球面渐开线演示教具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种球面渐开线演示教具，包括圆盘和与圆盘连接的半球罩，圆盘上固定有轴承座和椎体支架，轴承座中设置有关节球轴承，轴承座与旋转支架相连，旋转支架与旋转平板相连，椎体支架上固定有锥轴，锥轴上固定有锥形面，锥轴的轴线过关节球轴承的球心，且锥形面与旋转平板相切，锥轴与旋转平板活动连接。本实用新型球面渐开线演示教具，对原有教具进行了改进和完善，简化了原有教具的制造过程，可以被轻松地带进课堂，具有良好的便携性，可以很轻松、直观的阐明球面渐开线的产生原理，帮助同学们更形象、贴切地理解球面渐开线的产生过程，提高老师的讲课效率。
【专利说明】球面渐开线演示教具
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械原理演示教具【技术领域】，具体涉及一种球面渐开线演示教具。
【背景技术】
[0002]在以往的机械原理课堂上，老师对于圆锥齿轮啮合原理中的球面渐开线的讲解，由于该知识点较为抽象，同学们不能立体、直观地理解和掌握其中的规律和原理。而演示教具可以很轻松、直观的阐明球面渐开线的产生原理，让同学对锥齿轮的啮合有更加清晰的理解，但是现有的演示教具体积庞大、笨重、便携性差、运动实现困难、且演示不清晰。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种球面渐开线演示教具，具有良好的便携性，有助于理解抽象的球面渐开线的形成机理。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:球面渐开线演示教具，包括圆盘和与圆盘连接的半球罩，圆盘上固定有轴承座和椎体支架，轴承座中设置有关节球轴承，轴承座与旋转支架相连，旋转支架与旋转平板相连，椎体支架上固定有锥轴，锥轴上固定有锥形面，锥轴的轴线过关节球轴承的球心，且锥形面与旋转平板相切，锥轴通过连杆与旋转平板活动连接。
[0005]本实用新型的特点还在于，
[0006]圆盘通过夹紧U型块与半球罩连接，夹紧U型块通过螺钉固定在圆盘上，同时夹紧U型块通过夹紧顶丝与半球罩连接。
[0007]圆盘底部还设置有底座。
[0008]轴承座通过螺栓固定在圆盘的中心，轴承座与螺栓之间还设置有垫片。
[0009]椎体支架通过螺钉固定在圆盘上，椎体支架与锥轴通过螺钉连接，锥轴通过锁紧螺母与锥形面连接。
[0010]锥轴通过螺母与关节轴承连接，关节轴承与连杆通过螺纹连接，连杆通过顶丝A与滑块连接，滑块通过螺纹与顶丝B连接，顶丝B将旋转平板固定在滑块中。
[0011]关节球轴承通过套筒固定在轴承座中。
[0012]旋转支架与旋转平板通过螺钉连接。
[0013]旋转平板底部两侧分别通过螺钉连接有操作杆，圆盘上相对设置有圆弧槽，操作杆设置在圆弧槽中。
[0014]操作杆与圆弧槽之间还设置有弹性物质。
[0015]本实用新型的有益效果是:本实用新型球面渐开线演示教具，对原有教具进行了改进和完善，简化了原有教具的制造过程，可以被轻松地带进课堂，具有良好的便携性，可以很轻松、直观的阐明球面渐开线的产生原理，帮助同学们更形象、贴切地理解球面渐开线的产生过程，提高老师的讲课效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型球面渐开线演示教具的结构示意图；
[0017]图2是图1的A-A剖视图；
[0018]图3是图1的B-B剖视图；
[0019]图4是球面渐开线的形成原理图。
[0020]图中，1.圆盘，2.旋转平板，3.半球罩，4.套筒，5.锥形面，6.顶丝B，7.滑块，8.顶丝A，9.关节轴承，10.连杆，11.锥轴，12.夹紧顶丝，13.夹紧U型块，14.椎体支架，15.关节球轴承，16.底座，17.旋转支架，18.轴承座，19.操作杆，20.弹性物质。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0022]本实用新型球面渐开线演示教具，如图1所示，包括圆盘I和与圆盘I连接的半球罩3，圆盘I通过夹紧U型块13与半球罩3连接，夹紧U型块13通过螺钉固定在圆盘I上，同时夹紧U型块13通过夹紧顶丝12与半球罩3连接，圆盘I上固定有轴承座18和椎体支架14，椎体支架14通过螺钉固定在圆盘I上，轴承座18通过螺栓固定在圆盘I的中心，轴承座18与螺栓之间还设置有垫片，轴承座18中设置有GEG15ES关节球轴承15，关节球轴承15通过套筒4固定在轴承座18中，轴承座18与旋转支架17相连，旋转支架17与半圆形旋转平板2通过螺钉连接，椎体支架14通过螺钉与锥轴11连接，锥轴11通过锁紧螺母与锥形面5连接，锥轴11的轴线过关节球轴承15的球心，且锥形面5与旋转平板2相切，锥轴11与旋转平板2活动连接，锥轴11通过螺母与关节轴承9连接，关节轴承9可以绕着锥轴11做旋转运动，关节轴承9与连杆10通过螺纹连接，连杆10通过顶丝A8与滑块7连接，滑块7通过螺纹与尼龙顶丝B6连接，顶丝B6将旋转平板2固定在滑块7中，确保旋转平板2与锥形面5相切；如图2所示，圆盘I底部还设置有底座16，旋转平板2底部两侧分别通过螺钉连接有操作杆19，如图3所示，圆盘I上相对设置有圆弧槽，操作杆19设置在圆弧槽中，操作杆19与圆弧槽之间还设置有弹性物质20。
[0023]如图4所示球面渐开线的形成原理为:当平面在圆锥上滚动时，平面上一点的轨迹称为球面渐开线。具体条件:该圆锥称为基圆锥，如图4所示，球面渐开线KOK是平面π在基圆锥锥面上滚动时，其上点K的轨迹。它之所以是球面曲线，是因为平面在基圆锥上滚动的过程中，点K到锥顶(球心)0点的距离始终不变。球面渐开线的成形也可以认为是一条球面直线在基圆上滚动时，直线上一点的轨迹。这条球面直线又称为发生线，图4中的KN就是发生线。
[0024]根据球面渐开线形成原理分析，本实用新型在圆盘I的中心(即球心)处设计一个球面运动副，使旋转平板2可以任意的转动，将一个圆锥(为了节约材料可以采用去顶的圆锥)放置在半球罩3内，圆锥的顶点与球心重合，此圆锥母线族就相当于一条转轴，让半圆形旋转平板2贴着圆锥面开始实现纯滚动，并使圆锥面和旋转平板2始终相切，保证它们之间可以顺畅地实现纯滚动。
[0025]使用时，保持该教具水平平稳放置，调整旋转半径时，可以通过调整关节轴承9与连杆10的相对位置来实现，也可以通过调整连杆10与滑块7的相对位置以实现，还可以通过调整滑块7与顶丝Β6之间的相对位置来实现；通过调整套筒4的高度，使关节球轴承15的中性面与圆盘I的中性面重合；通过控制操作杆19，带动旋转平板2绕着锥形面5做纯滚动，操作杆19可在圆弧槽中往复运动，海绵或橡胶垫等弹性物质能够对操作杆19的往复运动起到缓冲作用，尼龙顶丝B6的摩擦系数相对较小，顶丝B6端部可在旋转平板2上滑动，并带动旋转平板2在锥形面5表面做纯滚动，此时，旋转平板2上的任一点，沿半球罩3表面走过的轨迹即为球面渐开线，可在旋转平板2上安装画笔，则画笔将球面渐开线画在半球罩3上。
[0026]本实用新型球面渐开线演示教具，具有良好的便携性，可以很轻松、直观的阐明球面渐开线的产生原理，在很大程度上帮助老师讲清楚球面渐开线是如何形成，同时有助于同学们理解抽象的球面渐开线的形成机理。
【权利要求】
1.球面渐开线演示教具，其特征在于，包括圆盘(I)和与所述圆盘(I)连接的半球罩(3)，所述圆盘(I)上固定有轴承座(18)和椎体支架(14)，所述轴承座(18)中设置有关节球轴承(15)，所述轴承座(18)与旋转支架(17)相连，所述旋转支架(17)与旋转平板(2)相连，所述椎体支架(14)上固定有锥轴(11)，所述锥轴(11)上固定有锥形面(5)，所述锥轴(11)的轴线过所述关节球轴承(15)的球心，且所述锥形面(5)与所述旋转平板(2)相切，所述锥轴(11)通过连杆(10)与所述旋转平板(2)活动连接。
2.如权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述圆盘(I)通过夹紧U型块(13)与所述半球罩(3)连接，所述夹紧U型块(13)通过螺钉固定在所述圆盘⑴上，同时夹紧U型块(13)通过夹紧顶丝(12)与所述半球罩(3)连接。
3.如权利要求1或2所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述圆盘(I)底部还设置有底座(16)。
4.如权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述轴承座(18)通过螺栓固定在所述圆盘(I)的中心，所述轴承座(18)与所述螺栓之间还设置有垫片。
5.如权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述椎体支架(14)通过螺钉固定在所述圆盘(I)上，所述椎体支架(14)与所述锥轴(11)通过螺钉连接，所述锥轴(11)通过锁紧螺母与所述锥形面(5)连接。
6.如权利要求1或5所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述锥轴(11)通过螺母与关节轴承(9)连接，所述关节轴承(9)与连杆(10)通过螺纹连接，所述连杆(10)通过顶丝A (8)与滑块(7)连接，所述滑块(7)通过螺纹与顶丝B (6)连接，所述顶丝B (6)将所述旋转平板(2)固定在所述滑块(7)中。
7.如权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述关节球轴承(15)通过套筒(4)固定在所述轴承座(18)中。
8.如权利要求1所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述旋转支架(17)与所述旋转平板(2)通过螺钉连接。
9.如权利要求1或8所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述旋转平板(2)底部两侧分别通过螺钉连接有操作杆(19)，所述圆盘(I)上相对设置有圆弧槽，所述操作杆(19)设置在所述圆弧槽中。
10.如权利要求9所述的球面渐开线演示教具，其特征在于，所述操作杆(19)与所述圆弧槽之间还设置有弹性物质(20)。
【文档编号】G09B25/02GK203931331SQ201420275449
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】周春国, 张喜, 郑亮奎, 李攀, 唐江瑶, 武闯, 姚斌 申请人:西安理工大学