凸轮轮廓曲线绘图仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种凸轮轮廓曲线绘图仪，属于绘图仪器领域。所述绘图仪包括：底座、滑块、齿条、曲线模块、支架、画笔、第一凸台、第二凸台、设置在第一凸台和第二凸台间的第一转动轴、设置在第一转动轴上的第一齿轮和第二齿轮、第二转动轴、设置在第二转动轴上的第三齿轮和画板、以及动力装置；第二转动轴设置在第一凸台上且与第一转动轴平行，第三齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮与齿条啮合，齿条和曲线模块固定在滑块上，滑块与底座滑动连接，曲线模块上设有曲线开口；支架包括伸缩杆、横杆和限位杆，画笔设于横杆的一端，限位杆的一端与横杆的另一端垂直连接，限位杆的另一端与曲线模块的曲线开口滑动连接，伸缩杆的一端与横杆的中部垂直连接。
【专利说明】凸轮轮廓曲线绘图仪【技术领域】
[0001]本发明涉及绘图仪器领域，特别涉及一种凸轮轮廓曲线绘图仪。
【背景技术】
[0002]凸轮是一种机械回转或滑动件，凸轮、从动件和机架三个构件组成的高副机构被称为凸轮机构。凸轮机构主要作用是使从动件按照工作要求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动、等速运动和不等速运动。为了对凸轮机构进行研究和学习，通常需要绘制凸轮的轮廓曲线。
[0003]目前，对凸轮轮廓曲线绘制的方法多是采用“反转法”，其具体的步骤是:将基圆等分，根据从动件位移曲线标出特殊角，如升程角，近休止角、回程角、远休止角。根据从动件位移曲线将特殊角对应的位移标在图中，另外再取几个点以保证曲线的连续性。将所描出来的点用光滑的曲线连接，即可绘制出凸轮轮廓曲线。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]这种绘图方法操作复杂，绘制出的图形精确度低。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种凸轮轮廓曲线绘图仪。所述技术方案如下:
[0007]本发明实施例提供了一种凸轮轮廓曲线绘图仪，所述绘图仪包括:
[0008]底座、滑块、齿条、曲线模块、支架、画笔、相对设置在所述底座上的第一凸台和第二凸台、设置在所述第一凸台和所述第二凸台间的第一转动轴、设置在所述第一转动轴上且随所述第一转动轴的转动而转动的第一齿轮和第二齿轮、第二转动轴、同轴设置在所述第二转动轴上的第三齿轮和画板、以及带动所述第二转动轴旋转的动力装置；
[0009]所述第二转动轴设置在第一凸台上且与所述第一转动轴平行，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二齿轮与所述齿条啮合，所述齿条和所述曲线模块固定在所述滑块上，所述滑块与所述底座滑动连接，所述曲线模块上设有曲线开口 ；
[0010]所述支架包括伸缩杆、横杆和限位杆，所述画笔设于所述横杆的一端，所述限位杆的一端与所述横杆的另一端垂直连接，所述限位杆的另一端与所述曲线模块的曲线开口滑动连接，所述伸缩杆的一端与所述横杆的中部垂直连接，所述伸缩杆的另一端与所述底座连接，所述画笔的笔尖与所述画板接触；
[0011]所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮的传动比满足:所述第三齿轮旋转一周时，所述齿条移动的距离等于所述曲线开口的两端点所在竖直方向直线的水平距离。
[0012]在本发明实施例的一种实现方式中，所述动力装置为摇柄，所述摇柄与所述第二转动轴固定连接。
[0013] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述动力装置为双向电机，所述双向电机的输出轴与所述第二转动轴连接。[0014]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述伸缩杆包括第三凸台和竖杆，所述第三凸台上开孔，所述竖杆的一端可伸缩地插设在所述第三凸台的孔内，所述竖杆的另一端连接所述横杆。
[0015]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述绘图仪还包括设于所述底座上的导轨，所述滑块安装在所述导轨上。
[0016]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述底座上设有插孔，所述第一凸台、所述第二凸台、所述第三凸台和所述导轨上设有插杆，所述插杆与所述插孔相匹配。
[0017]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述绘图仪还包括轴承，所述第一转动轴通过所述轴承架设在所述第一凸台和所述第二凸台上。
[0018]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述绘图仪还包括连接件，所述轴承通过所述连接件固定在所述第一凸台和所述第二凸台上。
[0019]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述绘图仪还包括弹簧卡扣，所述第一转动轴上设有凹槽和轴肩，所述弹簧卡扣设于所述凹槽内，所述第一齿轮设于所述弹簧卡扣和所述轴肩之间。
[0020]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第一转动轴上设有键槽，所述第一齿轮和所述第二齿轮通过所述键槽安装在所述第一转动轴上。
[0021]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0022]通过在底座上设置凸台，然后在凸台上设置第一转动轴和第二转动轴，在第一转动轴上安装第一齿轮和第二齿轮，在第二转动轴上安装第三齿轮，第一齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮与齿条啮合，画板安装在第二转动轴上，画板随着第三齿轮转动，齿条随着第二齿轮移动，由于齿条与曲线模块安装在同一滑块上，因此当齿条移动时曲线模块也随着移动；横杆的两端的分别设置画笔和限位杆，限位杆与曲线模块的曲线开口滑动连接，伸缩杆的一端与横杆的中部垂直连接，伸缩杆的另一端与底座固定连接，画笔的笔尖与画板接触，所以在曲线模块运动时，限位杆与曲线开口滑动，从而带动画笔上下运动，由于画板一直在转动，所以画笔在画板上绘制出凸轮轮廓曲线，该绘画仪使用时操作方便，绘制出的轮廓线清楚准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本发明实施例提供的凸轮轮廓曲线绘图仪的结构示意图；
[0025]图2是本发明实施例提供的凸轮轮廓曲线绘图仪的结构示意图；
[0026]图3是本发明实施例提供的凸轮轮廓曲线绘图仪的底板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。[0028]实施例
[0029]本发明实施例提供了一种凸轮轮廓曲线绘图仪，参见图1?图3，该绘图仪包括:
[0030]底座1、滑块11、齿条12、曲线模块13、支架14、画笔15、相对设置在底座I上的第一凸台2和第二凸台3、设置在第一凸台2和第二凸台3间的第一转动轴4、设置在第一转动轴4上且随第一转动轴4转动而转动的第一齿轮5和第二齿轮6、第二转动轴7、同轴设置在第二转动轴7上的第三齿轮8和画板9、以及带动第二转动轴7旋转的动力装置10。
[0031]第二转动轴7设置在第一凸台2上且与第一转动轴4平行,第三齿轮8与第一齿轮5啮合，第二齿轮6与齿条12啮合，齿条12和曲线模块13固定在滑块11上，滑块11与底座I滑动连接，曲线模块13上设有曲线开口。
[0032]在本实施例中，曲线模块13为设有曲线开口的矩形板。在其他实施例中，该曲线模块还可以是其他形状。
[0033]支架14包括伸缩杆14a、横杆14b和限位杆14c,画笔15设于横杆14b的一端，限位杆14c的一端与横杆14b的另一端垂直连接，限位杆14c的另一端与曲线模块13的曲线开口滑动连接，伸缩杆14a的一端与横杆14b的中部垂直连接,伸缩杆14a的另一端与底座I连接，画笔15的笔尖与画板9接触。
[0034]第一齿轮5、第二齿轮6和第三齿轮8的传动比满足:第三齿轮8旋转一周时,齿条12移动的距离等于曲线开口的两端点所在竖直方向直线的水平距离d。
[0035]在本实施例中，第一凸台2包括用于安装第一转动轴4的第一台柱2a，以及用于安装第二转动轴7的第二台柱2b，第二台柱2b设置在第一台柱2a上，第一台柱2a和第二台柱2b上分别设置有安装孔。
[0036]当动力装置10带动第二转动轴7转动时，画板9和第三齿轮8转动，由于第三齿轮8和第一齿轮5哨合,与第一齿轮5 —起设置在第一转动轴4上的第二齿轮6也随之转动，而第二齿轮6与齿条12啮合，齿条12随着第二齿轮6的转动而移动，由于齿条12与曲线模块13安装在同一滑块11上，因此当齿条12移动时曲线模块13也随着移动；横杆14b的两端的分别设置画笔15和限位杆14c，限位杆14c与曲线模块13的曲线开口滑动连接，伸缩杆14a的一端与横杆14b的中部垂直连接，伸缩杆14a的另一端与底座I固定连接，画笔15的笔尖与画板9接触，所以在曲线模块13运动时，限位杆14c与曲线开口滑动，从而带动画笔15上下运动，由于画板9 一直在转动，所以画笔15在画板9上绘制出凸轮轮廓曲线，该绘画仪在使用时操作方便，绘制出的轮廓线清楚准确。
[0037]如图1所示，在本实施例的一种实现方式中，动力装置10为摇柄，摇柄与第二转动轴7固定连接。
[0038]在本实施例的另一种实现方式中，动力装置10为双向电机，双向电机的输出轴与第二转动轴7连接。
[0039]进一步地，该伸缩杆14a包括第三凸台141和竖杆142，第三凸台141上开孔，竖杆142的一端可伸缩地插设在第三凸台141的孔内，竖杆142的另一端连接所述横杆14b。伸缩杆14a可以上下运动。伸缩杆14a用于为横杆14b提供支撑和竖直方向上的导向，限位杆14c紧贴于曲线模块13，用于限定伸缩杆14a的长度。
[0040]进一步地，绘图仪还包括设于底座I上的导轨17，滑块11安装在导轨17上。
[0041]进一步地，参见图3，底座I上还设有插孔，第一凸台2、第二凸台3、第三凸台141和导轨17上设有插杆，插杆与插孔相匹配。
[0042]进一步地，该绘图仪还包括轴承，第一转动轴4通过轴承架设在第一凸台2和第二凸台3上。
[0043]进一步地，该绘图仪还包括连接件，轴承通过连接件固定在第一凸台2和第二凸台3上。该连接件可以是螺栓螺母等常用零件。
[0044]进一步地，为了对第一齿轮5和第二齿轮6进行限位，该绘图仪还包括弹簧卡扣，第一转动轴4上设有凹槽和轴肩，弹簧卡扣设于凹槽内，第一齿轮5设于弹簧卡扣和轴肩之间。
[0045]具体实现时，该第一转动轴4上设有键槽，第一齿轮5和第二齿轮6通过键槽安装在第一转动轴4上。
[0046]进一步地，曲线模块13作为可更换部件，其曲线开口可以指定任意曲线。也可制作出书上示例的从动件位移曲线，该曲线还可以是满足一定函数运动规律的，例如多项式运动规律和三角函数运动规律。
[0047]本发明实施例通过在底座上设置凸台，然后在凸台上设置第一转动轴和第二转动轴，在第一转动轴上安装第一齿轮和第二齿轮，在第二转动轴上安装第三齿轮，第一齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮与齿条啮合，画板安装在第二转动轴上，画板随着第三齿轮转动，齿条随着第二齿轮移动，由于齿条与曲线模块安装在同一滑块上，因此当齿条移动时曲线模块也随着移动；横杆的两端的分别设置画笔和限位杆，限位杆与曲线模块的曲线开口滑动连接，伸缩杆的一端与横杆的中部垂直连接，伸缩杆的另一端与底座固定连接，画笔的笔尖与画板接触，所以在曲线模块运动时，限位杆与曲线开口滑动，从而带动画笔上下运动，由于画板一直在转动，所以画笔在画板上绘制出凸轮轮廓曲线，该绘画仪使用时操作方便，绘制出的轮廓线清楚准确。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种凸轮轮廓曲线绘图仪，其特征在于，所述绘图仪包括: 底座、滑块、齿条、曲线模块、支架、画笔、相对设置在所述底座上的第一凸台和第二凸台、设置在所述第一凸台和所述第二凸台间的第一转动轴、设置在所述第一转动轴上且随所述第一转动轴的转动而转动的第一齿轮和第二齿轮、第二转动轴、同轴设置在所述第二转动轴上的第三齿轮和画板、以及带动所述第二转动轴旋转的动力装置； 所述第二转动轴设置在第一凸台上且与所述第一转动轴平行，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二齿轮与所述齿条啮合，所述齿条和所述曲线模块固定在所述滑块上，所述滑块与所述底座滑动连接，所述曲线模块上设有曲线开口 ； 所述支架包括伸缩杆、横杆和限位杆，所述画笔设于所述横杆的一端，所述限位杆的一端与所述横杆的另一端垂直连接，所述限位杆的另一端与所述曲线模块的曲线开口滑动连接，所述伸缩杆的一端与所述横杆的中部垂直连接，所述伸缩杆的另一端与所述底座连接，所述画笔的笔尖与所述画板接触； 所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮的传动比满足:所述第三齿轮旋转一周时，所述齿条移动的距离等于所述曲线开口的两端点所在竖直方向直线的水平距离。
2.根据权利要求1所述的绘图仪，其特征在于，所述动力装置为摇柄，所述摇柄与所述第二转动轴固定连接。
3.根据权利要求1所述的绘图仪，其特征在于，所述动力装置为双向电机，所述双向电机的输出轴与所述第二转动轴连接。
4.根据权利要求1所述的绘图仪，其特征在于，所述伸缩杆包括第三凸台和竖杆，所述第三凸台上开孔，所述竖杆的一端可伸缩地插设在所述第三凸台的孔内，所述竖杆的另一端连接所述横杆。
5.根据权利要求4所述的绘图仪，其特征在于，所述绘图仪还包括设于所述底座上的导轨，所述滑块安装在所述导轨上。
6.根据权利要求5所述的绘图仪，其特征在于，所述底座上设有插孔，所述第一凸台、所述第二凸台、所述第三凸台和所述导轨上设有插杆，所述插杆与所述插孔相匹配。
7.根据权利要求1所述的绘图仪，其特征在于，所述绘图仪还包括轴承，所述第一转动轴通过所述轴承架设在所述第一凸台和所述第二凸台上。
8.根据权利要求7所述的绘图仪，其特征在于，所述绘图仪还包括连接件，所述轴承通过所述连接件固定在所述第一凸台和所述第二凸台上。
9.根据权利要求1?8任一项所述的绘图仪，其特征在于，所述绘图仪还包括弹簧卡扣，所述第一转动轴上设有凹槽和轴肩，所述弹簧卡扣设于所述凹槽内，所述第一齿轮设于所述弹簧卡扣和所述轴肩之间。
10.根据权利要求1?8任一项所述的绘图仪，其特征在于，所述第一转动轴上设有键槽，所述第一齿轮和所述第二齿轮通过所述键槽安装在所述第一转动轴上。
【文档编号】B43L11/00GK104002594SQ201410173861
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】王倩, 杨俊杰, 薛平, 余五新, 樊晓薇, 叶亚龙, 何开拓 申请人:江汉大学