CN105761604A - 一种多功能模块化行星传动教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能模块化行星传动教具，属于传动机构教具领域。本发明的多功能模块化行星传动教具，包括驱动机构、支撑机构、传动机构和等速输出机构，支撑机构中第一支撑架和第三支撑架与底座可拆卸连接，偏心动力输入轴与第一支撑架通过轴承连接，动力输出轴与第三支撑架通过轴承连接；偏心动力输入轴上设置有偏心轴段，该偏心轴段通过转臂轴承与传动机构中的运动部件连接；所述驱动机构通过偏心动力输入轴带动传动机构中部件转动，传动机构通过等速输出机构把动力传递至动力输出轴。本发明可实现10种少齿差行星传动的演示，结构简单，组合使用方便，可满足当前的课堂教学需求。

Description

一种多功能模块化行星传动教具

技术领域

本发明涉及传动机构教具技术领域，更具体地说，涉及一种多功能模块化行星传动教具。

背景技术

在传统的机械及相关专业课堂教学中，讲解机械传动的基本结构与工作原理时大都通过PPT或视频演示来实现，学生无法真正体会其工作原理与内部运动状态。这种单纯依靠PPT或视频演示的教学模式已经不能满足现在乃至未来课堂教学的需要，因此在机械传动的课堂教学中急需一种演示教具来帮助学生们更好地理解所学的知识。

现有的《机械原理》、《机械设计》等课程教学中，开始采用机械传动教具进行传动演示，但使用的教具仍是传统的渐开线齿轮传动，且类型功能单一。随着现代工业生产对机械装备精度、效率、平稳性等性能要求越来越高，新型机械传动，特别是精密机械传动在诸多领域获得广泛应用，迫切需要在相关课堂教学中引入摆线针轮传动、摆线钢球传动、渐开线少齿差传动等新型机械传动类型，以满足学生未来技术或科研岗位的工作需求。而且这些教具要适应课堂讲解需求，具备方便使用的特点。

中国专利号20151013578.X，公开日2015年6月3日，公开了一份名称为“一种机械原理综合齿轮轮系教具”的专利文件，其包括锥齿轮传动模块、圆柱齿轮传动模块和行星轮系模块三大模块，涵盖了机械原理齿轮章节的相关知识点，并且可以通过调节齿轮底座的位置或可移动式行星轮轴，获得不同的传动比。该发明虽然涉及锥齿轮、圆柱齿轮、行星轮系组合传动，但只能演示传统的渐开线传动，并未涉及摆线针轮传动、摆线钢球传动之类新型传动，传动类型单一，且不能通过重组形成不同的传动机构，传动机构形式单一。

中国专利号201320892315.2，公开日2014年7月2日，公开了一份名称为“复合轮系传动机构演示教具”的专利文件，其包括底板和分别设置在底板上的变齿机构支座、太阳轮支座和齿圈驱动齿轮支座，变齿机构支座通过变齿机构齿轮轴与双联少齿齿轮相连，变齿机构齿轮轴末端通过螺母与行星架连接，行星架均匀连接有三个行星齿轮，其中一个行星齿轮通过行星架连接轴与行星架齿轮固定连接，行星架齿轮与双联少齿齿轮啮合，太阳轮支座通过太阳轮轴与内外齿圈和太阳轮相连，三个行星齿轮同时与内外齿圈内齿和太阳轮啮合，齿圈驱动齿轮支座通过齿圈驱动齿轮轴与齿圈驱动齿轮相连，齿圈驱动齿轮与内外齿圈外齿啮合。该实用新型能够演示周转轮系、差动轮系的运动规律，但仅限传统的渐开线直齿轮传动，传动类型更加单一；虽然增加了差动轮系的功能，但传动机构变化形式过少，无法使用同一教具演示更多的传动机构类型与创新变换原理。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中机械教具功能单一，不便于演示使用的不足，提供了一种多功能模块化行星传动教具，采用摆线钢球传动模块和渐开线传动模块进行传动，并结合浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块5种等速输出机构，可实现2×5＝10种少齿差行星传动的演示，结构简单，组合使用方便，可满足当前的课堂教学需求。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种多功能模块化行星传动教具，包括驱动机构、支撑机构和传动机构，还包括等速输出机构，所述的支撑机构包括底座、第一支撑架、偏心动力输入轴、动力输出轴和第三支撑架，所述第一支撑架和第三支撑架与底座可拆卸连接，偏心动力输入轴与第一支撑架通过轴承连接，动力输出轴与第三支撑架通过轴承连接；所述偏心动力输入轴上设置有偏心轴段，该偏心轴段通过转臂轴承与传动机构中的运动部件连接；所述驱动机构通过偏心动力输入轴带动传动机构中部件转动，传动机构通过等速输出机构把动力传递至动力输出轴。

作为本发明更进一步的改进，所述的传动机构包括摆线钢球传动模块和渐开线传动模块，两者择一使用；所述等速输出机构包括浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块，该等速输出机构中5个模块择一与传动机构配合使用。

作为本发明更进一步的改进，所述的摆线钢球传动模块、渐开线传动模块、浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块的齿形或结构均基于同一偏心距e，该偏心距e为偏心轴段的偏心距。

作为本发明更进一步的改进，所述摆线钢球传动模块包括外摆线盘、钢球组和内摆线盘，所述外摆线盘与第一支撑架上的轴承支盘螺栓连接，内摆线盘与等速输出机构连接；在外摆线盘和内摆线盘的相对面分别刻有外摆线槽和内摆线槽，且外摆线槽和内摆线槽的截面为三角形，通过外摆线槽和内摆线槽之间的钢球组作为中间体传递运动动力。

作为本发明更进一步的改进，所述渐开线传动模块包括固定盘、内齿圈齿轮和行星齿轮，所述固定盘与第一支撑架上的轴承支盘螺栓连接，行星齿轮与等速输出机构连接；在固定盘上同轴设置有内齿圈齿轮，所述行星齿轮和内齿圈齿轮均为渐开线齿轮，通过行星齿轮与内齿圈齿轮的相互啮合传递运动动力。

作为本发明更进一步的改进，所述浮动盘式模块包括浮动盘式输入盘、浮动盘式中间盘、一字槽、浮动盘式输出盘和柱销，所述浮动盘式中间盘上开设有4个互成90°的一字槽，在浮动盘式输入盘和浮动盘式输出盘上均螺纹连接有两个柱销，且同一盘上两个柱销之间成180°，各柱销对应插入一字槽中；使用时浮动盘式输入盘与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，浮动盘式输出盘与动力输出轴螺栓连接。

作为本发明更进一步的改进，所述浮动钢球式模块包括浮动钢球式输入盘、浮动钢球式中间盘、水平槽钢球组、竖直槽钢球组和浮动钢球式输出盘，所述浮动钢球式输入盘与浮动钢球式中间盘相对的一侧均布有4组水平球槽，并在水平球槽中活动设置有水平槽钢球组；所述浮动钢球式中间盘与浮动钢球式输出盘相对的一侧圆周方向均布有4组竖直球槽，在竖直球槽中活动设置有竖直槽钢球组；使用时，浮动钢球式输入盘与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，浮动钢球式输出盘与动力输出轴螺栓连接。

作为本发明更进一步的改进，所述钢球环槽式模块包括钢球环槽式输入盘、环槽传动钢球组和钢球环槽式输出盘，所述钢球环槽式输入盘和钢球环槽式输出盘相对的一侧圆周方向均布有4个环形球槽，该环形球槽的截面为V形，在两个盘之间环形球槽的交错区设置有活动的环槽传动钢球组；使用时，钢球环槽式输入盘与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，钢球环槽式输出盘与动力输出轴螺栓连接。

作为本发明更进一步的改进，所述双锥销式模块包括双锥销式输入盘、输入盘锥销、双锥销式输出盘和输出盘锥销，所述双锥销式输入盘朝向双锥销式输出盘的一侧周向均布有4个输入盘锥销，所述双锥销式输出盘朝向双锥销式输入盘的一侧周向均布有4个输出盘锥销，所述输入盘锥销与输出盘锥销所在圆周的半径相等；使用时，双锥销式输入盘与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，双锥销式输出盘与动力输出轴螺栓连接。

作为本发明更进一步的改进，所述孔销式模块包括孔销式输入盘、输入盘销孔、孔销式输出盘和长柱销，所述孔销式输入盘侧面周向均布有4个圆形的输入盘销孔，在孔销式输出盘朝向孔销式输入盘一侧的周向均布有4个长柱销，所述输入盘销孔与长柱销所在圆周的半径相等；使用时，孔销式输入盘与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，孔销式输出盘与动力输出轴螺栓连接。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种多功能模块化行星传动教具，包括摆线钢球传动模块以及渐开线传动模块，使得在同一基本结构下既能显示传统渐开线传动，又能显示演示精密的摆线钢球传动，在减少成本的同时又能增加演示内容，在结构简单的同时做到功能多样；

(2)本发明的一种多功能模块化行星传动教具，等速输出机构模块包含浮动钢球式模块、浮动盘式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块、孔销式模块5种类型，能够利用同一模型尽可能多地演示不同的等速输出机构，可以增加教具演示的传动种类，而且方便更换；

(3)本发明的一种多功能模块化行星传动教具，传动机构与等速输出机构可任意两两重组形成不同的少齿差行星传动，用较少模块即可实现10种少齿差行星传动，传动类型多样化；此外，传动机构和等速输出机构均基于同一偏心距，使得结构设计更加优化，模块重组更加方便，不会因为偏心距不同而导致重组困难，方便教学使用。

附图说明

图1为本发明中支撑机构的结构示意图；

图2为本发明中摆线钢球-浮动盘式钢球传动内部结构示意图；

图3为本发明中摆线钢球传动模块的结构示意图；

图4a为本发明中摆线钢球传动模块中外摆线槽主视结构示意图；

图4b为本发明中摆线钢球传动模块中外摆线槽侧视结构示意图；

图5a为本发明中摆线钢球传动模块中内摆线槽主视结构示意图；

图5b为本发明中摆线钢球传动模块中内摆线槽侧视结构示意图；

图6为本发明中渐开线-钢球环槽式传动外部结构示意图；

图7为本发明中渐开线-钢球环槽式传动内部结构示意图；

图8为本发明中渐开线传动模块的内部结构示意图；

图9为本发明中浮动盘式模块的内部结构示意图；

图10为本发明中浮动盘式中间盘上一字槽的结构示意图；

图11为本发明中浮动钢球式模块的内部结构示意图；

图12为本发明中钢球环槽式模块的内部结构示意图；

图13为本发明中双锥销式模块的内部结构示意图；

图14为本发明中孔销式模块的内部结构示意图。

示意图中的标号说明：101、底座；102、底座滑轨；103、第一支撑架；104、轴承支盘；105、偏心动力输入轴；106、第一连接螺栓；107、转臂轴承；108、连接轴承；109、第二连接螺栓；110、动力输出轴；111、第二支撑架；112、第三支撑架；201、外摆线盘；202、钢球组；203、内摆线盘；204、连接螺纹孔；205、外摆线槽；206、内摆线槽；301、固定盘；302、内齿圈齿轮；303、行星齿轮；304、连接螺纹孔；401、浮动盘式输入盘；402、沉头螺栓孔；403、浮动盘式中间盘；404、一字槽；405、浮动盘式输出盘；406、柱销；407、连接螺栓孔；501、浮动钢球式输入盘；502、沉头螺栓孔；503、浮动钢球式中间盘；504、水平槽钢球组；505、竖直球槽；506、竖直槽钢球组；507、浮动钢球式输出盘；508、连接螺栓孔；601、钢球环槽式输入盘；602、沉头螺栓孔；603、环槽传动钢球组；604、环形球槽；605、钢球环槽式输出盘；606、连接螺栓孔；701、双锥销式输入盘；702、沉头螺栓孔；703、输入盘锥销；704、双锥销式输出盘；705、输出盘锥销；706、连接螺栓孔；801、孔销式输入盘；802、沉头螺栓孔；803、输入盘销孔；804、孔销式输出盘；805、长柱销；806、连接螺栓孔。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种多功能模块化行星传动教具，包括驱动机构、支撑机构、传动机构和等速输出机构，其中，支撑机构包括底座101、第一支撑架103、偏心动力输入轴105、动力输出轴110和第三支撑架112，所述第一支撑架103和第三支撑架112与底座101可拆卸连接。具体地，在底座101上表面设置有底座滑轨102，相应地在第一支撑架103和第三支撑架112下表面设置有滑槽，通过底座滑轨102与滑槽的配合来安装支撑机构和传动结构，使用时方便拆卸，便于教学使用时的更换。

此外，为了结构的稳定性，还可以安装第二支撑架111，利用第二支撑架111与第三支撑架112共同支撑动力输出轴110，本发明中没有特备限制。

偏心动力输入轴105与第一支撑架103通过轴承连接，该轴承设置在第一支撑架103的轴承支盘104中，以便偏心动力输入轴105可自由转动；驱动机构设置在偏心动力输入轴105的左侧，该驱动机构中设有电机，电机的动力输出轴与偏心动力输入轴105相连，用于提供运动动力。动力输出轴110与第三支撑架112通过轴承连接，且偏心动力输入轴105的右侧轴尾通过连接轴承108与动力输出轴110连接。由于在进行模块更换时需要不断拆卸动力输出轴110，因此偏心动力输入轴105与连接轴承108之间为间隙配合，以方便拆卸需要，同时能够满足对偏心动力输入轴105的支撑需求。

本发明偏心动力输入轴105上设置有偏心轴段，该偏心轴段通过转臂轴承107与传动机构中的运动部件连接，驱动机构通过偏心动力输入轴105带动传动机构中部件转动，传动机构通过等速输出机构把动力传递至动力输出轴110。

本发明中的传动机构包括摆线钢球传动模块和渐开线传动模块，使用时两者择一安装使用；等速输出机构包括浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块，该等速输出机构中5个模块择一与传动机构配合使用。将传动机构与等速输出机构两两任意配对组合，可实现2×5＝10种少齿差行星传动的演示，包括摆线钢球-浮动盘式少齿差行星传动、摆线钢球-浮动钢球式少齿差行星传动、摆线钢球-钢球环槽式少齿差行星传动、摆线钢球-双锥销式少齿差行星传动、摆线钢球-孔销式少齿差行星传动；渐开线-浮动盘式少齿差行星传动、渐开线-浮动钢球式少齿差行星传动、渐开线-钢球环槽式少齿差行星传动、渐开线-双锥销式少齿差行星传动、渐开线-孔销式少齿差行星传动。在模块重组过程中，将需要更换的模块连同支撑架一同移出，不需更换的组件保持不动，新的模块装上后再将其连同支撑架一起装上导轨。

需要说明的是，为了适应同一支撑机构，方便不同模块的更换使用，摆线钢球传动模块、渐开线传动模块、浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块的齿形或结构均基于同一偏心距e，该偏心距e为偏心轴段的偏心距。具体的，在偏心轴段的偏心距为e时，则

摆线钢球传动模块中，外摆线盘201上外摆线槽205的齿形方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_1=z_0\frac{e}{2K}cos{\mathrm{\θ}}_1-\frac{e}{2}cos\left(z_0{\mathrm{\θ}}_1\right)\\ y_1=z_0\frac{e}{2K}\sin {\mathrm{\θ}}_1-\frac{e}{2}\sin \left(z_0{\mathrm{\θ}}_1\right)\end{array}\right.$

式中Z₀——钢球数；

e——偏心轴偏心距；

K——短幅系数；

θ₁——外摆线基圆上被滚过的弧长对应的圆心角，称为外摆线生成角；

摆线钢球传动模块中，内摆线盘203上内摆线槽206的齿形方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_2=z_0\frac{e}{2K}cos{\mathrm{\θ}}_2+\frac{e}{2}cos\left(z_0{\mathrm{\θ}}_2\right)\\ y_2=z_0\frac{e}{2K}sin{\mathrm{\θ}}_2-\frac{e}{2}sin\left(z_0{\mathrm{\θ}}_2\right)\end{array}\right.$

式中θ₂——内摆线基圆上被滚过的弧长对应的圆心角，称为内摆线生成角；其他参数与外摆线槽齿形方程中含义相同。

在渐开线传动模块中，内齿圈齿轮302与行星齿轮303的齿形参数为：

$e=\frac{m(z_2-z_1)}{2}$

式中Z₁——渐开线行星齿轮齿数；

Z₂——渐开线内齿圈齿数；

m——模数。

偏心距e是摆线钢球传动模块齿形的主要影响因素。偏心距e确定，再选定短幅系数、传动比，外摆线槽205、内摆线槽206的齿形方程基本确定，摆线钢球传动模块结构尺寸就基本确定。其结构尺寸依赖偏心距e。

相同的偏心距e是渐开线传动模块设计的基础，保证了其结构尺寸与摆线钢球传动模块基本相同；同时在与摆线钢球传动模块相同的位置进行定位及使用同一转臂轴承107，即能在不改变其它零件条件下实现完全替换摆线钢球传动模块，保证结构一致。

所有的等速输出机构模块设计均基于同一偏心距e，所有等速输出机构模块尺寸基本相同，同时所有的螺栓连接定位都相同，所有螺栓粗细相同，保证了能够实现快速更换等速输出机构模块；更换时无需改变其他机构，保证结构一致。

等速输出机构传动原理分为两种，一种是利用两个移动副的回转导杆机构两导杆瞬时角速度相等的原理设计的，其中两导杆相互垂直，包括浮动盘式模块、浮动钢球式模块；另一种是利用平行双曲柄机构两曲柄瞬时角速度相等的原理设计的，包括钢球环槽式模块、双锥销式模块、孔销式模块。二者作用都是在两平行轴之间实现传动比为1的等速传递。

第一种原理以浮动钢球式模块为例，参看图11，浮动钢球式输入盘501与浮动钢球式输出盘507分别相当于转块a、转块b，偏心距e为两个转块回转中心间的距离，浮动钢球式中间盘503同时与水平槽钢球组504和竖直槽钢球组506组成的两个移动副分别等效于回转导杆机构中的两个移动副；当浮动钢球式输入盘501转动时，相当于转块a转动，推动两导杆及转块b以相同的角速度转动，转块a转速由转块b等速输出，即浮动钢球式输入盘501转速由浮动钢球式输出盘507等速输出。

第二种原理以孔销式等速输出模块为例，参看图14，长柱销805的中心与输出盘销孔803的中心距离等于偏心轴偏心距e，同时行星盘(包括内摆线盘203、行星齿轮303)中心与动力输出轴110中心距离也等于偏心轴偏心距e，这样四个中心构成了平行双曲柄机构，即能实现等速输出。

浮动盘式模块中，浮动盘式中间盘403相对于浮动盘式输入盘401及浮动盘式输出盘405的最大行程为偏心距e，为了防止运行过程中柱销406脱离浮动盘式中间盘403上的一字槽404，以及防止运动过程中出现卡死，一字槽404的长度须大于e；浮动钢球式模块中浮动钢球式中间盘501相对于浮动钢球式输入盘501及浮动钢球式输出盘507的最大行程为偏心距e，钢球最大行程也为偏心距e，同时考虑加工制造误差，防止卡死，水平球槽和竖直球槽的长度均要大于e；在钢球环槽式模块中，钢球环槽式输入盘601与钢球环槽式输出盘偏心距为e，为了实现等速输出即形成平行双曲柄机构，环形球槽604与钢球中心距为偏心距e/2，环形球槽604槽底呈90度，故槽深h也为e/2，根据槽深条件钢球环槽传动钢球组603中钢球的直径可取在双锥销式模块中，为了实现等速输出即形成平行双曲柄机构，输入盘锥销703与输出盘锥销705中心距应为e，同时锥销头为锥形，故需保证锥销的平均直径为e；在孔销式模块中，为了实现等速输出即形成平行双曲柄机构，输入盘销孔803与长柱销805中心距为e，即输入盘销孔803直径比长柱销805直径大2e。

参看图2、图3、图4a、图4b、图5a、图5b，本发明中的摆线钢球传动模块包括外摆线盘201、钢球组202和内摆线盘203，在外摆线盘201和内摆线盘203的相对面分别刻有外摆线槽205和内摆线槽206，且外摆线槽205和内摆线槽206的截面为三角形，外摆线槽205的齿形方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_1=z_0\frac{e}{2K}cos{\mathrm{\θ}}_1-\frac{e}{2}cos\left(z_0{\mathrm{\θ}}_1\right)\\ y_1=z_0\frac{e}{2K}sin{\mathrm{\θ}}_1-\frac{e}{2}sin\left(z_0{\mathrm{\θ}}_1\right)\end{array}\right.$

内摆线槽206的齿形方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_2=z_0\frac{e}{2K}cos{\mathrm{\θ}}_2+\frac{e}{2}cos\left(z_0{\mathrm{\θ}}_2\right)\\ y_2=z_0\frac{e}{2K}sin{\mathrm{\θ}}_2-\frac{e}{2}\sin \left(z_0{\mathrm{\θ}}_2\right)\end{array}\right.$

式中Z₀——钢球数；

e——偏心轴偏心距；

K——短幅系数；

θ₁——外摆线基圆上被滚过的弧长对应的圆心角，称为外摆线生成角；

θ₂——内摆线基圆上被滚过的弧长对应的圆心角，称为内摆线生成角。

在外摆线槽205和内摆线槽206之间设置有钢球组202，该钢球组202作为中间体传递运动动力。使用时，第一连接螺栓106穿过轴承支盘104的螺栓孔与外摆线盘201上的螺纹孔配合，使外摆线盘201与轴承支盘104相固定，内摆线盘203的内孔与转臂轴承107间隙配合，内摆线盘203上设置有连接螺纹孔204，该连接螺纹孔204用于连接等速输出机构中的部件。

参看图6、图7、图8，本发明中渐开线传动模块包括固定盘301、内齿圈齿轮302和行星齿轮303，在固定盘301上同轴设置有内齿圈齿轮302，行星齿轮303和内齿圈齿轮302均为渐开线齿轮，内齿圈齿轮302与行星齿轮303的齿形参数为：

$e=\frac{m(z_2-z_1)}{2}$

式中Z₁——渐开线行星齿轮齿数；

Z₂——渐开线内齿圈齿数；

m——模数。

通过行星齿轮303与内齿圈齿轮302的相互啮合传递运动动力。使用时，第一连接螺栓106穿过轴承支盘104的螺栓孔与固定盘301上的螺纹孔配合，使固定盘301、与轴承支盘104相固定，行星齿轮303的内孔与转臂轴承107间隙配合，行星齿轮303上设置有连接螺纹孔304，该连接螺纹孔304用于连接等速输出机构中的部件。

参看图9、图10，本发明中浮动盘式模块包括浮动盘式输入盘401、浮动盘式中间盘403、一字槽404、浮动盘式输出盘405和柱销406，浮动盘式中间盘403上开设有4个互成90°的一字槽404，在浮动盘式输入盘401和浮动盘式输出盘405上均螺纹连接有两个柱销406，且同一盘上两个柱销406之间成180°，即位于同一径向线上，各柱销406对应插入一字槽404中，并保证浮动盘式中间盘403上的一字槽404的长度大于e，避免发生干涉而无法运动。使用时，浮动盘式输入盘401上设置有沉头螺栓孔402，螺栓穿过该沉头螺栓孔402与传动机构中的连接螺纹孔螺纹连接，即与连接螺纹孔204或连接螺纹孔304连接；浮动盘式输出盘405上设置有连接螺栓孔407，连接螺栓穿过该连接螺栓孔407与动力输出轴110上的第二连接螺栓109螺纹连接。

参看图11，本发明的浮动钢球式模块包括浮动钢球式输入盘501、浮动钢球式中间盘503、水平槽钢球组504、竖直槽钢球组506和浮动钢球式输出盘507，所述浮动钢球式输入盘501与浮动钢球式中间盘503相对的一侧均布有4组水平球槽，并在水平球槽中活动设置有水平槽钢球组504；所述浮动钢球式中间盘503与浮动钢球式输出盘507相对的一侧圆周方向均布有4组竖直球槽505，在竖直球槽505中活动设置有竖直槽钢球组506，且水平球槽和竖直球槽的长度大于e；使用时，浮动钢球式输入盘501上设置有沉头螺栓孔502，螺栓穿过该沉头螺栓孔502与传动机构中的连接螺纹孔螺纹连接，即与连接螺纹孔204或连接螺纹孔304连接；浮动钢球式输出盘507上设置有连接螺栓孔508，连接螺栓穿过该连接螺栓孔508与动力输出轴110上的第二连接螺栓109螺纹连接。

参看图12，本发明的钢球环槽式模块包括钢球环槽式输入盘601、环槽传动钢球组603和钢球环槽式输出盘605，钢球环槽式输入盘601和钢球环槽式输出盘605相对的一侧圆周方向均布有4个环形球槽604，该环形球槽604的截面为V形，V形结构的开口角为90度，且环槽传动钢球组603中钢球的直径为在两个盘之间的环形球槽604的交错区设置有活动的环槽传动钢球组603；使用时，钢球环槽式输入盘601设置有沉头螺栓孔602，螺栓穿过该沉头螺栓孔602与传动机构中的连接螺纹孔螺纹连接，即与连接螺纹孔204或连接螺纹孔304连接；钢球环槽式输出盘605上设置有连接螺栓孔606，连接螺栓穿过该连接螺栓孔606与动力输出轴110上的第二连接螺栓109螺纹连接。

参看图13，本发明的双锥销式模块包括双锥销式输入盘701、输入盘锥销703、双锥销式输出盘704和输出盘锥销705，所述双锥销式输入盘701朝向双锥销式输出盘704的一侧周向均布有4个输入盘锥销703，所述双锥销式输出盘704朝向双锥销式输入盘701的一侧周向均布有4个输出盘锥销705，所述输入盘锥销703与输出盘锥销705所在圆周的半径相等，且锥销的平均直径为e，即锥形段的直径均差为e。使用时，双锥销式输入盘701设置有沉头螺栓孔702，螺栓穿过该沉头螺栓孔702与传动机构中的连接螺纹孔螺纹连接，即与连接螺纹孔204或连接螺纹孔304连接；双锥销式输出盘704上设置有连接螺栓孔706，连接螺栓穿过该连接螺栓孔706与动力输出轴110上的第二连接螺栓109螺纹连接。

参看图14，本发明的孔销式模块包括孔销式输入盘801、输入盘销孔803、孔销式输出盘804和长柱销805，孔销式输入盘801侧面周向均布有4个圆形的输入盘销孔803，在孔销式输出盘804朝向孔销式输入盘801一侧的周向均布有4个长柱销805，所述输入盘销孔803与长柱销805所在圆周的半径相等，且输入盘销孔与长柱销的直径差为2e，两者相互配合传动。使用时，孔销式输入盘801设置有沉头螺栓孔802，螺栓穿过该沉头螺栓孔802与传动机构中的连接螺纹孔螺纹连接，即与连接螺纹孔204或连接螺纹孔304连接；孔销式输出盘804上设置有连接螺栓孔806，连接螺栓穿过该连接螺栓孔806与动力输出轴110上的第二连接螺栓109螺纹连接。

以上实施例中的个方案可以相互组合使用，以摆线钢球-浮动盘式钢球少齿差行星传动模块的使用为例，参看图2，第一连接螺栓106穿过轴承支盘104的螺栓孔与外摆线盘201上的螺纹孔配合，使外摆线盘201与轴承支盘104相固定；内摆线盘203上设置有连接螺纹孔204，浮动盘式输入盘401上设置有沉头螺栓孔402，螺栓穿过沉头螺栓孔402与连接螺纹孔204螺纹连接，则动力可通过浮动盘式输入盘401传递到等速输出机构中；浮动盘式输出盘405上设置有连接螺栓孔407，连接螺栓穿过该连接螺栓孔407与动力输出轴110上的第二连接螺栓109螺纹连接。通过驱动机构中的电机带动偏心动力输入轴105转动，偏心轴段同步转动，由于内摆线盘203的内孔通过转臂轴承107与偏心轴段配合，偏心轴段的偏心运动带动内摆线盘203作行星运动，内摆线盘203推动钢球组202运动，由于钢球组202受到外摆线盘201上外摆线槽的约束，反推内摆线盘203以较低的自转角速度运动，内摆线盘203的自转运动通过浮动盘式输入盘401传递到浮动盘式中间盘403，通过一字槽404与柱销406的配合使运动等速传递到浮动盘式输出盘405，进而带动动力输出轴110匀速转动，完成教学演示。

参看图7，在使用渐开线-钢球环槽式少齿差行星传动演示时，第一连接螺栓106穿过轴承支盘104的螺栓孔与固定盘301上的螺纹孔配合，使固定盘301与轴承支盘104相固定；行星齿轮303上设置有连接螺纹孔304，钢球环槽式输入盘601上设置有沉头螺栓孔602，螺栓穿过沉头螺栓孔602与连接螺纹孔304螺纹连接，则动力可通过钢球环槽式输入盘601传递到等速输出机构中；钢球环槽式输出盘605上设置有连接螺栓孔606，连接螺栓穿过该连接螺栓孔606与动力输出轴110上的第二连接螺栓109螺纹连接。通过驱动机构中的电机带动偏心动力输入轴105转动，偏心轴段同步转动，由于行星齿轮303的内孔通过转臂轴承107与偏心轴段配合，偏心轴段的偏心运动带动行星齿轮303作行星运动，由于受到内齿圈齿轮302的约束，内齿圈齿轮302反推行星齿轮303以较低的自转角速度运动；行星齿轮303的自转运动通过钢球环槽式输入盘601上环形球槽604与环槽传动钢球组603的配合使运动等速传递到钢球环槽式输出盘605，进而带动动力输出轴110匀速转动，完成教学演示。

本发明采用摆线钢球传动模块和渐开线传动模块进行传动，并结合浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块5种等速输出机构，可实现2×5＝10种少齿差行星传动的演示，结构简单，组合使用方便，可满足当前的课堂教学需求。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能模块化行星传动教具，包括驱动机构、支撑机构和传动机构，其特征在于：还包括等速输出机构，所述的支撑机构包括底座(101)、第一支撑架(103)、偏心动力输入轴(105)、动力输出轴(110)和第三支撑架(112)，所述第一支撑架(103)和第三支撑架(112)与底座(101)可拆卸连接，偏心动力输入轴(105)与第一支撑架(103)通过轴承连接，动力输出轴(110)与第三支撑架(112)通过轴承连接；所述偏心动力输入轴(105)上设置有偏心轴段，该偏心轴段通过转臂轴承(107)与传动机构中的运动部件连接；所述驱动机构通过偏心动力输入轴(105)带动传动机构中部件转动，传动机构通过等速输出机构把动力传递至动力输出轴(110)。

2.根据权利要求1所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述的传动机构包括摆线钢球传动模块和渐开线传动模块，两者择一使用；所述等速输出机构包括浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块，该等速输出机构中5个模块择一与传动机构配合使用。

3.根据权利要求2所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述的摆线钢球传动模块、渐开线传动模块、浮动盘式模块、浮动钢球式模块、钢球环槽式模块、双锥销式模块和孔销式模块的齿形或结构均基于同一偏心距e，该偏心距e为偏心轴段的偏心距。

4.根据权利要求3所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述摆线钢球传动模块包括外摆线盘(201)、钢球组(202)和内摆线盘(203)，所述外摆线盘(201)与第一支撑架(103)上的轴承支盘(104)螺栓连接，内摆线盘(203)与等速输出机构连接；在外摆线盘(201)和内摆线盘(203)的相对面分别刻有外摆线槽(205)和内摆线槽(206)，且外摆线槽(205)和内摆线槽(206)的截面为三角形，通过外摆线槽(205)和内摆线槽(206)之间的钢球组(202)作为中间体传递运动动力。

5.根据权利要求3所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述渐开线传动模块包括固定盘(301)、内齿圈齿轮(302)和行星齿轮(303)，所述固定盘(301)与第一支撑架(103)上的轴承支盘(104)螺栓连接，行星齿轮(303)与等速输出机构连接；在固定盘(301)上同轴设置有内齿圈齿轮(302)，所述行星齿轮(303)和内齿圈齿轮(302)均为渐开线齿轮，通过行星齿轮(303)与内齿圈齿轮(302)的相互啮合传递运动动力。

6.根据权利要求3所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述浮动盘式模块包括浮动盘式输入盘(401)、浮动盘式中间盘(403)、一字槽(404)、浮动盘式输出盘(405)和柱销(406)，所述浮动盘式中间盘(403)上开设有4个互成90°的一字槽(404)，在浮动盘式输入盘(401)和浮动盘式输出盘(405)上均螺纹连接有两个柱销(406)，且同一盘上两个柱销(406)之间成180°，各柱销(406)对应插入一字槽(404)中；使用时浮动盘式输入盘(401)与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，浮动盘式输出盘(405)与动力输出轴(110)螺栓连接。

7.根据权利要求3所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述浮动钢球式模块包括浮动钢球式输入盘(501)、浮动钢球式中间盘(503)、水平槽钢球组(504)、竖直槽钢球组(506)和浮动钢球式输出盘(507)，所述浮动钢球式输入盘(501)与浮动钢球式中间盘(503)相对的一侧均布有4组水平球槽，并在水平球槽中活动设置有水平槽钢球组(504)；所述浮动钢球式中间盘(503)与浮动钢球式输出盘(507)相对的一侧圆周方向均布有4组竖直球槽(505)，在竖直球槽(505)中活动设置有竖直槽钢球组(506)；使用时，浮动钢球式输入盘(501)与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，浮动钢球式输出盘(507)与动力输出轴(110)螺栓连接。

8.根据权利要求3所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述钢球环槽式模块包括钢球环槽式输入盘(601)、环槽传动钢球组(603)和钢球环槽式输出盘(605)，所述钢球环槽式输入盘(601)和钢球环槽式输出盘(605)相对的一侧圆周方向均布有4个环形球槽(604)，该环形球槽(604)的截面为V形，在两个盘之间环形球槽(604)的交错区设置有活动的环槽传动钢球组(603)；使用时，钢球环槽式输入盘(601)与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，钢球环槽式输出盘(605)与动力输出轴(110)螺栓连接。

9.根据权利要求3所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述双锥销式模块包括双锥销式输入盘(701)、输入盘锥销(703)、双锥销式输出盘(704)和输出盘锥销(705)，所述双锥销式输入盘(701)朝向双锥销式输出盘(704)的一侧周向均布有4个输入盘锥销(703)，所述双锥销式输出盘(704)朝向双锥销式输入盘(701)的一侧周向均布有4个输出盘锥销(705)，所述输入盘锥销(703)与输出盘锥销(705)所在圆周的半径相等；使用时，双锥销式输入盘(701)与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，双锥销式输出盘(704)与动力输出轴(110)螺栓连接。

10.根据权利要求3所述的一种多功能模块化行星传动教具，其特征在于：所述孔销式模块包括孔销式输入盘(801)、输入盘销孔(803)、孔销式输出盘(804)和长柱销(805)，所述孔销式输入盘(801)侧面周向均布有4个圆形的输入盘销孔(803)，在孔销式输出盘(804)朝向孔销式输入盘(801)一侧的周向均布有4个长柱销(805)，所述输入盘销孔(803)与长柱销(805)所在圆周的半径相等；使用时，孔销式输入盘(801)与传动机构中的动力输出部件螺栓连接，孔销式输出盘(804)与动力输出轴(110)螺栓连接。