一种多功能非圆齿轮范成仪的制作方法

1.本实用新型涉及一种多功能非圆齿轮范成仪，尤其是涉及一种包络线再现待加工非圆齿轮齿廓曲线的范成仪，可用于机械类专业非圆齿轮啮合原理教学实验的教学仪器。


背景技术：

2.目前国内最常用的齿轮范成仪是一种带有直边齿条与圆盘的范成仪，直边齿条安装在圆盘下部，这种范成仪要求需要绘制出的齿轮基圆直径与该圆盘直径相等，令齿条直边与圆盘相切，当圆盘滚动时，刀具的范成运动即可演示出来。这种结构范成仪主要存在两种问题：一是绘制齿形单一，不能绘制出椭圆齿形；二是圆盘转动的过程中绘图纸容易出现打滑现象，使绘制出的齿形出现误差。
3.现有公开号为cn2113532u的专利产品，采用齿条安装在滑枕上，齿轮与齿条相啮合，插刀模拟齿条，在齿轮的侧面通过齿轮轴与圆盘连接。这种齿轮范成仪在实验时将图纸置于圆盘之上，插刀放在图纸之上，滑枕横向移动，此时，需要利用绘图笔将置于图纸边缘的插刀刀廓描绘于绘图纸纸上。这种结构范成仪主要存在两种问题：一是只有圆盘在齿条上转动的刀廓才能记录下来，将圆盘改成椭圆盘就不能在齿条上随意转动，实验形式单一；而是此种形式的范成仪由于结构相对复杂，因此大大提高了制造成本。
4.现有公开号为cn102991216a的专利产品，采用椭圆齿轮与椭圆齿轮相啮合的圆形齿轮直接安装在底座上，标准齿轮与圆形齿轮同轴，通过椭圆齿轮与圆形齿轮啮合实现刀刃包络椭圆齿轮齿廓的目的。这种齿轮范成仪虽然结构简单，制造成本相对较低，但由于非圆齿轮与圆形齿轮置于盒体之中，实验过程中的啮合运动难以观察，因此，不能使学生在实验中直接体验到实验的整个过程。此外，只能通过调整标准齿轮实现不同的椭圆齿轮包络运动，实验结果较为单一。
5.多功能非圆齿轮范成仪采取非圆齿轮与圆柱形齿轮相配合的结构，非圆齿轮通过阶梯轴固定在底座上，圆柱形齿轮通过阶梯轴与绘图齿轮相连。当圆柱形齿轮与非圆齿轮啮合运动时，非圆齿轮固定不动，圆柱齿轮做非圆周运动，将图纸安装在绘图板上，绘图齿轮在绘图纸上的运动轮廓就是实验所需要的非圆齿轮齿廓曲线，此时就可以很便捷的利用铅笔将齿廓曲线记录在绘图纸上，得到非圆齿轮齿廓曲线，达到实验预期效果。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为了解决现有齿轮范成仪结构相对复杂，制造成本高，以及只能通过调整标准齿轮实现不同的椭圆齿轮包络运动，实验结果较为单一的问题，本实用新型提出一种多功能非圆齿轮范成仪。
7.本实用新型是通过以下方式实现的：多功能非圆齿轮范成仪，它包括底座、轴a、非圆齿轮、悬臂、绘图板、圆柱齿轮和绘图齿轮；
8.所述轴a的下部竖直设置在底座上，轴a的上部由下至上依次设有非圆齿轮、悬臂和绘图板；
9.所述悬臂上设有定位孔、定位条形孔和滑动槽，轴a设置在定位孔内，定位条形孔内竖直设置一根轴b，所述轴b下端连接圆柱齿轮，圆柱齿轮与非圆齿轮互相配合，轴b上端连接绘图齿轮，绘图齿轮位于绘图板的上方，所述滑动槽内设有套设在轴a外部的轴套 a和套设在轴b外部的轴套b，所述轴套a和轴套b通过拉簧连接。
10.进一步地，所述轴a和轴b均为阶梯轴。
11.再进一步地，轴a下端的圆周方向设有定位孔a，所述底座上设有定位孔b，底座上设有一个穿过定位孔a和定位孔b的紧固螺钉。
12.进一步地，所述底座呈圆台状，轴a设置在底座的中部，底座的底部镂空设置，所述镂空呈中部带孔的圆台状。
13.再进一步地，所述轴a的阶梯外轮廓最大处设置在悬臂和非圆齿轮之间，悬臂和绘图板之间设有与轴a连接的轴套c，非圆齿轮与底座之间设有与轴a连接的固定螺母。
14.进一步地，所述轴b的阶梯外轮廓最大处设置在悬臂和绘图齿轮之间，悬臂与圆柱齿轮之间设有与轴b连接的轴套d,绘图齿轮上方和圆柱齿轮下方均设置有与轴b连接的螺母。
15.再进一步地，所述悬臂包括悬臂a和悬臂b，悬臂a和悬臂b对称设置，悬臂a和悬臂b可拆卸连接。
16.进一步地，悬臂a的两端和悬臂b的两端均设有连接孔，悬臂a和悬臂b相对应的连接孔通过螺栓连接。
17.再进一步地，绘图齿轮采用有机透明玻璃为材料。
18.进一步地，所述底座由铸铁制成，
19.非圆齿轮与轴a转动连接、悬臂和绘图板与轴a固接。
20.本实用新型与现有的技术相比具有以下优点：
21.1.利用一对齿轮啮合运动提供的节曲线与分度圆的纯滚动，运动平稳可靠，实验精确性得以保证。
22.2.既可以通过调换非圆齿轮便可实现不同齿轮齿廓的包络运动，也可以通过更换绘图齿轮实现不同的实验效果，实现齿轮范成仪的多功能。
23.3.实验过程中的范成运动一目了然，能使操作者在实验中直接体验到实验的整个过程，使操作者深刻刻认识被切齿轮与刀具的关系。
24.4、利用简单部件勾画出齿轮齿廓曲线的方式解决非圆齿轮作范成运动演示了和制作了非圆齿轮工艺过程。
25.5、本实用新型所提出的多功能非圆齿轮范成仪包括底座，在底座上安装一阶梯轴，非圆齿轮与绘图板固定安装在该阶梯轴上，标准圆柱齿轮与绘图齿轮安装在另一阶梯轴上，且标准圆柱齿轮与非圆齿轮啮合运动，绘图齿轮位于绘图板上方，绘图齿轮采用有机透明玻璃为材料。
26.所述多功能非圆齿轮范成仪上的两阶梯轴分别套有一轴套，由圆柱螺旋拉伸弹簧相连，提供拉力，外有一可拆卸悬臂固定，两轴套随齿轮中心距改变在悬臂内滑动。
27.实现不同非圆齿轮作范成运动演示和制作非圆齿轮工艺过程的效果，多功能齿轮范成仪可以通过更换非圆齿轮、标准圆柱齿轮与绘图齿轮便可实现，更换较为简单。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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。
29.图1：本实用新型中所提出的多功能非圆齿轮范成仪的运动简图。图1中，非圆齿轮固定，圆柱齿轮围绕非圆齿轮作非圆周啮合运动。
30.图2：本实用新型中的多功能非圆齿轮范成仪的一个实施例外观结构示意图。
31.图3：本实用新型中的多功能非圆齿轮范成仪的一个实施例正面剖视图。
32.图4：本实用新型中的多功能非圆齿轮范成仪的一个实施例俯视图。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
34.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
38.为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
39.参见图1至图4，这4个附图给出本实用新型所提出的非圆齿轮范成仪的结构运动
简图与一个实施例外观结构示意图。
40.具体实施方式一：多功能非圆齿轮范成仪，它包括底座1、轴a3、非圆齿轮5、悬臂6、绘图板9、圆柱齿轮16、绘图齿轮11、
41.所述轴a3的下部竖直设置在底座1上，轴a3的上部由下至上依次设有非圆齿轮5、悬臂6和绘图板9；
42.所述悬臂6上设有定位孔、定位条形孔和滑动槽，轴a3设置在定位孔内，定位条形孔内竖直设置一根轴b13，所述轴b13下端连接圆柱齿轮16，圆柱齿轮16与非圆齿轮5互相配合，轴b13上端连接绘图齿轮11，绘图齿轮11位于绘图板9的上方，所述滑动槽内设有套设在轴a3外部的轴套a7和套设在轴b13外部的轴套b14，所述轴套a7和轴套b14通过拉簧10连接。
43.具体实施方式二：所述轴a3和轴b13均为阶梯轴。
44.其他实施方式与具体实施方式一相同。
45.具体实施方式三：轴a3下端的圆周方向设有定位孔a，所述底座1上设有定位孔b，底座1上设有一个穿过定位孔a和定位孔b的紧固螺钉2。
46.其他实施方式与具体实施方式一相同。
47.具体实施方式四：所述底座1呈圆台状，轴a3设置在底座1的中部，底座1的底部镂空设置，所述镂空呈中部带孔的圆台状。
48.其他实施方式与具体实施方式一相同。
49.具体实施方式五：所述轴a3的阶梯外轮廓最大处设置在悬臂6和非圆齿轮5之间，悬臂6和绘图板9之间设有与轴a3连接的轴套c8，非圆齿轮5与底座1之间设有与轴a3连接的固定螺母4。
50.其他实施方式与具体实施方式一相同。
51.具体实施方式六：所述轴b13的阶梯外轮廓最大处设置在悬臂6和绘图齿轮11之间，悬臂6与圆柱齿轮16之间设有与轴b13连接的轴套d15,绘图齿轮11上方和圆柱齿轮16 下方均设置有与轴b13连接的螺母12。
52.其他实施方式与具体实施方式一相同。
53.具体实施方式七：所述悬臂6包括悬臂a和悬臂b，悬臂a和悬臂b对称设置，悬臂a 和悬臂b可拆卸连接。
54.其他实施方式与具体实施方式一相同。
55.具体实施方式八：悬臂a的两端和悬臂b的两端均设有连接孔，悬臂a和悬臂b相对应的连接孔通过螺栓连接。
56.其他实施方式与具体实施方式七相同。
57.具体实施方式九：绘图齿轮11采用有机透明玻璃为材料。
58.其他实施方式与具体实施方式一相同。
59.具体实施方式十：所述底座1由铸铁制成，
60.非圆齿轮5与轴a3转动连接、悬臂6和绘图板9与轴a3固接。
61.其他实施方式与具体实施方式一相同。
62.工作原理：该范成仪包括一个非圆齿轮5和与之相配合的圆柱齿轮16，圆柱形齿轮安装在阶梯轴13上，绘图齿轮11安装在与圆柱齿轮同轴的另一端，非圆齿轮安装在固定在底座上的另一阶梯型轴上，绘图板9与非圆齿轮同轴，安装在另一端，非圆齿轮与圆柱型齿
轮啮合运动，两滑块分别套在两阶梯轴上，在外部套有悬架的基础上通过轴肩与挡圈实现轴向固定，两滑块通过圆柱螺旋拉伸弹簧相连，并伴随着齿轮中心距离改变在悬臂内滑动。
63.在使用时，首先将所需的非圆齿轮安装在阶梯轴上，利用固定螺母将非圆齿轮轴向定位，然后将阶梯轴安装在底座上，利用紧定螺钉固定阶梯轴。然后，将滑块分别安装在两阶梯轴上，并且将圆柱螺旋拉伸弹簧的两端挂钩分别挂于滑块的小孔上，再在滑块外安装好悬臂，固定住阶梯轴13的水平高度。紧接着用套筒确定好悬臂与标准圆柱齿轮的轴向距离，将标准圆柱齿轮安装在阶梯轴13上，且标准圆柱齿轮与非圆齿轮相啮合，利用六角螺母进行轴向固定。在另一阶梯轴的另一端安装好绘图板，将一定尺寸的绘图纸固定在绘图板上，再将绘图齿轮的边角置于绘图纸之上，利用六角螺母固定住绘图齿轮。这样，实验所需非圆齿轮范成仪便安装完毕。
64.在齿轮范成仪安装完成后，一边用手轻轻的沿着顺时针方向旋转悬臂，此时，在绘图板上，用笔将绘图齿轮齿廓在绘图纸上所扫略过得边缘轮廓涂色，待悬臂绕着阶梯轴旋转 360
°
时，便可得到实验所需的非圆齿轮齿廓曲线，完成非圆齿轮啮合原理教学实验。另外，更换不同的齿轮，便可完成不同齿轮的齿廓包络线。
65.非圆齿轮范成仪的一个实施例技术参数见表1。
66.表一：
67.参数数值中心距范围100.548～111.233mm齿轮模数4齿轮厚度3mm圆柱齿轮齿数20非圆齿轮齿数35非圆齿轮偏心率0.383
68.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。