CN103646603A

CN103646603A - 透明、仿真教学蒸汽机

Info

Publication number: CN103646603A
Application number: CN201310653143.8A
Authority: CN
Inventors: 周鑑恒; 唐海燕
Original assignee: Chongqing University of Science and Technology
Current assignee: Chongqing University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2014-03-19

Abstract

透明、仿真教学蒸汽机，包括底座、气缸，活塞，活塞连接动力连杆的一端，另一端穿出气缸并通过穿孔支架上的穿孔；叉状连杆的叉部端与动力连杆活动连接，另一端连接仿真曲柄；仿真曲柄设置在转轴的一端，转轴的另一端设置有飞轮，转轴设置在支架上；气缸的侧壁上设置有两个通气孔用以进气和排气，分流气阀设置在气缸的外侧，分流气阀靠近气缸的两个开口分別与气缸的两个通气孔连通，分流气阀距离气缸较远的另一侧的进气口连接气流源；该分流气阀内设置有滑块，该滑块通过分流连杆与仿真曲柄连接；滑块在仿真曲柄的带动下可以在气缸的轴向方向上来回移动，从而导引气流经由分流气阀的一个开口以及气缸的一个通气孔进入气缸内，推动活塞运动。

Description

透明、仿真教学蒸汽机

技术领域

本发明涉及一种教学模型，具体涉及一种向学生演示蒸汽机结构和工作原理的透明、仿真教学蒸汽机模型。

背景技术

蒸汽机在人类文明史和科技史上都有不可磨灭的重要地位，因此在教学中能够让学生很好地明白蒸汽机的结构和工作原理非常重要。然而现有的蒸汽机教具透明度不够，有些重要零件不可以目视，教学效果打折扣；同时其制作精度要求高，制作成本高，不易推广。并且有些蒸汽机教具根本不能用任何气体推动，只能制成解剖蒸汽机，通过手动或马达转动来显示蒸汽机运转的情况，然而也不能真正目视蒸汽机所有零件运转的情况。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明的目的是提供一种透明、仿真教学蒸汽机，该蒸汽机利用吸尘器或鼓风机制造气流提供动力源，带动蒸汽机运转；该蒸汽机对制作精度要求低，学生可以亲自参与动手组装，达到教学互动的效果；并且所有的传动结构和运动部件都进行外置或透明处理，解决了蒸汽机教具透明度低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种透明、仿真教学蒸汽机，包括底座、固定设置在底座上的气缸，所述气缸内设置有活塞，活塞连接动力连杆的一端，动力连杆的另一端穿出气缸并穿过设置在穿孔支架上的穿孔；叉状连杆的叉部端与动力连杆活动连接，叉状连杆的另一端连接在仿真曲柄上；仿真曲柄设置在转轴的一端，转轴的另一端设置有飞轮，所述转轴设置在支架上；

所述气缸的侧壁上设置有两个通气孔用以进气和排气，分流气阀设置在气缸的外侧，所述分流气阀靠近气缸的两个开口分別与气缸的两个通气孔连通，分流气阀距离气缸较远的另一侧的进气口连接气流源；该分流气阀内设置有滑块，该滑块内设置有气道，滑块通过分流连杆与仿真曲柄连接；所述滑块在仿真曲柄的带动下可以在气缸的轴向方向上来回移动，从而导引气流经由滑块的气道和分流气阀的一个开口以及气缸的一个通气孔进入气缸内，推动活塞运动。

进一步，所述活塞包括固定设置在动力连杆上的两个活塞固定件、设置在两个活塞固定件之间的两个活塞活动件和设置在两个活塞活动件之间的活塞气密件。

进一步，所述活塞活动件和活塞气密件均为圆形，圆心处的穿孔直径大于动力连杆的直径；活塞活动件的直径略小于气缸的内壁直径，活塞气密件直径接近于气缸的内壁直径。

进一步，所述活塞气密件上设置有若干道缝隙。

进一步，所述气缸、分流气阀均采用透明材料制成。

进一步，所述气流源采用吸尘器或鼓风机，其向分流气阀的进气口提供气流作为动力驱动。

本发明的有益技术效果是：本发明的透明、仿真教学蒸汽机，可以实现对蒸汽机工作原理和工作状态的完美演示，所有的传动结构和运动部件都进行外置或透明处理，采用汽缸、分流气阀透明的结构，让学生可以直观的观察，体会到活塞和飞轮的运动，使学生易于理解和接受蒸汽机的工作原理，并能激发学生的学习兴趣，启发学生的想象力和创造性思维，有利于青少年的智力开发；且在实验过程中，学生可以亲自动手参与，达到教学互动的效果，也能拓宽学生机械运动学方面的视野，有助于学生综合能力的培养。气缸与支撑架之间设置用于支撑动力连杆的穿孔支架，避免了动力连杆在移动的过程中，因杠杆原理造成活塞与气缸之间的较大的摩擦力，并且特有的活塞结构的设置，降低了对动力连杆与气缸轴心平行度、气缸真圆度以及平行度的要求，降低了制作要求的精度。同时飞轮设置在支撑架之间，使飞轮在支撑架上的平衡性更好。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2为活塞爆炸结构示意图；

图3为分流气阀的主视图；

图4为分流气阀的后视图；

图5为滑块的结构示意图。

附图标记

1.气缸；2.活塞；3.分流气阀；31.开口；32.滑块；33.气道；

34.进气口；4.动力连杆；5.叉状连杆；6.分流连杆；7.仿真曲柄；

8.转轴；9.飞轮；10.底座；11.穿孔；12.穿孔支架；14.活塞活动件；

15.活塞固定件；16.活塞气密件

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的透明、仿真教学蒸汽机，包括底座10、固定设置在底座10上的气缸1，所述气缸1内设置有活塞2，活塞2连接动力连杆4的一端，动力连杆4的另一端穿出气缸1穿过穿孔11，所述穿孔11设置在穿孔支架12上，动力连杆4伸出穿孔11有一段的长度，并可以在该穿孔11内沿轴向方向活动；叉状连杆5的叉部端与动力连杆4活动连接，叉状连杆5的另一端连接在仿真曲柄7上；仿真曲柄7设置在转轴8的一端，转轴8的另一端设置有飞轮9，所述转轴8设置在支架上；

如图1、图3和图4所示，所述气缸1的侧壁上设置有两个通气孔用以进气和排气，分流气阀3设置在气缸1的外侧，分流气阀3靠近气缸1的两个开口31分別与气缸1的两个通气孔连通，该分流气阀3距离气缸1较远的另一侧的进气口34连接气流源，所述分流气阀3内设置有滑块32，该滑块32内设置有气道33；所述该滑块32通过分流连杆6与仿真曲柄7连接；滑块32在仿真曲柄7的带动下可以在气缸1的轴向方向上来回移动，从而导引气流经由滑块32的气道33和分流气阀3的一个开口和气缸1的一个通气孔进入气缸1内，推动活塞2向一个方向运动，紧接着再导引气流经由滑块32的气道33和分流气阀3的另一个开口以及气缸1的另一个通气孔进入气缸1内，从而推动活塞2向相反方向运动。如此周而复始地使活塞2在气缸1中往复运动。并由活塞2带动动力连杆4与叉状连杆5往复运动，叉状连杆5进而驱动仿真曲柄7而转动飞轮9。

如图2所示，所述活塞2包括固定设置在动力连杆4上的两个活塞固定件15、设置在两个活塞固定件15之间的两个活塞活动件14和设置在两个活塞活动件14之间的活塞气密件16。

所述动力连杆4一端在气缸1中，另一端在气缸之外以穿孔支架12限制其往复运动，从而可以避免因杠杆原理造成较大的摩擦力。

所述活塞气密件16上设置有若干道缝隙。

本发明的透明、仿真教学蒸汽机，所述气缸1、分流气阀3均采用透明材料制成。透明的设计可以让学生直观的观察，体会到活塞和飞轮的运动，使学生易于理解和接受蒸汽机的工作原理。

本发明的透明、仿真教学蒸汽机，由于活塞活动件14和活塞气密件16圆心的穿孔直径大于动力连杆4的直径，活塞活动件14的直径略小于气缸内壁的直径，因此活塞活动件14可以在动力连杆4上活动。活塞气密件16上设置有若干道缝隙，活塞气密件16的直径相当接近气缸内壁的直径。动力连杆4伸出气缸的一端穿过穿孔11设置在穿孔支架12上，因此活塞在气缸中往复运动时，动力连杆4与气缸的轴心平行度的精度要求并不是很高；对汽缸的真圆度和平行度精度要求也都可以放宽，而活塞仍可以在气缸中密切，又极小摩擦地滑动。

由于活塞在汽缸中活动是摩擦力极小，本发明的气流源采用吸尘器或鼓风机，其向分流气阀3的进气口提供气流作为动力驱动，轻松完成蒸汽机运动的演示。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种透明、仿真教学蒸汽机，其特征在于：包括底座（10）、固定设置在底座（10）上的气缸（1），所述气缸（1）内设置有活塞（2），活塞（2）连接动力连杆（4）的一端，动力连杆（4）的另一端穿出气缸（1）并穿过设置在穿孔支架（12）上的穿孔（11）；叉状连杆（5）的叉部端与动力连杆（4）活动连接，叉状连杆（5）的另一端连接在仿真曲柄（7）上；仿真曲柄（7）设置在转轴（8）的一端，转轴（8）的另一端设置有飞轮（9），所述转轴（8）设置在支架上；

所述气缸（1）的侧壁上设置有两个通气孔用以进气和排气，分流气阀（3）设置在气缸（1）的外侧，所述分流气阀（3）靠近气缸（1）的两个开口（31）分別与气缸（1）的两个通气孔连通，分流气阀（3）距离气缸（1）较远的另一侧的进气口（34）连接气流源；该分流气阀（3）内设置有滑块（32），该滑块（32）内设置有气道（33），滑块（32）通过分流连杆（6）与仿真曲柄（7）连接；所述滑块（32）在仿真曲柄（7）的带动下可以在气缸（1）的轴向方向上来回移动，从而导引气流经由滑块（32）的气道（33）和分流气阀（3）的一个开口以及气缸（1）的一个通气孔进入气缸（1）内，推动活塞（2）运动。

2.根据权利要求1所述的透明、仿真教学蒸汽机，其特征在于：所述活塞（2）包括固定设置在动力连杆（4）上的两个活塞固定件（15）、设置在两个活塞固定件（15）之间的两个活塞活动件（14）和设置在两个活塞活动件（14）之间的活塞气密件（16）。

3.根据权利要求1所述的透明、仿真教学蒸汽机，其特征在于：所述活塞活动件（14）和活塞气密件（16）均为圆形，圆心处的穿孔直径大于动力连杆（4）的直径；活塞活动件(14)的直径略小于气缸(1)的内壁直径，活塞气密件（16）直径接近于气缸（1）的内壁直径。

4.根据权利要求3所述的透明、仿真教学蒸汽机，其特征在于：所述活塞气密件（16）上设置有若干道缝隙。

5.根据权利要求1所述的透明、仿真教学蒸汽机，其特征在于：所述气缸（1）、分流气阀（3）均采用透明材料制成。

6.根据权利要求1所述的透明、仿真教学蒸汽机，其特征在于：所述气流源采用吸尘器或鼓风机，其向分流气阀（3）的进气口提供气流作为动力驱动。