萬向節(jié)不等速性的研究裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種萬向節(jié)不等速性的研究裝置，其特征在于，包括：安裝驅(qū)動部；偏移顯示部以及固定支撐部。其中，安裝驅(qū)動部具有設置于萬向節(jié)兩端用于固定萬向節(jié)的兩個軸連接套；與軸連接套連接的兩個主軸；兩個主軸上的兩個大齒輪；兩個大齒輪的兩側的兩個放線輪，通過兩個小齒輪與兩個大齒輪嚙合；以及通過兩根傳動線帶動兩個放線輪轉(zhuǎn)動的收線輪。偏移顯示部具有滑塊和導軌，導軌位于收線輪和放線輪之間，滑塊與導軌滑動連接，滑塊具有兩個導向輪，兩根傳動線經(jīng)過兩個導向輪的內(nèi)側走線，之后連接于收線輪上。固定支撐部的角度調(diào)節(jié)構件。本發(fā)明能夠直觀的演示萬向節(jié)的不等速性。
【專利說明】萬向節(jié)不等速性的研究裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種萬向節(jié)不等速特性的研究裝置，屬于機械領域。
【背景技術】
[0002]萬向節(jié)為汽車、機床等機械領域上廣泛使用。十字軸萬向節(jié)具有不等速的特性，這個不等速性指當主動軸與從動軸之間的夾角不為零度時，若主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動，從動軸在轉(zhuǎn)動一周中角速度不均勻，從動軸按照一種規(guī)律時快時慢，即單個十字軸萬向節(jié)在有夾角時傳動的不等速性。而這個不等速性用肉眼是很難發(fā)現(xiàn)的。通過數(shù)學計算、軟件仿真或?qū)嶒灴梢园l(fā)現(xiàn)十字軸萬向節(jié)的不等速性。而目前常用來驗證十字軸萬向節(jié)的不等速性的方法:用測速儀分別同時測出主動軸跟從動軸的轉(zhuǎn)速，通過比較兩軸的轉(zhuǎn)速來驗證十字軸萬向節(jié)不等速的特性，這種方法需要專用的設備，不夠直觀，并且設備貴重、體積大，安裝和使用不便。
[0003]萬向節(jié)的不等速性在書本中都有說明，但對于大部分人而言都沒有一種直觀的認識，導致理解起來比較困難。特別在一些大學課程里面，沒有研究萬向節(jié)不等速性相應的實驗裝置，導致部分學生對萬向節(jié)不等速這個特性沒有一個正確的認識。專業(yè)的測試裝置是直接測出主動軸跟從動軸的轉(zhuǎn)速，然后比較兩軸的轉(zhuǎn)速來驗證十字軸萬向節(jié)不等速的特性。專業(yè)的測試裝置只有數(shù)據(jù)，不利于人們對萬向節(jié)有直觀的理解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠直觀的表達出萬向節(jié)不等速性的特點，幫助學生能更好的理解萬向節(jié)不等速的特點的裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0006]一種萬向節(jié)不等速性的研究裝置，用于研究萬向節(jié)的不等速性，其特征在于，包括:安裝萬向節(jié)并為萬向節(jié)的轉(zhuǎn)動提供動力的安裝驅(qū)動部；用于將萬向節(jié)不等速性放大并轉(zhuǎn)化為偏移進行顯示的偏移顯示部；以及固定和支撐安裝驅(qū)動部和偏移顯示部的固定支撐部。
[0007]其中，安裝驅(qū)動部具有設置于萬向節(jié)兩端用于固定萬向節(jié)的兩個軸連接套；分別與兩個軸連接套連接的兩個主軸；分別連接于兩個主軸上的兩個大齒輪；位于兩個大齒輪的兩側的兩個放線輪，兩個放線輪分別通過兩個小齒輪與兩個大齒輪嚙合；以及通過由兩個放線輪引出的兩根傳動線帶動兩個放線輪同時轉(zhuǎn)動的收線輪。偏移顯示部具有滑塊和導軌，導軌位于收線輪和放線輪之間，滑塊與導軌滑動連接，滑塊具有兩個導向輪，兩根傳動線分別與兩個導向輪相接觸并經(jīng)過兩個導向輪的內(nèi)側走線，之后連接于收線輪上。
[0008]固定支撐部包括用于調(diào)節(jié)萬向節(jié)的中間轉(zhuǎn)軸與兩側轉(zhuǎn)軸之間所呈角度的角度調(diào)節(jié)構件，角度調(diào)節(jié)構件包括:中間支撐板和分別與該中間支撐板相連并用于支撐兩個軸連接套的兩個第一支架，兩個第一支架與中間支撐板之間的角度均可調(diào)。
[0009]另外，本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，還可以具有這樣的特征:其中，收線輪具有左收線輪、右收線輪以及阻尼機構，左收線輪上打有均等分布的螺栓孔，右收線輪通過螺栓固定于左收線輪上。固定支撐部具有收線輪支架，阻尼機構安裝在收線輪支架外側的軸上，給收線輪提供阻尼。
[0010]另外，本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，還可以具有這樣的特征:其中，固定支撐部具有兩個支撐架，兩個支撐架上分別裝有與兩個軸連接套連接的兩個主軸、與兩個主軸連接的兩個放線輪軸、與兩個主軸連接的兩個大齒輪、與兩個放線輪軸連接的兩個小齒輪，并且其中一個主軸上裝有同步帶輪，另一個主軸上裝有用于蓄能的發(fā)條彈簧固定盤。
[0011]另外，本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，還可以具有這樣的特征:其中，軸連接套與萬向節(jié)和主軸之間為可拆卸連接。
[0012]另外，本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，還可以具有這樣的特征:其中，偏移顯示部還具有連接于滑塊上的筆架；安裝在筆架上的畫筆；用于安裝繪圖紙的圓紙滾筒；連接圓紙滾筒的圓紙滾筒軸；支撐圓紙滾筒軸的圓紙滾筒支架；以及可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓紙滾筒支架上與圓紙滾筒軸固定相連的同步帶輪，畫筆與繪圖紙相接觸，同步帶輪和主軸通過同步帶相連。
[0013]另外，本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，還可以具有這樣的特征:其中，中間支撐板上連接有兩個量角器，兩個量角器各自的中心位于萬向節(jié)的中間轉(zhuǎn)軸與兩側轉(zhuǎn)軸的兩個轉(zhuǎn)動中心在中間支撐板上的正投影處，兩個第一支架上均連接有用于指示萬向節(jié)的中間轉(zhuǎn)軸與兩側轉(zhuǎn)軸所呈角度的指針。
[0014]發(fā)明作用與效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，由于采用了大齒輪帶動小齒輪將萬向節(jié)的轉(zhuǎn)角差放大，同時利用收線輪將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為線長，并通過收線的長短來帶動滑塊左右運動，從而將肉眼很難分辨的萬向節(jié)不等速性轉(zhuǎn)化為易于觀察的滑塊的往復運動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置的斜視圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置本裝置的俯視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置本裝置的右視圖；
[0019]圖4為圖3的A-A剖視圖；以及
[0020]圖5為加入量角裝置后的部分軸測圖。
[0021]附圖標記:
[0022]10、萬向節(jié)不等速性的研究裝置；11、收線輪；12、鋼絲繩；13、滑塊；14、畫筆；15、圓紙滾筒；16、同步帶；17、第一放線輪；18、小齒輪；19、第一主軸；20、萬向節(jié)；21、第二主軸；22、大齒輪；23、第二放線輪；24、軸連接套；25、大螺栓；26、小螺栓；27、發(fā)條彈簧機構；28、手柄；29、第一指針；30、第一量角器；31、第二量角器；32、第二指針；33、放線輪軸；34、第一支撐架；35、中間支撐板；36、導軌支撐塊；37、第一導向輪；38、第二導向輪；111、左收線輪；112、右收線輪；341、內(nèi)支架；342外支架；343、右支撐板；344、左支撐板；39、同步帶輪
【具體實施方式】[0023]以下結合附圖來說明本發(fā)明的【具體實施方式】:
[0024]圖1為本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置的斜視圖，圖2為本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置本裝置的俯視圖，如圖1和圖2所示:萬向節(jié)不等速性的研究裝置10的第一主軸19和第二主軸21之前連接有萬向節(jié)20，第一主軸19或第二主軸21與第一放線輪17或第二放線輪23連接的放線輪軸33之間用大齒輪22和小齒輪18連接，使得第一主軸19或第二主軸21轉(zhuǎn)速慢而放線輪軸33轉(zhuǎn)速快，這里是把兩軸的轉(zhuǎn)角差放大，這里第一主軸19或第二主軸21選用的大齒輪22模數(shù)為1、齒為52，放線輪軸33用齒數(shù)為16的小齒輪18。圖3圖3為本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置本裝置的右視圖，圖4為圖3的A-A剖視圖。如圖3和圖4所示，兩對主軸放線輪軸33通過兩個第一支撐架34固定，第一支撐架34包括外支架342、內(nèi)支架341和兩個支撐板，內(nèi)支架341與外支架342固定在支撐板343上。兩支撐板與中間支撐板35用大螺栓25和小螺栓26連接，左支撐板344固定在主支架上。松開中間支撐板35上的小螺栓26，可以使得右支撐板343與中間支撐板35在一定范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)動。其中一個放線輪軸33上有發(fā)條彈簧蓄能機構。放線輪軸33上安裝有放線輪，放線輪作用是把研究的變量，即軸轉(zhuǎn)過的角度，轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)過的弧長，這里放線輪的內(nèi)徑可以為150mm。當兩主軸的夾角為30°時,兩放線輪放出的線長度差最大約17.5mm。
[0025]收線輪11分為左右兩個，左收線輪111與軸用鍵連接，右收線輪112能在軸上與軸相對轉(zhuǎn)動。左收線輪111上有一螺栓，右收線輪112上有若干個對應的孔，螺栓旋進對應的孔就能讓兩收線輪同步旋轉(zhuǎn)。收線輪11的軸一端安裝有一手柄28，軸的另一端有阻尼機構。阻尼機構安裝在收線輪支架外側的軸上，由壓片、彈簧、摩擦片和螺母等組成，時刻壓緊，給軸阻尼。
[0026]鋼絲繩12的排布。鋼絲繩12的一端固定在放線輪上，繞若干圈，然后鋼絲繩12從放線輪的下部引出，繞過導軌支撐塊36的第一導向輪37進入滑塊13，接著在滑塊13的第二導向輪38處拐彎，最后進入收線輪11的下部，并且固定在收線輪11上。
[0027]調(diào)整滑塊13的位置。旋開右收線輪112的螺栓，轉(zhuǎn)動右收線輪112，使得滑塊13滑到合適位置，旋轉(zhuǎn)螺栓，使螺栓插入左收線輪111的孔，這樣便能調(diào)整好滑塊13的位置。
[0028]圖5為加入量角裝置后的部分軸測圖，如圖5所示，第一量角器30和第二量角器31均固定連接于中間支撐板35上，并且兩個量角器的中心分別與萬向節(jié)20的中間轉(zhuǎn)軸和兩側轉(zhuǎn)軸之間的轉(zhuǎn)動中心在中間支撐板上的正投影重合，量角器的零刻度線與中間轉(zhuǎn)軸的中心軸線平行。第一指針29和第二指針32在萬向節(jié)的中間轉(zhuǎn)軸和兩側轉(zhuǎn)軸位于同一軸線上時分別指在兩個量角器的90度刻度線上。
[0029]當測試兩軸成一夾角的傳動比特性的時候，先松開萬向節(jié)20下的小螺栓26，然后以一個大螺栓25為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)與這個大螺銓25 —側的內(nèi)支架，具有發(fā)條彈簧的主軸一側的內(nèi)支架與低部支架之間為可拆卸連接。并觀察相應的量角器，調(diào)整支撐塊邊界在量角器所形成的角度，即為調(diào)整萬向節(jié)20兩軸的角度，然后擰緊小螺栓26。當測試兩軸平行偏移一定距離的時候，同時松開左右兩個小螺栓26，并以兩個大螺栓25為旋轉(zhuǎn)軸，同時以順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)下方的兩塊支撐塊，并觀察下方量角器，旋轉(zhuǎn)相同角度，使兩萬向節(jié)20實現(xiàn)偏移。
[0030]更換萬向節(jié)20。首先松開兩側軸連接套24的緊固螺栓，將兩個軸連接套24朝兩個放線輪方向撥開，即可取下正在測試的萬向節(jié)20 ;將需要測試的萬向節(jié)20的兩軸與軸連接套24的兩軸對齊，然后將軸連接套24向放線輪相反方向移動，然后擰緊緊固螺栓，更換萬向節(jié)20完畢。
[0031]發(fā)條彈簧機構27跟阻尼機構的作用。當轉(zhuǎn)動收線輪11使收線輪11收線時，收線輪11即可通過鋼絲繩12帶動滑塊13，萬向節(jié)20，圓紙滾筒15等裝置，而放線輪放出線，此時鋼絲繩12的主動力為人給收線輪11的力，鋼絲繩12的阻力為發(fā)條彈簧機構，即安裝在發(fā)條彈簧固定盒內(nèi)的發(fā)條彈簧給放線輪的彈簧力；當反向轉(zhuǎn)動收線輪11使收線輪11放出線時，發(fā)條彈簧由于回復力而轉(zhuǎn)動放線輪，放線輪收線，此時鋼絲繩12的主動力為發(fā)條彈簧給放線輪的回復力，鋼絲繩12的阻力為安裝在收線輪軸上的阻尼機構給收線輪11的阻力。這樣，保證了鋼絲繩12—直處于繃緊狀態(tài)。
[0032]當畫曲線時，第二放線輪23轉(zhuǎn)速快的時候滑塊13向左運動，當?shù)诙啪€輪23轉(zhuǎn)速慢時，滑塊13向右運動。
[0033]當萬向節(jié)20兩軸成一定角度的時候,轉(zhuǎn)動收線輪11,此時,通過鋼絲繩12和傳動軸的傳動，將萬向節(jié)20不等速性的特點，轉(zhuǎn)換成滑塊裝置上的滑塊13往復運動的現(xiàn)象，滑塊13上安裝有一支架，畫筆14可以任意的安裝在支架上，而在畫筆14的前方，安裝有一圓紙滾筒15，圓紙滾筒15上卷有若干平滑的若干圈紙，筆頭對著圓紙滾筒15軸心壓在紙上，畫筆14隨著滑塊13的移動而移動，同時，第一主軸19與同步帶輪39之間通過同步帶16連接，從而帶動圓紙滾筒15旋轉(zhuǎn)，此時畫筆14就在紙上繪畫出一條曲線，而這條曲線能夠反映萬向節(jié)不等速特性的傳動特性。當萬向節(jié)20兩軸為O度的時候，此時萬向節(jié)20兩軸等速，滑塊13表現(xiàn)為靜止的現(xiàn)象，繪畫出的傳動比曲線也是一條直線。通過畫筆14畫出的傳動曲線，我們可以看到是一條類似正弦函數(shù)的曲線。通過調(diào)整萬向節(jié)20兩軸的不同的角度，我們可以得到不同角度下，所形成的曲線圖，通過曲線的振幅，我們可以得出，兩軸夾角越大，不等速特性越大；通過曲線上的某一點，可以得出某一點時，可以比較出兩軸轉(zhuǎn)過角度的大小，也可以比較出兩軸的轉(zhuǎn)速大小。
[0034]實施例作用與效果
[0035]根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，由于采用了大齒輪帶動小齒輪將萬向節(jié)的轉(zhuǎn)角差放大，同時利用收線輪將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為線長，并通過收線的長短來帶動滑塊左右運動，從而將肉眼很難分辨的萬向節(jié)不等速性轉(zhuǎn)化為易于觀察的滑塊的往復運動。
[0036]另外，由于收線輪分為左右兩片，因此便于在使用前調(diào)整滑塊的初始位置。
[0037]另外，由于主軸與放線輪之間通過大齒輪與小齒輪相互嚙合，因此放大了萬向節(jié)不等速性，使得放線輪收線更多，將萬向節(jié)不等速性表現(xiàn)的更加明顯。
[0038]另外，由于在滑塊上還設置有畫筆，在畫筆前設置了帶有繪圖紙的滾筒，因此可以將萬向節(jié)不等速性以曲線的形式定量的記錄下來，同時，由于使用了量角器和指針的結構，因此萬向節(jié)的軸之間所呈的角度也能夠精確的記錄，這兩者共同作用，方便了后續(xù)的定量計算。
【權利要求】
1.一種萬向節(jié)不等速性的研究裝置，用于研究萬向節(jié)的不等速性，其特征在于，包括: 安裝所述萬向節(jié)并為所述萬向節(jié)的轉(zhuǎn)動提供動力的安裝驅(qū)動部； 用于將萬向節(jié)不等速性放大并轉(zhuǎn)化為偏移進行顯示的偏移顯示部；以及 固定和支撐所述安裝驅(qū)動部和所述偏移顯示部的固定支撐部， 其中，所述安裝驅(qū)動部具有設置于所述萬向節(jié)兩端用于固定所述萬向節(jié)的兩個軸連接套；分別與兩個所述軸連接套連接的兩個主軸；分別連接于兩個所述主軸上的兩個大齒輪；位于所述兩個大齒輪的兩側的兩個放線輪，所述兩個放線輪分別通過兩個小齒輪與所述兩個大齒輪嚙合；以及通過由兩個所述放線輪引出的兩根傳動線帶動所述兩個放線輪同時轉(zhuǎn)動的收線輪， 所述偏移顯示部具有滑塊和導軌，所述導軌位于所述收線輪和放線輪之間，所述滑塊與所述導軌滑動連接，所述滑塊具有兩個導向輪，兩根所述傳動線分別與所述兩個導向輪相接觸并經(jīng)過兩個導向輪的內(nèi)側走線，之后連接于所述收線輪上， 所述固定支撐部包括用于調(diào)節(jié)萬向節(jié)的中間轉(zhuǎn)軸與兩側轉(zhuǎn)軸之間所呈角度的角度調(diào)節(jié)構件，所述角度調(diào)節(jié)構件包括:中間支撐板和分別與該中間支撐板相連并用于支撐兩個所述軸連接套的兩個第一支架，所述兩個第一支架與所述中間支撐板之間的角度均可調(diào)。
2.根據(jù)權利要求1所述的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，其特征在于: 其中，所述收線輪具有左收線輪、右收線輪以及阻尼機構，所述左收線輪上打有均等分布的螺釘孔，所述右收線輪通過螺釘固定于所述左收線輪上， 所述固定支撐部具有收線輪支架，所述阻尼機構安裝在所述收線輪支架外側的軸上，給所述收線輪提供阻尼。
3.根據(jù)權利要求1所述的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，其特征在于: 其中，所述固定支撐部具有兩個支撐架，所述兩個支撐架上分別裝有與所述兩個軸連接套連接的兩個主軸、與所述兩個主軸連接的兩個放線輪軸、與所述兩個主軸連接的兩個大齒輪、與所述兩個放線輪軸連接的兩個小齒輪，并且其中一個主軸上裝有同步帶輪，另一個主軸上裝有用于蓄能的發(fā)條彈簧固定盤。
4.根據(jù)權利要求1所述的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，其特征在于: 其中，所述軸連接套與所述萬向節(jié)和主軸之間為可拆卸連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，其特征在于: 其中，所述偏移顯示部還具有連接于所述滑塊上的筆架；安裝在所述筆架上的畫筆；用于安裝繪圖紙的圓紙滾筒；連接所述圓紙滾筒的圓紙滾筒軸；支撐所述圓紙滾筒軸的圓紙滾筒支架；以及可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓紙滾筒支架上與所述圓紙滾筒軸固定相連的同步帶輪，所述畫筆與所述繪圖紙相接觸，所述同步帶輪和所述主軸通過同步帶相連。
6.根據(jù)權利要求1所述的萬向節(jié)不等速性的研究裝置，其特征在于: 其中，所述中間支撐板上連接有兩個量角器，所述兩個量角器各自的中心位于所述萬向節(jié)的中間轉(zhuǎn)軸與兩側轉(zhuǎn)軸的兩個轉(zhuǎn)動中心在所述中間支撐板上的正投影處，所述兩個第一支架上均連接有用于指示萬向節(jié)的中間轉(zhuǎn)軸與兩側轉(zhuǎn)軸所呈角度的指針。
【文檔編號】G01M13/02GK103994887SQ201410205678
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】李明, 劉濤, 聶成, 李志榮, 劉志亮, 朱堅民, 錢煒, 施小明, 王新華 申請人:上海理工大學