CN105047063A - 一种六齿轮复杂轮系可变换教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征在于，包括底座支架、电机驱动装置、定轴轮系机构、内齿轮机构、差动轮系机构、数显电子计数器；通过三个直齿轮和三个锥齿轮分别进行组合不同类型的齿轮，利用不同的联接方法，使得齿轮传动过程中可以实现七种组合变化的演示，可直接获得五种不同的传动比，同时能够演示直齿轮传动、锥齿轮传动，定轴轮系，行星轮系及混合轮系的传动原理，并且通过磁感应数显电子计数器测量转速，具有展示过程清晰、计算准确、测量安装方便的优点；本发明的一种复杂轮系集所有轮系类型和相应的数字显示功能于一体，结构稳固、使用携带方便，具有很好的应用前景和市场价值。

Description

一种六齿轮复杂轮系可变换教具

技术领域

本发明属于齿轮系技术领域，具体涉及一种六齿轮复杂轮系可变换教具。

背景技术

齿轮系是工程专业的学生需要掌握的一个基本概念。但它的内容相对比较难，而且以往在课堂上的讲解只能用单纯的某个轮系或者动画来了解每个齿轮的运动情况，尚未解决转速和传动比表现不直观的问题。特别是在轮系的分类中，什么是定轴，什么时候成为周转轮系，周转轮系中又分行星轮系与差动轮系，还有定轴轮系与行星轮系结合的混合轮系和行星轮系与行星轮系、或行星轮系与差动轮系组合成的混合轮系从未在一个教具中展现。上课及做实验时，学生往往混淆概念，导致对问题不理解，因而成绩不理想。而实验中一般使用的只是演示教具，做成的轮系是固定的种类，学生仅凭观察有时候仍难以理解轮系种类变化的条件，也无动手变换齿轮系的可能性。

六齿轮复杂轮系可变换演示教具着眼于当下课堂教学的局限性，从现实使用角度出发并设计，操作方便，功能齐全，生动有趣，极其适合教师、学生在实验室使用和演示。教具中大部分都是标准零件，制作简单，容易进行批量生产，应用前景广阔。

1)定轴轮系：全部齿轮的轴的轴线都固定。

2)行星轮系：只要有一个齿轮有确定的运动，其余齿轮也能有确定运动，而且中间一个齿轮是太阳轮，周转有一个或多个围绕其转动的行星齿轮。

3)混合轮系也叫复合轮系。

发明中设计并通过安装磁感应数显电子计数器测量转速，其原理是让磁铁跟随齿轮转动，经过磁控感应开关时计数，能分别测量转速，计算轮系传动的传动比。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种六齿轮复杂轮系可变换教具，学生能动手实现轮系之间的转换，能在一个教具中同时展示多种不同轮系，且转速和传动比表现直观。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，包括底座支架、电机驱动装置、定轴轮系机构、内齿轮机构、差动轮系机构、数显电子计数器；

所述底座支架包括具有底座板滑轨的底座板、位于底座板上的大轴支架、小轴支架；所述大轴支架上设置大轴支架轴承，所述小轴支架上设置小轴支架轴承；

所述电机驱动装置包括分别位于底座板两端呈相对设置的大电动机和小电动机，用于连接中间轴和大电动机的大联轴器，用于连接锥齿轮轴和小电动机的小联轴器，与小电动机相连的小电动机调速盘；

所述定轴轮系机构包括中间轴、套设于中间轴上的大直齿轮、通过大系杆与大直齿轮啮合的小直齿轮和心轴；中间轴套筒套在大直齿轮与大轴支架之间的中间轴上；中间轴通过大轴支架轴承固定于大轴支架内；小直齿轮内设置小直齿轮轴承，小直齿轮轴承内设置小直齿轮套筒，小直齿轮套筒内安装心轴；所述心轴另一端固定于大轴支架内；大系杆一端安装于中间轴上，另一端安装于小直齿轮套筒上；

所述内齿轮机构包括内齿轮、内齿轮底座、位于内齿轮底座上用于支撑内齿轮的内齿轮支撑板；

所述差动轮系机构包括固定在小轴支架轴承上的锥齿轮轴、位于锥齿轮轴上的锥齿轮C、与锥齿轮C位置相对的锥齿轮A、位于锥齿轮C和锥齿轮A中间上方且分别与其啮合的锥齿轮B、小系杆；所述锥齿轮轴通过小轴支架轴承固定于小轴支架上；所述锥齿轮B内设置锥齿轮B轴承；所述小系杆安装于中间轴上，锥齿轮B通过锥齿轮B轴和螺母与小系杆相连接；

所述数显电子计数器包括若干对磁铁、磁感应棒和显示屏，用于分别测量大直齿轮、小直齿轮、大系杆、锥齿轮C和小系杆的转数。

前述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述磁铁包括分别位于大联轴器上的大直齿轮磁铁、位于大系杆上的大系杆磁铁和位于小直齿轮上的小直齿轮磁铁，位于锥齿轮C上的锥齿轮C磁铁和位于小系杆上的小系杆磁铁；所述磁感应棒包括与所述磁铁分别对应的安装于大轴支架上的大直齿轮磁感应棒、大系杆磁感应棒、小直齿轮磁感应棒，位于小轴支架上的锥齿轮C磁感应棒和小系杆磁感应棒；所述显示屏包括与大直齿轮磁感应棒连接的大直齿轮显示屏、与小直齿轮磁感应棒连接的小直齿轮显示屏、与大系杆磁感应棒连接的大系杆显示、与锥齿轮C磁感应棒连接的锥齿轮C显示屏、与小系杆磁感应棒相连的小系杆显示屏。

前述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述大轴支架通过螺栓B固定于底座板上；小轴支架通过螺栓E固定在底座板上。

前述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述内齿轮支撑板用于固定内齿轮，通过角钢和螺栓D与内齿轮底座固定连接。

前述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述内齿轮机构通过底座板滑轨移入定轴轮系机构；所述内齿轮底座通过螺栓C与底座板固定连接。

前述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述大电动机下方设置大电动机垫块；所述小电动机下方设置小电动机垫块；所述大电动机垫块和小电动机垫块分别通过螺栓A与底座板固定。

前述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，三直齿轮和锥齿轮材料选择尼龙或铝合金材料制成，所有轴承为滚动轴承，其余部件使用铝合金或碳纤维材料制成。

本发明所达到的有益效果：通过三个直齿轮和三个锥齿轮分别进行组合不同类型的齿轮，利用不同的联接方法，使得齿轮传动过程中可以实现七种组合变化的演示，可直接获得五种不同的传动比，同时能够演示直齿轮传动、锥齿轮传动，定轴轮系，行星轮系、差动轮系及混合轮系的传动原理，并且通过磁感应数显电子计数器测量转速，具有展示过程清晰、计算准确、测量安装方便的优点；本发明的一种复杂轮系集所有轮系类型和相应的数字显示功能于一体，结构稳固、使用携带方便，具有很好的应用前景和市场价值。

附图说明

图1是一种六齿轮复杂轮系教具的结构示意图；

图2-1是一级直齿轮定轴传动结构正面示意图；

图2-2是一级直齿轮定轴传动结构背面示意图；

图3是定轴轮系与行星轮系转换结构示意图；

图4是三直齿轮定轴轮系结构示意图；

图5-1是行星轮系结构正面示意图；

图5-2是行星轮系结构背面示意图；

图6是三锥齿轮定轴轮系结构示意图；

图7是差动轮系组装的结构示意图；

图8是定轴轮系与差动轮系的复合轮系1结构示意图；

图9是行星轮系与差动轮系的复合轮系2结构示意图。

附图标记中的含义：1-1底座板、1-2底座板滑轨、1-3小轴支架、1-4小轴支架轴承、1-5大轴支架、1-6大轴支架轴承；2-1螺栓A、2-2大电动机垫块、2-3大电动机、2-4大联轴器、2-5小联轴器、2-6小电动机、2-7小电动机垫块、2-8小电动机调速盘；3-1中间轴、3-2中间轴套筒、3-3大系杆、3-4大直齿轮、3-5小直齿轮、3-6小直齿轮轴承、3-7小直齿轮套筒、3-8心轴、3-9螺栓B；4-1内齿轮、4-2内齿轮支撑板、4-3内齿轮底座、4-4螺栓C、4-5角钢、4-6螺栓D；5-1锥齿轮A、5-2小系杆、5-3螺栓E、5-4螺母、5-5锥齿轮B轴承、5-6锥齿轮B、5-7锥齿轮C、5-8锥齿轮轴、5-9锥齿轮B轴、5-10锥齿轮套筒、5-10*锥齿轮系杆；6-1小直齿轮磁铁、6-2小直齿轮磁感应棒、6-3小直齿轮显示屏、6-4大系杆磁铁、6-5大系杆磁感应棒、6-6大系杆显示屏、6-7大直齿轮磁铁、6-8大直齿轮磁感应棒、6-9大直齿轮显示屏、6-10小系杆磁铁、6-11小系杆磁感应棒、6-12小系杆显示屏、6-13锥齿轮C磁铁、6-14锥齿轮C磁感应棒、6-15锥齿轮C显示屏。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种六齿轮复杂轮系可变换组合轮系教具，其特征是，包括底座支架、电机驱动装置、定轴轮系机构、定轴、行星轮系转换结构、差动轮系机构、复合轮系机构、数显电子计数器。

所述底座支架包括具有底座板滑轨1-2的底座板1-1、位于底座板1-1上的大轴支架1-5、小轴支架1-3；所述大轴支架1-5上设置大轴支架轴承1-6，所述小轴支架1-3上设置小轴支架轴承1-4。

如图2-1、图2-2和图4所示，直齿轮定轴轮系机构包括中间轴3-1、套设于中间轴3-1上的大直齿轮3-4、通过大系杆3-3与大直齿轮3-4啮合的小直齿轮3-5和心轴3-8；中间轴套筒3-2套在大直齿轮3-4与大轴支架1-5之间的中间轴3-1上；中间轴3-1通过大轴支架轴承1-6固定于大轴支架1-5内；小直齿轮3-5内设置小直齿轮轴承3-6，小直齿轮轴承3-6内设置小直齿轮套筒3-7，小直齿轮套筒3-7内安装心轴3-8；所述心轴3-8另一端固定于大轴支架1-5内；大系杆3-3一端安装于中间轴3-1上，另一端安装于小直齿轮套筒3-7上。

如图3所示，定轴、行星轮系转换结构的内齿轮部件包括内齿轮4-1、内齿轮底座4-3、位于内齿轮底座4-3上用于支撑内齿轮4-1的内齿轮支撑板4-2。

如图6所示，锥齿轮定轴轮系机构包括锥齿轮A5-1、锥齿轮B5-6，大电动机2-3，所述锥齿轮套筒5-10与小系杆5-2安装于中间轴3-1上，联接锥齿轮A5-1、锥齿轮B5-6，固定螺母5-4，使锥齿轮A、锥齿轮B的轴线固定。

如图7所示，差动轮系机构包括固定在小轴支架轴承1-4上的锥齿轮轴5-8、位于锥齿轮轴5-8上的锥齿轮C5-7、与锥齿轮C5-7位置相对的锥齿轮A5-1、位于锥齿轮C5-7和锥齿轮A5-1中间上方且分别与其啮合的锥齿轮B5-6、小系杆5-2；所述锥齿轮轴5-8(见图7)通过小轴支架轴承1-4固定于小轴支架1-3上；所述锥齿轮B5-6内设置锥齿轮B轴承5-5；所述锥齿轮系杆5-10*与小系杆5-2安装于中间轴3-1上，锥齿轮B5-6通过锥齿轮B轴5-9和螺母5-4与小系杆5-2相连接。

所述数显电子计数器包括若干对磁铁，磁感应棒和显示屏，用于测量大直齿轮3-4、小直齿轮、大系杆3-3、锥齿轮C5-7和小系杆5-2的转数。

所述数显电子计数器的工作原理如下：当计数器的磁铁跟随设备动作，并接近磁控开关磁感应棒约0.5-2厘米左右时，磁感应棒接收感应，当磁铁离开磁感应棒一定距离(一般3-5厘米以上)后，计数器开始计数，重复上述过程，计数器就会累计计数，结果显示在显示屏上。

所述电机驱动装置包括分别位于底座板1-1两端的大电动机2-3、小电动机2-6，用于连接中间轴3-1和大电动机2-3的大联轴器2-4，用于连接锥齿轮轴5-8和小电动机2-6的小联轴器2-5，与小电动机2-6相连的小电动机调速盘2-8。

所述磁铁包括分别位于大联轴器2-4上的大直齿轮磁铁6-7、位于大系杆3-3上的大系杆磁铁6-4、位于小直齿轮3-5上的小直齿轮磁铁6-1、位于锥齿轮C5-7上的锥齿轮C磁铁6-13和位于小系杆5-2上的小系杆磁铁6-10。

所述磁感应棒包括与所述磁铁分别对应的安装于大轴支架1-5上的大直齿轮磁感应棒6-8、大系杆磁感应棒6-5、小直齿轮磁感应棒6-2，位于小轴支架1-3上的锥齿轮C磁感应棒6-14和小系杆磁感应棒6-11；所述磁感应棒与计数器显示屏之间为有线连接；所述大直齿轮磁感应棒6-8、大系杆磁感应棒6-5、小直齿轮磁感应棒6-2分别用于测定大直齿轮3-4、大系杆3-3和小直齿轮3-5的转数，锥齿轮C磁感应棒6-14、小系杆磁感应棒6-11用于测量锥齿轮C5-7和小系杆5-2的转数；计数器显示屏上显示的是转数；所述转数为各部件在特定时间内所转的圈数，用来代替转速。

所述显示屏包括与大直齿轮磁感应棒6-8连接的大直齿轮显示屏6-9、与小直齿轮磁感应棒6-2连接的小直齿轮显示屏6-3、与大系杆磁感应棒6-5连接的大系杆显示屏6-6、与锥齿轮C磁感应棒6-14连接的锥齿轮C显示屏6-15、与小系杆磁感应棒6-11相连的小系杆显示屏6-12。

所述大轴支架1-5由螺栓B3-9固定于底座板1-1上；小轴支架1-3通过螺栓E5-3固定在底座板1-1上。

所述内齿轮支撑板4-2用于固定内齿轮4-1，通过角钢4-5和螺栓D4-6与内齿轮底座4-3固定连接。

所述内齿轮4-1通过底座板滑轨1-2移入定轴轮系机构；所述内齿轮底座4-3通过螺栓C4-4与底座板1-1固定连接。

所述大电动机2-3下方设置大电动机垫块2-2；所述小电动机2-6下方设置小电动机垫块2-7；所述大电动机垫块2-2和小电动机垫块2-7分别通过螺栓A2-1与底座板1-1固定。

三直齿轮和锥齿轮材料可用尼龙或铝合金材料，所有轴承为滚动轴承，其余部件可使用铝合金、碳纤维材料。本发明采用铝合金、尼龙或碳纤维等高强度材料为支撑板，可能承受较大的压力，且重量减轻，故可实现其便携式的特点。

本发明可演示7种齿轮机构，变换6种轮系，计算5种传动比，即：

1)两直齿轮构成的一级齿轮定轴传动及其传动比，如图2-1、2-2所示；

2)三个直齿轮构成的定轴轮系及其传动比，如图3、4所示；

3)三个直齿轮构成的行星轮系及其传动比，如图5-1、5-2所示；

4)三个锥齿轮组成的定轴轮系及其传动比，如图6所示；

5)大小电动机带动三个锥齿轮构成的差动轮系及其传动比，如图7所示；

6)两直齿轮所组成的定轴轮系和三个锥齿轮差动轮系组成的复合轮系1，如图8所示；

7)三直齿轮组成的行星轮系和三个锥齿轮组成的差动轮系组成的复合轮系2，如图9所示。

此处对以上传动系统进行详细描述：

1)安装好大直齿轮2-1和小直齿轮2-2，如图2-1、2-2所示安装好一级直齿轮传动机构，大直齿轮3-4由大电动机2-3带动。大直齿轮磁铁6-7跟随大直齿轮3-4转动，每经过大直齿轮磁感应棒6-8时计数一次，其大直齿轮3-4的转数将显示在大直齿轮显示屏6-9上；同理，小直齿轮3-5的转数显示在小直齿轮显示屏6-3上。根据两齿轮所转圈数即可计算出定轴轮系的传动比。计算过程如下：

齿数计算： $i_{12}=-\frac{z_2}{z_1}=-\frac{39}{72}=-0.542$

由转速计算： $i_{12}=-\frac{r_1/t}{r_2/t}=\frac{n_1}{n_2}=-\frac{76}{141}=-0.539$

得 $i_{12}=-\frac{z_2}{z_1}\≈\frac{n_1}{n_2}$ 成立

其中，z₁表示大直齿轮的齿数，z₂表示小直齿轮的齿数；r₁表示大直齿轮的所转的圈数，r₂表示小直齿轮所转的圈数；n₁表示大直齿轮的转速，n₂表示小直齿轮的转速；t为时间；i₁₂为定轴轮系的传动比。

2)三直齿轮定轴轮系，原大、小直齿轮保持原位置不动，按图3、图4将内齿轮4-1通过底座板滑轨1-2移入定轴轮系机构，使内齿轮4-1与小直齿轮3-5相啮合，内齿轮4-1可在内齿轮底座4-3内转动。此时开动大电动机2-3，可见三齿轮互相啮合传动。定轴轮系传动比如下：

$i_{13}=-\frac{z_3}{z_1}=-\frac{150}{72}=-2.083$

其中，z₁表示大直齿轮的齿数，z₃表示内齿轮的齿数，i₁₃为三直齿轮定轴轮系的传动比。

3)当演示行星轮系时，如图5-1、5-2所示，内齿轮4-1与小直齿轮3-5相啮合，并用螺栓C4-4将底座板1-1和内齿轮底座4-3固定，取出心轴3-8，实现由定轴轮系向行星轮系的转化。大直齿轮显示屏6-9和大系杆显示屏6-6分别显示的是大直齿轮3-4和大系杆2-5的转数。根据所测转数即可计算出行星轮系的传动比。计算过程如下：

齿数计算： $i_{13}^H=-\frac{z_3}{z_1}=-\frac{150}{72}=-2.083$

由转速计算： $i_{13}^{H_1}=-\frac{n_1^{H_1}}{n_3^{H_1}}=\frac{r_1/t-r_{H_1}/t}{r_3/t-r_{H_1}/t}=\frac{n_1-n_{H_1}}{n_3-n_{H_1}}=\frac{197-64}{0-64}=-2.078$

得 $i_{13}^{H_1}=-\frac{z_3}{z_1}\≈\frac{n_1-n_{H_1}}{n_3-n_{H_1}}$ 成立

其中，z₁表示大直齿轮3-4的齿数，z₃表示内齿轮4-1的齿数；r₁表示大直齿轮3-4的所转的圈数，r₃表示内齿轮4-1所转的圈数，表示大系杆3-3所转的圈数；n₁表示大直齿轮3-4的转速，_n3表示内齿轮4-1的转速，表示小直齿轮3-5的转速，表示大直齿轮3-4相对大系杆3-3的转速，表示内齿轮4-1相对大系杆3-3的转速；t为时间；为行星轮系的传动比。

4)三锥齿轮定轴轮系

如图6所示，联接锥齿轮A5-1与大电动机2-3，在中间轴3-1上使用一个空套(即与中间轴之间无传动关系，松套在中间轴上)的锥齿轮套筒5-10联接锥齿轮A5-1、锥齿轮B5-6，并由螺母5-4固定，使锥齿轮5-1和5-6可以在固定位置单自由度转动，锥齿轮A、锥齿轮B轴线固定。当锥齿轮A5-1与大电动机2-3转动时，三锥齿轮A5-1，B5-6和C5-7组成定轴轮系。因大直齿轮3-4与锥齿轮A5-6在同一轴线上，转速相同，故大直齿轮显示屏6-9显示为锥齿轮A5-6的转动圈数，锥齿轮C显示屏6-15显示锥齿轮C5-7的转数，即可计算出轮系的传动比。

$i_{AC}=-\frac{z_C}{z_A}=\frac{n_A}{n_C}$

其中，_ZA表示锥齿轮A5-1的齿数，_ZC表示锥齿轮C5-7的齿数；_nA表示锥齿轮A5-1的转速，_nC表示锥齿轮C5-7的转速，_iAC为三锥齿轮定轴轮系的传动比。

5)锥齿轮差动轮系，如图7所示，将锥齿轮套筒5-10更换为紧配合的锥齿轮系杆5-10*，和锥齿轮A5-1套设于中间轴3-1上；锥齿轮C5-7固定于锥齿轮轴5-8上，锥齿轮轴5-8通过小轴支架轴承1-4安装于小轴支架1-3上；安装锥齿轮B5-6，使锥齿轮B5-6同时与锥齿轮A、锥齿轮C啮合，再用含有外螺纹的锥齿轮B轴5-9联接锥齿轮B5-6与小系杆5-2，并由螺母5-4固定；锥齿轮A5-1、锥齿轮B5-6、锥齿轮C5-7相互啮合，锥齿轮A5-1由大电动机2-3带动，锥齿轮C5-7由小电动机2-6带动，锥齿轮系杆5-10*和小系杆5-2将使锥齿轮B随中间轴3-1转动而产生公转，同时因与锥齿轮A、锥齿轮C啮合而发生自转，组成差动轮系。在此，通过零件锥齿轮套筒5-10与锥齿轮系杆5-10*的更换，可简单而巧妙地演示从定轴轮系到差动轮系的转换。

6)如图8所示为由定轴轮系和差动轮系组成的复合轮系1，大直齿轮3-4、与小直齿轮3-5组成定轴轮系，锥齿轮A、锥齿轮B与锥齿轮C组成差动轮系，大电动机2-3带动大直齿轮3-4和锥齿轮A5-1，小电动机2-6带动锥齿轮C5-7，组成复合轮系1。锥齿轮C显示屏6-15和小系杆显示屏6-12分别显示锥齿轮C5-7和小系杆5-2的转数。根据所测转数即可计算出差动轮系的传动比。计算过程如下：

n₄＝154,n₆＝-54,

计算： $n_{H_2}^{\′}=\frac{1}{2}(n_4+n_6)=\frac{1}{2}(154-54)=50$

得 $n_{H_2}^{\′}\≈n_{H_2}$

由齿数计算： $i_{46}^{H_2}=-\frac{z_6}{z_4}=-1$

由转速计算： $i_{46}^{H_2}=\frac{n_4-n_{H_2}}{n_6-n_{H_2}}=\frac{154-49}{-54-49}=-1.019$

得 $i_{46}^{H_2}=\frac{n_4-n_{H_2}}{n_6-n_{H_2}}\≈-\frac{z_6}{z_4}$ 成立

其中，z₄表示锥齿轮A5-1的齿数，z₄表示锥齿轮C5-7的齿数；n₄表示锥齿轮A5-1的实际转速，n₆表示锥齿轮C5-7的实际转速，表示小系杆5-2的实际转速，表示小系杆5-2的理论转速；为锥齿轮差动轮系的传动比。

7)如图9所示为由行星轮系和差动轮系组成的复合轮系2，大、小直齿轮和内齿轮组成行星轮系，锥齿轮A、锥齿轮B与锥齿轮C组成差动轮系，大电动机2-3带动大直齿轮3-4和锥齿轮A5-1，小电动机2-6带动锥齿轮C5-7，组成复合轮系2。

以上所述内容即七种不同转速、不同轮系的组合过程。为提高本发明的安全性和使用的方便性，本发明使用的是直流电动机和磁感应数显电子计数器测量转速。其原理是让磁铁跟随齿轮转动，经过磁控感应开关时计数，就能直接测量各处转速，计算轮系传动的传动比。

本轮系教具集演示、变换轮系及计算功能于一体，结构稳固、使用携带方便，具有很好的应用前景和市场价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，包括底座支架、电机驱动装置、定轴轮系机构、内齿轮机构、差动轮系机构、数显电子计数器；

所述底座支架包括具有底座板滑轨(1-2)的底座板(1-1)、位于底座板(1-1)上的大轴支架(1-5)、小轴支架(1-3)；所述大轴支架(1-5)上设置大轴支架轴承(1-6)，所述小轴支架(1-3)上设置小轴支架轴承(1-4)；

所述电机驱动装置包括分别位于底座板(1-1)两端呈相对设置的大电动机(2-3)和小电动机(2-6)，用于连接中间轴(3-1)和大电动机(2-3)的大联轴器(2-4)，用于连接锥齿轮轴(5-8)和小电动机(2-6)的小联轴器(2-5)，与小电动机(2-6)相连的小电动机调速盘(2-8)；

所述定轴轮系机构包括中间轴(3-1)、套设于中间轴(3-1)上的大直齿轮(3-4)、通过大系杆(3-3)与大直齿轮(3-4)啮合的小直齿轮(3-5)和心轴(3-8)；中间轴套筒(3-2)套在大直齿轮(3-4)与大轴支架(1-5)之间的中间轴(3-1)上；中间轴(3-1)通过大轴支架轴承(1-6)固定于大轴支架(1-5)内；小直齿轮(3-5)内设置小直齿轮轴承(3-6)，小直齿轮轴承(3-6)内设置小直齿轮套筒(3-7)，小直齿轮套筒(3-7)内安装心轴(3-8)；所述心轴(3-8)另一端固定于大轴支架(1-5)内；大系杆(3-3)一端安装于中间轴(3-1)上，另一端安装于小直齿轮套筒(3-7)上；

所述内齿轮机构包括内齿轮(4-1)、内齿轮底座(4-3)、位于内齿轮底座(4-3)上用于支撑内齿轮的内齿轮支撑板(4-2)；

所述差动轮系机构包括固定在小轴支架轴承(1-4)上的锥齿轮轴(5-8)、位于锥齿轮轴(5-8)上的锥齿轮C(5-7)、与锥齿轮C(5-7)位置相对的锥齿轮A(5-1)及与中间轴(3－1)垂直的锥齿轮套筒(5-10)、位于锥齿轮C(5-7)和锥齿轮A(5-1)中间上方且分别与其啮合的锥齿轮B(5-6)、小系杆(5-2)；所述锥齿轮轴(5-8)通过小轴支架轴承(1-4)固定于小轴支架(1-3)上；所述锥齿轮B(5-6)内设置锥齿轮B轴承(5-5)；所述小系杆(5-2)安装于中间轴(3-1)上，锥齿轮B(5-6)通过锥齿轮B轴(5-9)和螺母(5-4)与小系杆(5-2)相连接；当将锥齿轮套筒(5-10)更换为锥齿轮系杆(5-10*)时，大、小电机同时启动，锥齿轮系杆(5-10*)将带动锥齿轮B与锥齿轮A和锥齿轮B一起转动，三锥齿轮组合成为差动轮系；

所述数显电子计数器包括若干对磁铁、磁感应棒和显示屏，用于分别测量大直齿轮(3-4)、小直齿轮(3-5)、大系杆(3-3)、锥齿轮C(5-7)和小系杆(5-2)的转数。

2.根据权利要求1所述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是,实现以下七种齿轮机构演示，变换六种轮系传动，

1)由两直齿轮构成的一级齿轮定轴传动，传动件包括中间轴(3-1)、套设于中间轴(3-1)上的大直齿轮(3-4)、通过大系杆(3-3)与大直齿轮(3-4)啮合的小直齿轮(3-5)和心轴(3-8)，可计算传动比；

2)在两齿轮基础上增加了内齿轮组件参与传动，包括内齿轮(4-1)、内齿轮底座(4-3)、位于内齿轮底座(4-3)上用于支撑内齿轮(4-1)的内齿轮支撑板(4-2)；三个直齿轮构成的定轴轮系，可计算传动比；

3)将内齿轮(4-1)通过底座板滑轨(1-2)滑动推到大、小两直齿轮处，抽掉小直齿轮处的心轴(3-8)，小直齿轮即成为行星轮，此时由三个直齿轮构成行星轮系，可计算其传动比；

4)可演示由三个锥齿轮和锥齿轮套筒组成的定轴轮系及其传动比；

5)更换锥齿轮套筒(5－10)为锥齿轮系杆(5-10*)，可演示由大、小两电动机同时带动三个锥齿轮构成的差动轮系及其传动比；

6)可演示两直齿轮所组成的定轴轮系和三个锥齿轮差动轮系组成的复合轮系1；

7)可演示三直齿轮组成的行星轮系和三个锥齿轮组成的差动轮系组成的复合轮系2。

3.根据权利要求1所述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述磁铁包括分别位于大联轴器(2-4)上的大直齿轮磁铁(6-7)、位于大系杆(3-3)上的大系杆磁铁(6-4)和位于小直齿轮(3-5)上的小直齿轮磁铁(6-1)，位于锥齿轮C(5-7)上的锥齿轮C磁铁(6-13)和位于小系杆(5-2)上的小系杆磁铁(6-10)；所述磁感应棒包括与所述磁铁分别对应的安装于大轴支架(1-5)上的大直齿轮磁感应棒(6-8)、大系杆磁感应棒(6-5)、小直齿轮磁感应棒(6-2)，位于小轴支架(1-3)上的锥齿轮C磁感应棒(6-14)和小系杆磁感应棒(6-11)；所述显示屏包括与大直齿轮磁感应棒(6-8)连接的大直齿轮显示屏(6-9)、与小直齿轮磁感应棒(6-2)连接的小直齿轮显示屏(6-3)、与大系杆磁感应棒(6-5)连接的大系杆显示屏(6-6)、与锥齿轮C磁感应棒(6-14)连接的锥齿轮C显示屏(6-15)、与小系杆磁感应棒(6-11)相连的小系杆显示屏(6-12)。

4.根据权利要求1所述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述大轴支架(1-5)通过螺栓B(3-9)固定于底座板(1-1)上；小轴支架(1-3)通过螺栓E(5-3)固定在底座板(1-1)上。

5.根据权利要求1所述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述内齿轮支撑板(4-2)用于固定内齿轮(4-1)，通过角钢(4-5)和螺栓D(4-6)与内齿轮底座(4-3)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述内齿轮机构通过底座板滑轨(1-2)移入定轴轮系机构；所述内齿轮底座(4-3)通过螺栓C(4-4)与底座板(1-1)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，所述大电动机(2-3)下方设置大电动机垫块(2-2)；所述小电动机(2-6)下方设置小电动机垫块(2-7)；所述大电动机垫块(2-2)和小电动机垫块(2-7)分别通过螺栓A(2-1)与底座板(1-1)固定。

8.根据权利要求1所述的一种六齿轮复杂轮系可变换教具，其特征是，三直齿轮和锥齿轮材料选择尼龙或铝合金材料制成，所有轴承为滚动轴承，其余部件使用铝合金或碳纤维材料制成。