CN104346990B - 轮系教具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮系教具，包括支架、辐板轮机构、至少两个外轮机构、夹持固定机构，所述外轮机构设在辐板轮机构两侧，外轮机构、辐板轮机构连接在支架上，夹持固定机构设在外轮机构、辐板轮机构的上方，固定外轮机构和辐板轮机构。本发明具有多种传动形式，能构成多种轮系；同时对单个的该装置选择固定轮、主动轮以及从动轮，主动轮与从动轮间有多种传动比，协助教师依据此进行轮系相关教学轮系出题。该轮系可以演示转化出机械原理课程中常见的2K‑H轮系、3K‑H轮系、以及4K‑H轮系等，由刻度读数计算实际传动比用于课堂教学，可以进行周转轮系反转法课堂教学后的验证。

Description

轮系教具
技术领域
本发明涉及一种轮系教具。
背景技术
轮系教学是机械原理课程的重点内容和难点内容，其教学内容分为轮系分类讲解与轮系传动比讲解。在周转轮系的传动比讲解过程中，涉及到转化轮系，其讲解过于抽象，学生不易听懂，而且整个轮系教学以教师讲解为主，缺乏师生利用教具互动，使得学生学习兴趣不高，导致学生轮系知识掌握不牢。
现有轮系教具均为单个定轴轮系以及周转轮系的演示教具，教具功能单一，只具有轮系演示作用。同时目前市场中没有任何涉及到轮系传动比表现展示的教具。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮系教具，以解决上述问题至少一个方面。
根据本发明的一方面，提供一种齿系演示装置，包括支架、辐板轮机构、至少两个外轮机构、夹持固定机构，所述外轮机构设在辐板轮机构两侧，外轮机构、辐板轮机构连接在支架上，夹持固定机构设在外轮机构、辐板轮机构的上方，固定外轮机构和辐板轮机构。
所述支架包括底板、设在底板两侧的支撑板和设在支撑板内侧用于支撑辐板轮机构、外轮机构的固定支撑机构，所述两支撑板上端连接有支撑杆；所述固定支撑机构包括对称固定在支撑板内侧的两块固定板和连接在两块固定板上的主轴，所述外轮机构、辐板轮机构连接在主轴上。所述固定板与支撑板之间设有肋板；所述两个固定板之间设有向侧边延伸的延伸板，延伸板之间固定有标尺。
辐板轮机构包括辐板轮、分别设在辐板轮两侧的内齿轮和由行星轴连接的行星齿轮，所述辐板轮中心位置设有中心孔，轮盘边缘开有轴孔，中心孔由主轴穿过，轴孔由行星轴穿过，行星轴两端分别连接行星齿轮，同时行星齿轮与内齿轮啮合传动，行星齿轮与固定在主轴上的小齿轮啮合；由此，辐板轮不固定时，其可以起到行星架的作用。在辐板轮的两侧边缘分别有沿径向分布的四个半球形孔和孔环，起到定位滚珠以减小摩擦的作用。
所述外轮机构包括两个大外轮，其为辐板轮，沿辐板轮的中心至外齿轮设有一个便于主轴安装的圆孔。同时在两个大外轮边缘内侧分别有沿径向分布的四个半球形孔或孔环，起到定位滚珠以减小摩擦的作用。
所述夹持固定机构安装在支撑杆上，包括至少一个带弹簧的夹子，夹子的转轴的横截面设有用于横穿支撑杆的通孔；所述夹子的夹持部设置有与外轮机构、辐板轮的圆周面对应的圆弧夹板，且圆弧夹板内侧设有摩擦垫，用于稳固外轮机构、辐板轮。其中当弹簧一直处于压缩状态，如此当不施加力于机构施力端时，机构夹持端能施加压力于大外轮上，固定大外轮。当施压力于施力端时，夹持端张开，夹持固定装置可由轴孔左右移动至所需位置。
本发明的有益效果是：1、本发明具有多种传动形式，能构成多种轮系。同时对单个的该装置选择固定轮、主动轮以及从动轮，主动轮与从动轮间有多种传动比，协助教师依据此进行轮系相关教学轮系出题；
2、该轮系可以演示转化出机械原理课程中常见的2K-H轮系、3K-H轮系、以及4K-H轮系等，由刻度读数计算实际传动比用于课堂教学，可以进行周转轮系反转法课堂教学后的验证。
附图说明
图1是本发明机构示意图。
图2是本发明的剖视图。
图3是夹持固定机构的机构示意图。
图4、图5是本发明齿轮系的内部示意图。
图6是定轴轮系演示模式的4K型定轴轮系。
图7是定轴轮系演示模式的3K型定轴轮系。
图8是定轴轮系演示模式的2K型定轴轮系。
图9、图10是周转轮系演示的2K-H型定轴轮系。
图11、图12是周转轮系演示的3K型周转轮系。
图13、图14、图15、图16是复合轮系演示的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明。
图1-图6中，一种轮系教具，包括支架、辐板轮机构、至少两个外轮机构、夹持固定机构，所述外轮机构设在辐板轮机构两侧，外轮机构、辐板轮机构连接在支架上，夹持固定机构设在外轮机构、辐板轮机构的上方，固定外轮机构、辐板轮机构。
所述支架包括底板13、设在底板两侧的支撑板12和设在支撑板12内侧用于支撑辐板轮机构、外轮机构的固定支撑机构，所述两支撑板12上端连接有支撑杆15；所述固定支撑机构包括对称固定在支撑板内侧的两块固定板14和连接在两块固定板上的主轴9，主轴9的两端通过套筒10与轴承11固定在固定板上；所述外轮机构、辐板轮机构连接在主轴9上。所述固定板14与支撑板12之间设有肋板；所述两个固定板14之间设有向侧边延伸的延伸板14，延伸板之间固定有标尺18。
辐板轮机构包括辐板轮3、分别设在辐板轮3两侧的内齿轮2、4和由行星轴8连接的行星齿轮6、7，所述辐板轮中心位置设有中心孔，轮盘边缘开有轴孔，中心孔由主轴9穿过，轴孔由行星轴8穿过，行星轴两端分别连接行星齿轮6、7，同时行星齿轮6、7与内齿轮2、4啮合传动，行星齿轮6、7与固定在主轴上的小齿轮19啮合；由此，辐板轮不固定时，其可以起到行星架的作用。在辐板轮的两侧边缘分别有沿径向分布的四个半球形孔和孔环，形成定位滚珠16以减小摩擦的作用。
所述外轮机构包括两个大外轮1、5，其为辐板轮，沿辐板轮的中心至外齿轮设有一个便于主轴安装的圆孔。同时在两个外轮边缘内侧分别有沿径向分布的四个半球形孔或孔环，起到定位滚珠以减小摩擦的作用。
所述夹持固定机构安装在支撑杆上，包括至少一个带弹簧22的夹子17，夹子的转轴的横截面设有用于横穿支撑杆的通孔21；所述夹子的夹持部设置有与外轮机构、辐板轮的圆周面对应的圆弧夹板，且圆弧夹板内侧设有摩擦垫，用于稳固外轮机构、辐板轮。其中当弹簧一直处于压缩状态，如此当不施加力于机构施力端时，机构夹持端能施加压力于大外轮1、5上，固定大外轮1、5。当施压力于施力端时，夹持端张开，夹持固定装置可由轴孔左右移动至所需位置。
在本实施例中，该齿系教具可设置多组，安装在主轴9上，实现多种传动，同时课外加标尺指针以及刻度盘的设计，可以直接根据转动前后的刻度算出传动比，结合实际教学，具有实验教学功能。其过程是学生自主拼装成所需结构，这过程中，自己体验观察，绘制出实际轮系简图，算出理论传动比。之后转动齿系教具，算出实际传动比，并进行误差分析。除此之外，多组齿系教具还可以进行轴向的自由拼装，实现更多形式的轮系结构，可满足学生课外设计式轮系实验需求。
根据本发明的构造，本发明分为定轴轮系演示模式、周转轮系演示模式和复合轮系演示模式。
定轴轮系演示模式，可以构成3种类型的定轴轮系，其分别如下：
1)4K型定轴轮系(保留1-5全部大外轮)
如图6，将腹板轮3用夹持固定装置固定，则腹板轮停止转动，此时行星轴的公转停止，以外轮1、2、4、5中任何一个为主动件，那么此时只能自转，使得各个齿轮之间构成定轴轮系。
2)3K型定轴轮系(去除2或4大外轮)
如图7，将腹板轮3用夹持固定装置固定，则腹板轮停止转动，此时行星轴的公转停止，以外轮1、5中任何一个为主动件，那么此时行星轴只能自转，使得各个齿轮之间构成定轴轮系。
3)2K型定轴轮系(去除2和4大外轮，留下1、3、5)
如图8，将腹板轮3用夹持固定装置固定，则腹板轮停止转动，此时行星轴的公转停止，以外轮1、5中任何一个为主动件，那么此时行星轴只能自转，使得各个齿轮之间构成定轴轮系。
1)2K-H型周转轮系
模式1：如图9，去除大外轮1、2(同理，去除大外轮4、5)，则剩余组件之间构成周转轮系。用夹具将1或则2固定，则此时构成的为行星轮系；当不采用夹具时，整体构成差速轮系。
模式2：如图10，当将2.4大外轮拆除时，采用夹具固定外轮1或则5，则整体组件构成行星轮系。
2)3K型周转轮系
当拆除2(或则4)大外轮时，整体组件可以构成3K型周转轮系
模式1：如图11,当将外轮4固定时，行星轴既可以自转也可以绕着主轴进行公转，整体构成3K型周转轮系。
模式2：如图12,当将外轮5固定时，行星轴既可以自转也可以绕着主轴进行公转，整体构成3K型周转轮系。
复合轮系演示
该魔轮共可以构成4种复合轮系，其具体如下：
1)复合轮系1
如图13，固定齿轮1，其他4轮转动，行星轴既有自转，又绕着中心主轴进行公转。此时齿轮4、7、5以及3之间构成差速轮系，齿轮2、6、1以及腹板轮3之间构成行星轮系。整体构成复合轮系。
2)复合轮系2
如图14，固定齿轮2，其他4轮转动，行星轴既有自转，又绕着中心主轴进行公转。此时齿轮4、7、5以及3之间构成差速轮系，齿轮2、6、1以及腹板轮3之间构成行星轮系。整体构成复合轮系。
3)复合轮系3
如图15，固定齿轮4，其他4轮转动，行星轴既有自转，又绕着中心主轴进行公转。此时齿轮2、6、1以及腹板轮3之间构成差速轮系，齿轮4、7、5以及3之间构成行星轮系。整体构成复合轮系。
4)复合轮系4
如图16，固定齿轮5，其他4轮转动，行星轴既有自转，又绕着中心主轴进行公转。此时齿轮2、6、1以及腹板轮3之间构成差速轮系，齿轮4、7、5以及3之间构成行星轮系，整体构成复合轮系。
以上仅为发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种轮系教具，其特征在于：包括支架、辐板轮机构、至少两个外轮机构、夹持固定机构，所述外轮机构设在辐板轮机构两侧，外轮机构、辐板轮机构连接在支架上，夹持固定机构设在外轮机构、辐板轮机构的上方，固定外轮机构、辐板轮机构；
所述支架包括底板(13)、设在底板两侧的支撑板(12)和设在支撑板(12)内侧用于支撑辐板轮机构、外轮机构的固定支撑机构，两支撑板(12)上端连接有支撑杆(15)；
所述夹持固定机构安装在支撑杆(15)上，包括至少一个带弹簧(22)的夹子(17)，夹子(17)的转轴的横截面设有用于横穿支撑杆(15)的通孔(21)；所述夹子(17)的夹持部设置有与外轮机构、辐板轮机构的圆周面对应的圆弧夹板，且圆弧夹板内侧设有摩擦垫，用于稳固外轮机构、辐板轮机构。
2.根据权利要求1所述的轮系教具，其特征在于：所述固定支撑机构包括对称固定在支撑板内侧的两块固定板(14)和连接在两块固定板上的主轴(9)，主轴(9)的两端通过套筒(10)与轴承(11)固定在固定板上；所述外轮机构、辐板轮机构连接在主轴(9)上；所述固定板(14)与支撑板(12)之间设有肋板；所述两块固定板(14)之间设有向侧边延伸的延伸板，延伸板之间固定有标尺(18)。
3.根据权利要求1所述轮系教具，其特征在于：辐板轮机构包括辐板轮(3)、分别设在辐板轮(3)两侧的内齿轮(2、4)和由行星轴(8)连接的行星齿轮(6、7)。
4.根据权利要求3所述轮系教具，其特征在于：所述辐板轮(3)中心位置设有中心孔，轮盘边缘开有轴孔，中心孔由主轴(9)穿过，轴孔由行星轴(8)穿过，行星轴两端分别连接行星齿轮(6、7)，同时行星齿轮(6、7)与内齿轮(2、4)啮合传动，行星齿轮(6、7)与固定在主轴上的小齿轮(19)啮合；辐板轮不固定时，其可以起到行星架的作用；在辐板轮的两侧边缘分别有沿径向分布的四个半球形孔和孔环，形成定位滚珠(16)以减小摩擦。
5.根据权利要求1所述轮系教具，其特征在于：所述外轮机构包括两个大外轮(1,5)，其为辐板轮，沿辐板轮的中心至外齿轮设有一个便于主轴安装的圆孔；同时在两个大外轮边缘内侧分别有沿径向分布的四个半球形孔或孔环，形成定位滚珠(16)以减小摩擦。
6.根据权利要求1所述轮系教具，其特征在于：该轮系教具可设置多组，安装在主轴(9)上，实现多种传动。
7.如权利要求1所述轮系教具的演示方式，其特征在于：包括定轴轮系演示模式、周转轮系演示模式和复合轮系演示模式。
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