說明書——《參數(shù)可調(diào)式凸輪輪廓曲線設計及繪制展示儀》

1、 江蘇科技大學參數(shù)可調(diào)式凸輪繪制展示儀設計說明書 參賽單位：江蘇科技大學 指導老師：申燚，王琪 參賽選手：肖振楠，戚嚴文，周濤，王雯錦，楊鴻斌 2014年1月16日 目錄1. 作品簡介. 22.系統(tǒng)組成及運動分析. 43.主要元件（組）. 6 4.程序設計. 95.作品創(chuàng)新點. 11 6. 作品評價及應用前景. 121、 作品簡介 由蝸輪蝸桿裝置，升降裝置，伸縮裝置，帶傳動裝置構(gòu)成的“參數(shù)可調(diào)式凸輪繪制展示儀”驗證了機械原理中利用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪輪廓曲線的原理，機械設計課程中有關帶傳動的知識以及物理學中氣體壓強的知識點。該機構(gòu)主要功能有：1、繪制不同參數(shù)下的凸輪輪廓曲線； 2、利用帶輪的傳動作用

2、實現(xiàn)紙張自動傳遞； 3、利用氣體壓縮裝置實現(xiàn)繪制成果的自動展 示。整體外觀如圖1所示。 圖1 整體外觀 不同參數(shù)凸輪輪廓曲線繪制效果如下圖2，圖3，圖4。 圖2 參數(shù)1凸輪輪廓曲線 圖3 參數(shù)2凸輪輪廓曲線 圖4 參數(shù)3凸輪輪廓曲線隨著大學教學的多媒體化，學校更多地要求老師上課生動形象，將晦澀難懂的理論知識通過實際模型向?qū)W生展示，以便學生能夠更加透徹的理解課本中的知識點，而對于凸輪這一部分教學內(nèi)容，理論性強，學生難以理解，尤其是對凸輪的圖形生成原理。同時在利用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪輪廓曲線的過程中，由于凸輪的輪廓曲線是無規(guī)律的平滑曲線不便于老師現(xiàn)場繪制演示，而且有時推桿所做的運動比較復雜更加大了繪制凸

3、輪輪廓曲線的難度，所以設計了能夠繪制不同參數(shù)凸輪輪廓曲線的機構(gòu)，希望能夠方便老師在課堂上實驗演示以及學生的理解。2、 系統(tǒng)組成及運動分析1、 系統(tǒng)主要組成及其圖片 整個系統(tǒng)由以下三個主要功能部分組成，具體分別如圖5，圖6，圖7所示。 圖5 凸輪繪制裝置 圖6 帶傳送裝置 圖7 氣體壓縮及自動展示裝置2、運動分析 在該機構(gòu)中，圖5所示的凸輪繪制裝置是主要部分，利用主裝置中伸縮控制部分的調(diào)控，底板的圓周運動等相結(jié)合，繪制出不同參數(shù)的凸輪輪廓曲線。圖6所示的帶傳送裝置利用帶的摩擦傳送紙張，為繪制做準備，實現(xiàn)自動化。圖7所示的氣體壓縮及展示裝置則在凸輪輪廓曲線繪制完成后，利用氣泵控制吸盤將圖紙吸起并轉(zhuǎn)

4、動一定角度從而實現(xiàn)自動展示功能。除此之外，還可以在帶傳送紙張達不到預定位置時將其準確吸送至畫板處。3、 主要元件（組）主要元件組如表1所示。 表1 主要元件部分主要元件部分圖片功能升降控制部分控制機架之間的距離,對畫筆高度進行粗調(diào)伸縮控制部分控制筆與紙的相對位置, 用以調(diào)整凸輪尺寸大小 帶傳動部分把紙傳送到固定位置蝸輪蝸桿部分位于轉(zhuǎn)盤下部帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動控制開關部分控制升降臂運動范圍 氣體壓縮部分自動舉起展示繪制完成的圖片電機驅(qū)動各裝置 在該機構(gòu)中, 電機是主要的驅(qū)動裝置。裝置兩邊是對稱的升降控制部分，在電機的驅(qū)機動下他們可以實現(xiàn)同步升降，當降到一定位置時停止，然后在電機的帶動下傳送帶開始將紙運送

5、到指定位置，這時伸縮控制部分開始將畫筆伸至指定長度處，伸縮裝置在控制開關的控制下到達最佳繪圖位置處。最后3號電機驅(qū)動蝸輪蝸桿運動使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤在圓周運動的同時伸縮臂開始帶動畫筆做回程運動，體現(xiàn)在畫板上是凸輪的推程運動階段。間隔一定時間后，伸縮臂伸長，體現(xiàn)在畫板上是凸輪的回程運動，最后畫筆回到起點處 ，完成凸輪輪廓曲線的繪制工作。此外,在轉(zhuǎn)盤的兩側(cè)有氣體壓縮裝置，在凸輪輪廓曲線繪制完成后，氣泵控制吸盤將圖紙吸起并轉(zhuǎn)動一定角度從而實現(xiàn)自動展示功能。四、程序設計整個系統(tǒng)的控制程序如圖8所示。 圖8 控制程序五、作品創(chuàng)新點 該凸輪繪制儀總共有三個主要的功用： 1、繪制不同參數(shù)下的凸輪輪廓曲線； 2、

6、利用帶輪的傳動作用實現(xiàn)紙張自動傳遞； 3、利用氣體壓縮裝置實現(xiàn)繪制成果的自動展示。在繪制凸輪輪廓曲線時，該機構(gòu)采用了機械原理書中所講的反轉(zhuǎn)法，利用相對運動畫出凸輪輪廓曲線。在其中一塊板上安裝有蝸輪蝸桿機構(gòu)，帶動上面的面板做圓周運動，而另一塊板上裝有升降裝置以及伸縮裝置以控制機械手臂的移動，通過機械手臂的前后移動與面板的圓周運動即可畫出凸輪輪廓曲線。凸輪參數(shù)的改變是通過機械手臂移動的速度以及在機構(gòu)該開始時機械手臂的前移位置來實現(xiàn)的。帶輪傳送紙張實現(xiàn)了機構(gòu)的自動化。用電機驅(qū)動帶輪的運轉(zhuǎn)，將紙放在帶輪上，依靠摩擦力將紙傳遞到面板上。氣體壓縮裝置利用氣體壓強將圖紙吸起并旋轉(zhuǎn)一定角度實現(xiàn)該機構(gòu)的自動展示功能。六、作品評價及應用前景 傳統(tǒng)的凸輪儀一般是利用機械手臂的運動來實現(xiàn)的，面板并沒有做任何的運動。還有就是其功能很單一，只是單純的繪制凸輪，而沒有任何其他的運動。 凸輪繪制儀充分利用了相對原理，機械手臂的前移后退和面板的圓周運動很好地結(jié)合。外表類似于車架，上面板可進行上下移動，新穎且大方，易于勾起學生的興趣。再次