一种教学用电子凸轮综合实验台的制作方法
【专利摘要】本发明公开的一种教学用电子凸轮综合实验台，包括机架及固定于机架上的偏心模块，凸轮曲线绘制模块和电子凸轮运动演示模块，通过向电子凸轮运动演示模块输入周期性的凸轮运动曲线信号，可由凸轮曲线绘制模块绘制出相应的凸轮廓线，并实现与传统凸轮运动的对比。本发明首次将电子凸轮引入到实验教学中，可实现传统凸轮机构与电子凸轮机构运动规律的直接对比，并实现凸轮廓线的绘制，可通过传统凸轮更换和偏心调节实现对不同种类凸轮的运动模拟，由此可加深对凸轮机构和电子凸轮的理解，提高分析设计凸轮的能力。
【专利说明】-种教学用电子凸轮综合实验台
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种凸轮实验台，尤其涉及一种教学用电子凸轮综合实验台，属于实 验教学【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 凸轮机构能够实现复杂的运动要求，广泛用于各种自动化和半自动化机械装置 中。随着智能传感技术的发展，使得电子凸轮的实现成为可能并逐渐应用在汽车制造、冶 金、机械加工、纺织、印刷、食品包装、水利水电等各个领域。
[0003] 目前的机械工程实验教学，多数仍停留在传统机械原理实验阶段，与现在大规模 化和先进生产技术存在较大的脱节。将先进的工业控制技术引入到传统机械工程实验教学 就显的势在必行。迄今为止，未找到以虚拟的电子凸轮替代凸轮实物构件，用一种全新的方 法进行凸轮廓线的设计与分析的实验平台。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种可实现电子凸轮与多种传统凸轮的运动规律对比的教 学用电子凸轮综合实验台。
[0005] 本发明的教学用电子凸轮综合实验台包括：机架，偏心模块，凸轮曲线绘制模块和 电子凸轮运动演示模块； 所述的偏心模块包括固定在机架上的两块偏心支撑板，偏心调节板，偏心调节螺杆，偏 心调节旋钮以及两根水平平行的偏心支撑杆、，该两根偏心支撑杆的一端分别与第一偏心 支撑板固定，另一端分别与第二偏心支撑板固定，偏心调节板位于两块偏心支撑板之间，偏 心调节板的一侧通过第一轴套套在第一偏心支撑杆上，偏心调节板的另一侧通过第二轴套 套在第二偏心支撑杆上，偏心调节螺杆穿过第一偏心支撑板，其一端与偏心调节板螺纹孔 连接，另一端与偏心调节旋钮固定； 所述的电子凸轮运动演示模块包括两块从动件支撑板，电子凸轮连接板，电子凸轮从 动件，路径记录笔，路径记录笔夹持装置，电子凸轮电机，电子凸轮电机联轴器，滚珠丝杆， 滚珠丝杆螺母，凸轮连接板，凸轮从动件，凸轮支撑杆和复位弹簧，两块从动件支撑板垂直 于偏心模块的两块偏心支撑板，分别固定在偏心调节板上，电子凸轮连接板和凸轮连接板 位于两块从动件支撑板之间，且电子凸轮连接板在凸轮连接板的上方，电子凸轮从动件固 接在电子凸轮连接板上，电子凸轮从动件的两端分别通过轴套安装在两块从动件支撑板 上，其中电子凸轮从动件的伸出第二从动件支撑板的一端固定路径记录笔夹持装置，在路 径记录笔夹持装置上垂直安装路径记录笔，滚珠丝杆穿越电子凸轮连接板，与固接在电子 凸轮连接板上的滚珠丝杆螺母配合，滚珠丝杆的两端分别通过轴承安装在两块从动件支撑 板上，其中一端伸出第一从动件支撑板，该伸出端通过电子凸轮电机联轴器与电子凸轮电 机转轴相连，凸轮从动件固接在凸轮连接板上，凸轮从动件的两端分别通过轴套安装在两 块从动件支撑板上，其中一端伸出第二从动件支撑板，其末端与凸轮曲线绘制模块中的凸 轮的边缘接触，凸轮支撑杆通过轴套安装在凸轮连接板上，凸轮支撑杆的两端分别与两块 从动件支撑板固定，复位弹簧的两端分别与第二从动件支撑板和凸轮连接板相连； 所述的凸轮曲线绘制模块包括固定在机架上的减速器，凸轮电机，凸轮电机联轴器，凸 轮和路径记录板，凸轮电机的转轴通过凸轮电机联轴器与减速器的输入轴相连，减速器的 输出轴与凸轮偏心轴孔和路径记录板中心轴孔紧固，路径记录板位于凸轮的上方，路径记 录板的上表面与路径记录笔接触。
[0006] 本发明的教学用电子凸轮综合实验台的工作原理：电子凸轮电机接收由PLC(单片 机）及相应的伺服放大器输出的周期性的凸轮运动曲线信号而旋转，同时使凸轮电机进行 与电子凸轮电机的凸轮运动曲线信号周期相同的匀速运动，这时，电子凸轮电机直接驱动 滚珠丝杆运动，滚珠丝杆通过电子凸轮连接板带动电子凸轮从动件运动，而凸轮电机则带 动凸轮及路径记录板作与凸轮运动曲线信号周期相同的匀速转动，凸轮从动件在凸轮和复 位弹簧的共同驱动下实现往复运动，路径记录笔随电子凸轮从动件运动，并在路径记录板 上绘制出与凸轮运动曲线信号相对应的凸轮廓线。通过调节偏心模块的偏心调节旋钮，使 电子凸轮运动演示模块沿偏心调节螺杆运动，可调节凸轮从动件和凸轮之间的偏心距离， 于是，改变电子凸轮电机接收的凸轮运动曲线信号和凸轮形状，可实现模拟不同偏心距下 的偏心凸轮的运动。
[0007] 本发明相对于现有技术的有益效果是： 此种教学用电子凸轮综合实验台，首次将电子凸轮引入到实验教学中，可实现传统凸 轮机构与电子凸轮机构运动规律的直接对比，并实现凸轮廓线的绘制，可通过传统凸轮更 换和偏心调节实现对不同种类凸轮的运动模拟，由此可加深对凸轮机构和电子凸轮的理 解，提高分析设计凸轮的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是教学用电子凸轮综合实验台整体结构示意图。
[0009] 图2是电子凸轮运动演示模块的结构示意图。
[0010]图3是偏心模块及凸轮曲线绘制模块的结构示意图。
[0011] 图中，1.偏心模块，2.电子凸轮运动演示模块，3.凸轮曲线绘制模块，4.机架， 1_1.第一偏心支撑板，1 _2.偏心调节板，1-3.第二偏心支撑板，1-4.第一偏心支撑杆， 1- 5.第二偏心支撑杆，1-6.第二轴套，1-7.第一轴套，1-8.偏心调节螺杆，1-9.偏心调节 旋钮，2-1.电子凸轮电机，2-2.电子凸轮电机联轴器，2-3.第一从动件支撑板，2-4.第二 从动件支撑板，2-5.电子凸轮从动件，2-6.路径记录笔夹持装置，2-7.路径记录笔，2-8-1、 2- 8-2、2-8-3、2-8-4、2-8-5分别为轴套，2-9.电子凸轮连接板，2-10.凸轮从动件，2-11.滚 珠丝杆，2-12.复位弹簧，2-13.凸轮支撑杆，2-14.凸轮连接板，2-15.滚珠丝杆螺母，3-1. 凸轮电机，3-2.凸轮电机联轴器，3-3.减速器，3-4.路径记录板，3-5.减速器的输出轴，3-6 凸轮。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0013] 参照图1、图2和图3,本发明的教学用电子凸轮综合实验台包括：机架4,偏心模 块1，凸轮曲线绘制模块3和电子凸轮运动演示模块2 ; 所述的偏心模块1包括固定在机架4上的两块偏心支撑板1-1、1-3,偏心调节板1-2， 偏心调节螺杆1-8,偏心调节旋钮1-9以及两根水平平行的偏心支撑杆1-4、1-5,该两根偏 心支撑杆1-4、1-5的一端分别与第一偏心支撑板1-1固定，另一端分别与第二偏心支撑板 1- 3固定，偏心调节板1-2位于两块偏心支撑板1-1U-3之间，偏心调节板1-2的一侧通过 第一轴套1-7套在第一偏心支撑杆1-4上，偏心调节板1-2的另一侧通过第二轴套1-6套 在第二偏心支撑杆1-5上，偏心调节螺杆1-8穿过第一偏心支撑板1-1，其一端与偏心调节 板1-2螺纹孔连接，另一端与偏心调节旋钮1-9固定； 所述的电子凸轮运动演示模块2包括两块从动件支撑板2-3、2-4,电子凸轮连接板 2- 9,电子凸轮从动件2-5,路径记录笔2-7,路径记录笔夹持装置2-6,电子凸轮电机2-1，电 子凸轮电机联轴器2-2,滚珠丝杆2-11，滚珠丝杆螺母2-15,凸轮连接板2-14,凸轮从动件 2-10,凸轮支撑杆2-13和复位弹簧2-12,两块从动件支撑板2-3、2-4垂直于偏心模块的两 块偏心支撑板1-1、1-3,分别固定在偏心调节板1-2上，电子凸轮连接板2-9和凸轮连接板 2-14位于两块从动件支撑板2-3、2-4之间，且电子凸轮连接板2-9在凸轮连接板2-14的上 方，电子凸轮从动件2-5固接在电子凸轮连接板2-9上，电子凸轮从动件2-5的两端分别通 过轴套2-8-U2-8-2安装在两块从动件支撑板2-3、2-4上，其中电子凸轮从动件2-5的伸 出第二从动件支撑板2-4的一端固定路径记录笔夹持装置2-6,在路径记录笔夹持装置2-6 上垂直安装路径记录笔2-7,滚珠丝杆2-11穿越电子凸轮连接板2-9,与固接在电子凸轮连 接板2-9上的滚珠丝杆螺母2-15配合，滚珠丝杆2-11的两端分别通过轴承安装在两块从 动件支撑板2-3、2_4上，其中一端伸出第一从动件支撑板2-3,该伸出端通过电子凸轮电机 联轴器2-2与电子凸轮电机2-1的转轴相连，凸轮从动件2-10固接在凸轮连接板2-14上， 凸轮从动件2-10的两端分别通过轴套2-8-3、2-8-5安装在两块从动件支撑板2-3、2-4上， 其中一端伸出第二从动件支撑板2-4,其末端与凸轮曲线绘制模块3中的凸轮3-6的边缘 接触，凸轮支撑杆2-13通过轴套2-8-4安装在凸轮连接板2-14上，凸轮支撑杆2-13的两 端分别与两块从动件支撑板2-3、2-4固定，复位弹簧2-12的两端分别与第二从动件支撑板 2-4和凸轮连接板2-14相连； 所述的凸轮曲线绘制模块3包括固定在机架4上的减速器3-3,凸轮电机3-1，凸轮电 机联轴器3-2,凸轮3-6和路径记录板3-4,凸轮电机3-1的转轴通过凸轮电机联轴器3-2 与减速器3-3的输入轴相连，减速器3-3的输出轴3-5与凸轮3-6的偏心轴孔和路径记录 板3-4中心轴孔紧固，路径记录板3-4位于凸轮3-6的上方，路径记录板3-4的上表面与路 径记录笔2-7接触。
[0014] 教学用电子凸轮综合实验台的工作原理如下：电子凸轮电机2-1接收由PLC (单 片机)及相应的伺服放大器输出的周期性的凸轮运动曲线信号而旋转，同时使凸轮电机3-1 进行与电子凸轮电机2-1的凸轮运动曲线信号周期相同的匀速运动，这时，电子凸轮电机 直接驱动滚珠丝杆2-11运动，滚珠丝杆通过电子凸轮连接板2-9带动电子凸轮从动件2-5 运动，而凸轮电机带动凸轮3-6及路径记录板3-4也作与凸轮运动曲线信号周期相同的匀 速转动，凸轮从动件2-10在凸轮3-6和复位弹簧2-12的共同驱动下实现往复运动，路径记 录笔2-7随电子凸轮从动件2-5运动，并在路径记录板3-4上绘制出与凸轮运动曲线信号 相对应的凸轮廓线。通过调节偏心模块1的偏心调节旋钮1-9,使电子凸轮运动演示模块2 沿偏心调节螺杆1-8运动，可调节凸轮从动件2-5和凸轮3-6之间的偏心距离，于是，改变 电子凸轮电机2-1接收的凸轮运动曲线信号和凸轮3-6的形状，可实现模拟不同偏心距下 的偏心凸轮的运动。
【权利要求】
1. 一种教学用电子凸轮综合实验台，其特征在于：包括机架（4)，偏心模块（1)，凸轮 曲线绘制模块（3)和电子凸轮运动演示模块（2); 所述的偏心模块（1)包括固定在机架（4)上的两块偏心支撑板（1-1)、（1-3)，偏心调 节板（1-2)，偏心调节螺杆（1-8)，偏心调节旋钮（1-9)以及两根水平平行的偏心支撑杆 (1-4)、（ 1-5)，该两根偏心支撑杆（1-4)、（ 1-5)的一端分别与第一偏心支撑板（1-1)固定， 另一端分别与第二偏心支撑板（1-3)固定，偏心调节板（1-2)位于两块偏心支撑板（1-1 )、 (1-3)之间，偏心调节板（1-2)的一侧通过第一轴套（1-7)套在第一偏心支撑杆（1-4)上， 偏心调节板（1-2)的另一侧通过第二轴套（1-6)套在第二偏心支撑杆（1-5)上，偏心调节螺 杆（1-8)穿过第一偏心支撑板（1-1 )，其一端与偏心调节板（1-2)螺纹孔连接，另一端与偏 心调节旋钮（1-9)固定； 所述的电子凸轮运动演示模块（2)包括两块从动件支撑板（2-3)、（2-4)，电子凸轮连 接板（2-9)，电子凸轮从动件（2-5)，路径记录笔（2-7)，路径记录笔夹持装置（2-6)，电子凸 轮电机（2-1)，电子凸轮电机联轴器（2-2)，滚珠丝杆（2-11)，滚珠丝杆螺母（2-15)，凸轮连 接板（2-14)，凸轮从动件（2-10)，凸轮支撑杆（2-13)和复位弹簧（2-12)，两块从动件支撑 板（2-3)、（2-4)垂直于偏心模块的两块偏心支撑板（1-1)、（1-3)，分别固定在偏心调节板 (1-2)上，电子凸轮连接板（2-9)和凸轮连接板（2-14)位于两块从动件支撑板（2-3)、（2-4) 之间，且电子凸轮连接板（2-9)在凸轮连接板（2-14)的上方，电子凸轮从动件（2-5)固接在 电子凸轮连接板（2-9)上，电子凸轮从动件（2-5)的两端分别通过轴套（2-8-1)、（2-8-2)安 装在两块从动件支撑板（2-3)、（2-4)上，其中电子凸轮从动件（2-5)的伸出第二从动件支 撑板（2-4 )的一端固定路径记录笔夹持装置（2-6 )，在路径记录笔夹持装置（2-6 )上垂直安 装路径记录笔（2-7)，滚珠丝杆（2-11)穿越电子凸轮连接板（2-9)，与固接在电子凸轮连接 板（2-9 )上的滚珠丝杆螺母（2-15 )配合，滚珠丝杆（2-11)的两端分别通过轴承安装在两块 从动件支撑板（2-3)、（2-4)上，其中一端伸出第一从动件支撑板（2-3)，该伸出端通过电子 凸轮电机联轴器（2-2)与电子凸轮电机（2-1)的转轴相连，凸轮从动件（2-10)固接在凸轮 连接板（2-14)上，凸轮从动件（2-10)的两端分别通过轴套（2-8-3)、（2-8-5)安装在两块从 动件支撑板（2-3)、（2-4)上，其中一端伸出第二从动件支撑板（2-4)，其末端与凸轮曲线绘 制模块（3)中的凸轮（3-6)的边缘接触，凸轮支撑杆（2-13)通过轴套（2-8-4)安装在凸轮 连接板（2-14)上，凸轮支撑杆（2-13)的两端分别与两块从动件支撑板（2-3)、（2-4)固定， 复位弹簧（2-12)的两端分别与第二从动件支撑板（2-4)和凸轮连接板（2-14)相连； 所述的凸轮曲线绘制模块（3)包括固定在机架（4)上的减速器（3-3)，凸轮电机（3-1)， 凸轮电机联轴器（3-2)，凸轮（3-6)和路径记录板（3-4)，凸轮电机（3-1)的转轴通过凸轮电 机联轴器（3-2)与减速器（3-3)的输入轴相连，减速器（3-3)的输出轴（3-5)与凸轮（3-6) 的偏心轴孔和路径记录板（3-4)中心轴孔紧固，路径记录板（3-4)位于凸轮（3-6)的上方， 路径记录板（3-4)的上表面与路径记录笔（2-7)接触。
【文档编号】G09B25/02GK104217641SQ201410447557
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】顾大强, 叶陈吉, 苗慧杰, 宋曼, 阎文舟 申请人:浙江大学