1所述的凸輪機構研究儀，其特征在于:安裝桿通過螺紋活動安裝在畫筆部件底盤上，并通過安裝桿調節(jié)畫筆底盤與畫筆部件底盤之間的間距。
5.根據(jù)權利要求1所述的凸輪機構研究儀，其特征在于:第一直齒輪組的傳動比為1: 2，第二直齒輪組傳動第三傳動軸的傳動比為1: 3，第二直齒輪組傳動第二傳動軸的傳動比為1:1，第一圓錐齒輪組的傳動比為3:1，第二圓錐齒輪組的傳動比為1:1，第一正交齒輪組的傳動比為1:1。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的凸輪機構研究儀,其特征在于:帶傳動主動軸、帶傳動從動軸的直徑為D，白色布帶總長為L=DjiD,帶傳動主動軸、帶傳動從動軸的中心距
7.根據(jù)權利要求1的所述的凸輪機構研究儀，其特征在于:所述的凸輪機構研究儀配置三種畫筆，當畫頂尖推桿凸輪時用尖頭的油筆，當畫平底推桿凸輪時用特制的直線筆頭，當畫滾子推桿凸輪時用環(huán)形筆頭。
8.根據(jù)權利要求1~7的所述的凸輪機構研究儀，其特征在于:由控制系統(tǒng)、線陣CCD以及機器構成一個閉環(huán)的機電一體化系統(tǒng)。
【文檔編號】B43L11/00GK104070895SQ201410324465
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】陳志昂, 張行, 姜揚帆, 閆業(yè)亮 申請人:陳志昂