CN110033692A - 一种行星齿轮机构运动教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星齿轮机构运动教学装置，包括底座、壳体以及行星齿轮机构，行星齿轮机构包括同轴并排设置地基础行星齿轮组和至少一个叠加行星齿轮组；叠加行星架包括分别位于叠加行星轮两侧的叠加动力输出板和叠加支撑板，叠加动力输出板的内孔上具有与临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮相匹配的内齿；基础中心齿轮和叠加中心齿轮的中部沿轴向贯通设置有形状完全一致的正多边形内孔，正多边形内孔内同轴设置有一根可轴向移动的输入轴，输入轴上具有与正多边形内孔相匹配的正多边形凸块。本发明具有结构设计巧妙，能够进行多级行星齿轮切换，速比可变；有利于学生对理论教学的理解，激发学生求知欲与创新意识，从而提高教学质量等优点。

Description

一种行星齿轮机构运动教学装置

技术领域

本发明涉及教学器具技术领域，特别的涉及一种行星齿轮机构运动教学装置。

背景技术

行星齿轮（Epicyclic Gearing）是齿轮结构的一种，通常由一个或者多个外部齿轮围绕着一个中心齿轮旋转，就像行星绕著太阳公转一样，因而得名。除此之外，行星齿轮在最外部通常还有一个内齿圈，用来贴合行星齿轮绕行的轨迹。

行星齿轮传动与普通齿轮传动相比，具有许多独特优点。最显著的特点是在传递动力时可以进行功率分流，并且输入轴和输出轴处在同一水平线上。所以行星齿轮传动现已被广泛应用于各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。尤其是因其具有“高载荷、大传动比”的特点而在飞行器和车辆（特别是重型车辆）中得到大量应用。

行星齿轮传动结构相对普通齿轮传动结构复杂，在进行行星齿轮教学时，为使学生能够更直观地理解行星齿轮传动的特点，除了要进行理论教学外，还需要进行实训教学，现有的行星齿轮传动教具大多为速比固定的一级行星齿轮传动，虽然能够通过输入输出的速比理解其传动特点，但无法让学生产生更加深刻的思考，使得教学质量不高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计巧妙，能够进行多级行星齿轮切换，速比可变，拆装方便，有利于学生对理论教学的理解，激发学生求知欲与创新意识，更让有探索精神的学生独立思考，提高教学质量的行星齿轮机构运动教学装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，包括底座、安装在底座上的壳体以及安装在所述壳体内的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括同轴并排设置地基础行星齿轮组和至少一个叠加行星齿轮组；所述基础行星齿轮组包括基础中心齿轮和安装在基础行星架上的基础行星轮，所述基础行星轮与所述基础中心齿轮相啮合；所述叠加行星齿轮组包括叠加中心齿轮和安装在叠加行星架上的叠加行星轮，所述叠加行星轮与所述叠加中心齿轮相啮合；所述壳体整体呈圆筒状，且轴向上的一侧为完全开放的敞口，并安装有透明盖板；所述壳体的内壁上具有与所述基础行星轮和叠加行星轮均相啮合的内齿，使所述基础行星轮和叠加行星轮均能够沿所述壳体的内壁运动；所述基础行星齿轮组位于所述叠加行星齿轮组朝向所述敞口的一侧；所述叠加行星架包括分别位于所述叠加行星轮两侧的叠加动力输出板和叠加支撑板，所述叠加动力输出板和叠加支撑板均呈圆环状；所述叠加动力输出板位于靠近敞口的一侧，且内孔上具有与临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮相匹配的内齿，所述叠加动力输出板的内齿配合地套在该临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮上，使所述动力输出板所在的叠加行星架能够随该临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮一同转动；所述基础行星架包括分别位于所述基础行星轮两侧的基础动力输出板和基础支撑板，所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮的中部沿轴向贯通设置有形状完全一致的正多边形内孔，所述正多边形内孔内同轴设置有一根可轴向移动的输入轴，所述输入轴上具有与所述正多边形内孔相匹配的正多边形凸块，所述正多边形凸块的轴向长度小于所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮的长度；所述输入轴穿过所述输出套。

采用上述结构，由于正多边形凸块的轴向长度小于基础中心齿轮和叠加中心齿轮的长度，使得正多边形凸块可以只与其中一个基础中心齿轮或叠加中心齿轮的正多边形内孔，带动其与输入轴一同转动；当正多边形凸块与基础中心齿轮相匹配时，输入轴转动带动基础中心齿轮转动，进而使基础行星轮公转带动基础行星架一同转动，基础行星架的基础动力输出板通过输出套输出，这样可以实现一级行星齿轮传动的模拟教学。而当正多边形凸块与其中一个叠加中心齿轮相匹配时，输入轴转动带动叠加中心齿轮转动，进而使叠加行星轮公转带动叠加行星架一同转动，叠加行星架的叠加动力输出板通过内齿与临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮相配合，从而带动临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮，进行下一级的行星齿轮组运动，最终将动力从输出套输出，这样可以实现多级行星齿轮传动的模拟教学，通过不同级别的组合，可以激发学生的自主思考，从而提高教学的质量；另外，通过透明盖板还可以观察到内部行星齿轮的运动状态。

进一步的，所述正多边形凸块位于所述输入轴的中部，使所述正多边形凸块与所述基础中心齿轮相配合时，所述输入轴朝向所述壳体内的一端仍然穿过位于最内侧的所述叠加行星齿轮组；所述壳体背离所述敞口的一侧具有与所述输入轴同轴设置的通孔，所述壳体上安装有螺旋配合的顶压装置，使所述顶压装置转动时能够沿轴向移动，所述顶压装置穿过所述通孔并抵接在所述输入轴上。

这样，通过旋转顶压装置，可以推动输入轴沿轴向移动，从而使多边形凸块与不同的基础中心齿轮或叠加中心齿轮配合，从而实现不同级数的传动。

进一步的，所述输出套的内孔背离所述壳体的一侧具有向内突出形成的台阶孔，所述输入轴可滑动地穿过所述台阶孔；所述输入轴上具有沿径向突出设置的限位凸台，所述限位凸台位于所述输出套的内孔内，所述限位凸台和所述台阶孔的台阶之间安装有弹簧，使所述输入轴朝向所述壳体内的一端始终抵接在所述顶压装置上。

这样，通过弹簧的弹力和顶压装置的定位，使得输入轴在转动过程中保持轴向位置不变。而且在转动顶压装置调节输入轴位置时，也可以利用弹簧的作用，实现输入轴复位。

进一步的，所述顶压装置包括顶板和旋盖，所述壳体的通孔内具有沿孔壁的周向呈螺旋设置的螺旋台阶，所述螺旋台阶沿所述通孔的周向均布有多个，所述顶板上具有沿所述通孔的径向延伸形成的支撑块，所述支撑块与所述螺旋台阶一一对应设置，并可相对滑动地与所述螺旋台阶相贴；所述旋盖可转动地罩扣在所述壳体的通孔外，所述旋盖内具有多个平行于所述输入轴设置的导向柱，所述导向柱由所述壳体的通孔穿入所述壳体；所述顶板上具有与所述导向柱对应设置的缺口，所述导向柱穿过所述缺口，所述导向柱在所述通孔周向上的两侧均与所述缺口相接触，使所述顶板能够与所述旋盖同步转动。

进一步的，所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮朝向所述壳体内的一侧均具有沿径向向外突出形成的轴肩，所述轴肩的外径略大于所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮的大径。

进一步的，所述正多边形内孔和所述正多边形凸块在轴向上的投影均为正六边形。

进一步的，所述输入轴上设置有卡簧槽，所述限位凸台为安装在所述卡簧槽上的卡簧。

进一步的，所述输出套包括中心输出齿轮和压圈，所述中心输出齿轮朝向所述壳体内的一端具有沿径向向外突出形成的输出齿轴肩，所述输出齿轴肩与所述中心输出齿轮上的轮齿相衔接；所述基础动力输出板的内孔上具有与所述中心输出齿轮相匹配的内齿，并套装在所述中心输出齿轮上；所述压圈穿过所述透明盖板，并通过螺栓固定安装在所述中心输出齿轮朝外的一端上。

综上所述，本发明具有结构设计巧妙，能够进行多级行星齿轮切换，速比可变，有利于激发学生的独立思考，提高教学质量等优点。

附图说明

图1为一种行星齿轮机构运动教学装置的结构示意图。

图2为基础中心齿轮（叠加中心齿轮）的结构示意图。

图3为基础动力输出板（叠加动力输出板）的结构示意图。

图4为输入轴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1~图4所示，一种行星齿轮机构运动教学装置，包括底座1、安装在底座1上的壳体2以及安装在所述壳体2内的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括同轴并排设置的基础行星齿轮组3和至少一个叠加行星齿轮组4；所述基础行星齿轮组3包括基础中心齿轮31和安装在基础行星架32上的基础行星轮33，所述基础行星轮33与所述基础中心齿轮31相啮合；所述叠加行星齿轮组4包括叠加中心齿轮41和安装在叠加行星架42上的叠加行星轮43，所述叠加行星轮43与所述叠加中心齿轮41相啮合；所述壳体2整体呈圆筒状，且轴向上的一侧为完全开放的敞口，并安装有透明盖板5；所述壳体2的内壁上具有与所述基础行星轮33和叠加行星轮43均相啮合的内齿，使所述基础行星轮33和叠加行星轮43均能够沿所述壳体2的内壁运动；所述基础行星齿轮组3位于所述叠加行星齿轮组4朝向所述敞口的一侧；所述叠加行星架42包括分别位于所述叠加行星轮43两侧的叠加动力输出板和叠加支撑板，所述叠加动力输出板和叠加支撑板均呈圆环状；所述叠加动力输出板位于靠近敞口的一侧，且内孔上具有与临近的基础中心齿轮相匹配的内齿，所述叠加动力输出板的内齿配合地套在该临近的基础中心齿轮上，使所述动力输出板所在的叠加行星架42能够随该临近的基础中心齿轮一同转动；所述基础行星架32包括分别位于所述基础行星轮33两侧的基础动力输出板和基础支撑板，所述基础动力输出板上连接有穿过所述透明盖板5的输出套8；所述基础中心齿轮31和叠加中心齿轮41的中部沿轴向贯通设置有形状完全一致的正多边形内孔，所述正多边形内孔内同轴设置有一根可轴向移动的输入轴6，所述输入轴上具有与所述正多边形内孔相匹配的正多边形凸块，所述正多边形凸块的轴向长度小于所述基础中心齿轮31和叠加中心齿轮41的长度；所述输入轴穿过所述输出套8，所述基础支撑板和叠加支撑板中心孔直径均大于基础中心齿轮31和叠加中心中心齿轮41的大径。

采用上述结构，由于正多边形凸块的轴向长度小于基础中心齿轮和叠加中心齿轮的长度，使得正多边形凸块可以只与其中一个基础中心齿轮或叠加中心齿轮的正多边形内孔，带动其与输入轴一同转动；当正多边形凸块与基础中心齿轮相匹配时，输入轴转动带动基础中心齿轮转动，进而使基础行星轮公转带动基础行星架一同转动，基础行星架的基础动力输出板通过输出套8输出，这样可以实现一级行星齿轮传动的模拟教学。而当正多边形凸块与其中一个叠加中心齿轮相匹配时，输入轴转动带动叠加中心齿轮转动，进而使叠加行星轮公转带动叠加行星架一同转动，叠加行星架的叠加动力输出板通过内齿与临近的基础中心齿轮相配合，从而带动临近的基础中心齿轮，进行下一级的行星齿轮组运动，最终将动力从输出套8输出，这样可以实现多级行星齿轮传动的模拟教学，通过不同级别的组合，可以激发学生的自主思考，从而提高教学的质量；另外，通过透明盖板还可以观察到内部行星齿轮的运动状态。

实施时，所述正多边形凸块位于所述输入轴6的中部，使所述正多边形凸块与所述基础中心齿轮31相配合时，所述输入轴6朝向所述壳体内的一端仍然穿过位于最内侧的所述叠加行星齿轮组4；所述壳体2背离所述敞口的一侧具有与所述输入轴6同轴设置的通孔，所述壳体2上安装有螺纹配合的顶压装置7，使所述顶压装置转动时能够沿轴向移动，所述顶压装置穿过所述通孔并抵接在所述输入轴6上。

这样，通过旋转顶压装置，可以推动输入轴沿轴向移动，从而使多边形凸块与基础中心齿轮或叠加中心齿轮配合，从而实现不同级数的传动。

实施时，所述输出套8的内孔背离所述壳体的一侧具有向内突出形成的台阶孔，所述输入轴6可滑动地穿过所述台阶孔；所述输入轴6上具有沿径向突出设置的限位凸台，所述限位凸台位于所述输出套8的内孔内，所述限位凸台和所述台阶孔的台阶之间安装有弹簧，使所述输入轴6朝向所述壳体内的一端始终抵接在所述顶压装置7上。

这样，通过弹簧的弹力和顶压装置的定位，使得输入轴在转动过程中保持轴向位置不变。而且在转动顶压装置调节输入轴位置时，也可以利用弹簧的作用，实现输入轴的自动复位。

实施时，所述顶压装置7包括顶板71和旋盖72，所述壳体2的通孔内具有沿孔壁的周向呈螺旋设置的螺旋台阶，所述螺旋台阶沿所述通孔的周向均布有多个，所述顶板71上具有沿所述通孔的径向延伸形成的支撑块，所述支撑块与所述螺旋台阶一一对应设置，并可相对滑动地与所述螺旋台阶相贴；所述旋盖72可转动地罩扣在所述壳体2的通孔外，所述旋盖72内具有多个平行于所述输入轴6设置的导向柱，所述导向柱由所述壳体2的通孔穿入所述壳体2；所述顶板71上具有与所述导向柱对应设置的缺口，所述导向柱穿过所述缺口，所述导向柱在所述通孔周向上的两侧均与所述缺口相接触，使所述顶板71能够与所述旋盖72同步转动。

所述基础中心齿轮31和叠加中心齿轮41朝向所述壳体2内的一侧均具有沿径向向外突出形成的轴肩，所述轴肩的外径大于所述基础中心齿轮31和叠加中心齿轮41的大径，所述基础中心齿轮31和叠加中心齿轮41的轮齿延伸至所述轴肩。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，包括底座、安装在底座上的壳体以及安装在所述壳体内的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括同轴并排设置的基础行星齿轮组和至少一个叠加行星齿轮组；所述基础行星齿轮组包括基础中心齿轮和安装在基础行星架上的基础行星轮，所述基础行星轮与所述基础中心齿轮相啮合；所述叠加行星齿轮组包括叠加中心齿轮和安装在叠加行星架上的叠加行星轮，所述叠加行星轮与所述叠加中心齿轮相啮合；所述壳体整体呈圆筒状，且轴向上的一侧为完全开放的敞口，并安装有透明盖板；所述壳体的内壁上具有与所述基础行星轮和叠加行星轮均相啮合的内齿，使所述基础行星轮和叠加行星轮均能够沿所述壳体的内壁运动；所述基础行星齿轮组位于所述叠加行星齿轮组朝向所述敞口的一侧；所述叠加行星架包括分别位于所述叠加行星轮两侧的叠加动力输出板和叠加支撑板，所述叠加动力输出板和叠加支撑板均呈圆环状；所述叠加动力输出板位于靠近敞口的一侧，且内孔上具有与临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮相匹配的内齿，所述叠加动力输出板的内齿配合地套在该临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮上，使所述动力输出板所在的叠加行星架能够随该临近的基础中心齿轮或叠加中心齿轮一同转动；所述基础行星架包括分别位于所述基础行星轮两侧的基础动力输出板和基础支撑板，所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮的中部沿轴向贯通设置有形状完全一致的正多边形内孔，所述正多边形内孔内同轴设置有一根可轴向移动的输入轴，所述输入轴上具有与所述正多边形内孔相匹配的正多边形凸块，所述正多边形凸块的轴向长度小于所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮的长度；所述输入轴穿过所述输出套。

2.如权利要求1所述的行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，所述正多边形凸块位于所述输入轴的中部，使所述正多边形凸块与所述基础中心齿轮相配合时，所述输入轴朝向所述壳体内的一端仍然穿过位于最内侧的所述叠加行星齿轮组；所述壳体背离所述敞口的一侧具有与所述输入轴同轴设置的通孔，所述壳体上安装有螺旋配合的顶压装置，使所述顶压装置转动时能够沿轴向移动，所述顶压装置穿过所述通孔并抵接在所述输入轴上。

3.如权利要求2所述的行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，所述输出套的内孔背离所述壳体的一侧具有向内突出形成的台阶孔，所述输入轴可滑动地穿过所述台阶孔；所述输入轴上具有沿径向突出设置的限位凸台，所述限位凸台位于所述输出套的内孔内，所述限位凸台和所述台阶孔的台阶之间安装有弹簧，使所述输入轴朝向所述壳体内的一端始终抵接在所述顶压装置上。

4.如权利要求2所述的行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，所述顶压装置包括顶板和旋盖，所述壳体的通孔内具有沿孔壁的周向呈螺旋设置的螺旋台阶，所述螺旋台阶沿所述通孔的周向均布有多个，所述顶板上具有沿所述通孔的径向延伸形成的支撑块，所述支撑块与所述螺旋台阶一一对应设置，并可相对滑动地与所述螺旋台阶相贴；所述旋盖可转动地罩扣在所述壳体的通孔外，所述旋盖内具有多个平行于所述输入轴设置的导向柱，所述导向柱由所述壳体的通孔穿入所述壳体；所述顶板上具有与所述导向柱对应设置的缺口，所述导向柱穿过所述缺口，所述导向柱在所述通孔周向上的两侧均与所述缺口相接触，使所述顶板能够与所述旋盖同步转动。

5.如权利要求1所述的行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮朝向所述壳体内的一侧均具有沿径向向外突出形成的轴肩，所述轴肩的外径略大于所述基础中心齿轮和叠加中心齿轮的大径。

6.如权利要求1所述的行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，所述正多边形内孔和所述正多边形凸块在轴向上的投影均为正六边形。

7.如权利要求3所述的行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，所述输入轴上设置有卡簧槽，所述限位凸台为安装在所述卡簧槽上的卡簧。

8.如权利要求1所述的行星齿轮机构运动教学装置，其特征在于，所述输出套包括中心输出齿轮和压圈，所述中心输出齿轮朝向所述壳体内的一端具有沿径向向外突出形成的输出齿轴肩，所述输出齿轴肩与所述中心输出齿轮上的轮齿相衔接；所述基础动力输出板的内孔上具有与所述中心输出齿轮相匹配的内齿，并套装在所述中心输出齿轮上；所述压圈穿过所述透明盖板，并通过螺栓固定安装在所述中心输出齿轮朝外的一端上。