CN113314019A - 天文科普装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及科教设备技术领域，公开了一种天文科普装置，包括太阳模型、固定齿轮、旋转架、驱动齿轮、驱动装置、传动轴、地球模型、月球模型、地球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮和所述地球模型，以将所述驱动齿轮的转动转为月球自转传动机构以及控制器，本发明的技术方案通过一个驱动装置即可实现地球和月球的公转和自转，并且地球的转轴呈偏心设置，以使得地球的转动更贴合实际情况，为此，可以通过简单的结构实现各个星球的运动。

Description

天文科普装置

技术领域

本发明涉及科教设备技术领域，具体涉及一种天文科普装置。

背景技术

目前市面上已有一些关于模拟日、地、月运动的教具，但是已有的关于地球、月亮及太阳三球运转的装置，大都功能单一、不能生动展示日、地、月的天文现象、智能化程度低、价格昂贵而未得到普及。广州天羽文教旗下的“天体运行教学仪器”和香港EDU旗下“行星模拟教具”只能模拟各个星球的简单转动，设计简单，结构不稳定，并且通过手动方式实现模拟天体运动，自动化程度低；深圳天地方圆公司旗下的“日地月三球仪”虽然实现了天体的自动运转，但其通过多电机控制，多次启动累计误差较大，无法准确还原天体运动；并且以上三款天文科普设备都将天体的椭圆运动轨迹用圆周运动轨迹代替，不能真实地对青少年进行天文现象的科普。

此外，现存的专业机构已设计出制造出能精确电子显示日、月蚀等天文现象的高端设备，但由于造价过高，难以满足多种场景下对该设备的需求。

综上所述，现有设备存在以下问题：

1、结构简单，功能单一，不能实时的模拟四季变化、日食月食、近日点远日点、潮汐变化、近月点远月点等天文现象；

2、智能化程度低，不能实现语音交互以及APP控制；

3、不能准确地展示天体的实际运动情况。

鉴于此，实有必要设计一种新的天文科普装置，以至少部分改善上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种天文科普装置，旨在能够通过一个驱动装置即可实现模拟各个星球的实际运动。

为实现上述目的，本发明提出一种天文科普装置，包括：

太阳模型，其设有一沿上下向延伸的太阳模型安装轴；

固定齿轮，固定套设于所述太阳模型安装轴；

旋转架，沿横向延伸且其一端转动连接于所述太阳模型安装轴，以能够

绕所述太阳模型安装轴转动；

驱动齿轮，转动安装于所述旋转架上且与所述固定齿轮相啮合；

驱动装置，驱动所述驱动齿轮转动，以使得所述驱动齿轮沿着所述固定

齿轮的周向公转且绕所述驱动齿轮的转轴做自转；

传动轴，沿上下向延伸且转动安装于所述旋转架上，所述传动轴位于所述驱动齿轮远离所述固定齿轮的一侧；

地球模型，所述地球模型固设有沿上下延伸的地球模型安装轴，所述地球模型安装轴自上至下逐渐远离所述传动轴的方向倾斜设置，所述地球模型安装轴与所述传动轴转动连接，以使得所述地球模型能够绕所述地球模型安装轴自转；

月球模型，设于所述地球模型的一侧且转动安装于所述传动轴；

地球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮和所述地球模型，以将所述驱动齿轮的转动转为所述地球模型的自转；

月球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮和所述月球模型，以将所

述驱动齿轮的转动转为所述月球模型的自转；

控制器，与所述驱动装置电性连接，以控制所述驱动装置工作。

可选地，所述驱动装置包括电机和驱动传动机构，所述驱动传动机构传动连接于所述电机和所述驱动齿轮。

可选地，所述电机轴沿横向设置；

所述驱动传动机构包括：

第一锥齿轮，其转轴沿横向设置，所述第一锥齿轮与所述电机轴连接；

第二锥齿轮，其转轴沿上下向设置，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相啮合，且所述第二锥齿轮与所述驱动齿轮之间传动连接。

可选地，所述第二锥齿轮与所述驱动齿轮之间还设置有中间传动齿轮组，所述中间传动齿轮组包括：

第一传动齿轮，与所述第二锥齿轮同轴连接；

第二传动齿轮，与所述第一传动齿轮相啮合，且所述第二传动齿轮与所述

驱动齿轮同轴连接。

可选地，所述地球自转传动机构设置为齿轮传动机构。

可选地，所述地球自转传动机构包括：

第三传动齿轮，与所述驱动齿轮相啮合；

第四传动齿轮，与所述第三传动齿轮同轴连接；

第五传动齿轮，与所述第四传动齿轮相啮合；

第六传动齿轮，与所述第五传动齿轮相啮合；

第七传动齿轮，与所述第六传动齿轮同轴连接；

第八转动齿轮，与所述第七转动齿轮相啮合；

第九传动齿轮，与所述第八转动齿轮同轴连接；

第十传动齿轮，与所述第九传动齿轮相啮合；

第十一传动齿轮，与所述第十传动齿轮同轴连接；

第十二传动齿轮，与所述第十一传动齿轮相啮合；

第十三传动齿轮，与所述第十二传动齿轮同轴连接；

第十四传动齿轮，与所述第十三传动齿轮相啮合，且与所述地球模块的安装轴同轴连接。

可选地，所述月球自转传动机构设置为齿轮传动机构。

可选地，所述月球自转传动机构包括：

第十五传动齿轮，与所述驱动齿轮相啮合；

第十六传动齿轮，与所述第十五传动齿轮同轴连接；

第十七传动齿轮，与所述十六传动齿轮相啮合且转动套接于所述传动轴；

所述月球模型通过安装架安装于所述第十七传动齿轮。

可选地，所述地球模型设置有磁力泥装置，所述月球模型设置有磁力装置。

可选地，所述天文科普装置还包括：

语音模块，与所述控制器电性连接，以通过语音控制所述驱动装置工作；

和/或，触摸模块，与所述控制器电性连接，以通过触控控制所述驱动装置工作；和/或，通讯模块，与所述控制器电性连接，用以通过与远程设备通讯连接，以通过远程设备控制所述驱动装置工作。

本发明的技术方案中，可以通过一个驱动装置即可实现地球和月球的公转和自转，并且，地球的转轴呈偏心设置，以使得地球的转动更贴合实际情况，为此，可以通过简单的结构实现各个星球的运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的天文科普装置的一实施例的原理示意图；

图2为图1在工作过程的示意图；

图3为图1中的部分结构的示意图；

图4为图1中的部分结构的示意图；

图5为图1中的部分结构的示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	天文科普装置	91	第三传动齿轮
1	太阳模型	92	第四传动齿轮
				11	太阳模型安装轴	93	第五传动齿轮
2	固定齿轮	94	第六传动齿轮
				3	旋转架	95	第七传动齿轮
4	驱动齿轮	96	第八转动齿轮
				51	电机	97	第九传动齿轮
52	第一锥齿轮	98	第十传动齿轮
				53	第二锥齿轮	99	第十一传动齿轮
54	第一传动齿轮	99A	第十二传动齿轮
				55	第二传动齿轮	99B	第十三传动齿轮
6	传动轴	99C	第十四传动齿轮
				7	地球模型	101	第十五传动齿轮
71	地球模型安装轴	102	第十六传动齿轮
				8	月球模型	103	第十七传动齿轮
81	安装架

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

所述天文科普装置100包括：

太阳模型1，其设有一沿上下向延伸的太阳模型安装轴11；

固定齿轮2，固定套设于所述太阳模型安装轴11；

旋转架3，沿横向延伸且其一端转动连接于所述太阳模型安装轴11，

以能够绕所述太阳模型安装轴11转动；

驱动齿轮4，转动安装于所述旋转架3上且与所述固定齿轮2相啮合；

驱动装置，驱动所述驱动齿轮4转动，以使得所述驱动齿轮4沿着

所述固定齿轮2的周向公转且绕所述驱动齿轮4的转轴做自转；

传动轴6，沿上下向延伸且转动安装于所述旋转架3上，所述传动轴6位于所述驱动齿轮4远离所述固定齿轮2的一侧；

地球模型7，所述地球模型7固设有沿上下延伸的地球模型安装轴，所述地球模型安装轴自上至下逐渐远离所述传动轴6的方向倾斜设置，所述地球模型安装轴与所述传动轴6转动连接，以使得所述地球模型7能够绕所述地球模型安装轴自转；

月球模型8，设于所述地球模型7的一侧且转动安装于所述传动轴6；

地球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮4和所述地球模型7，以将所述驱动齿轮4的转动转为所述地球模型7的自转；

月球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮4和所述月球模型8，

以将所述驱动齿轮4的转动转为所述月球模型8的自转；

控制器，与所述驱动装置电性连接，以控制所述驱动装置工作。

所述驱动装置驱动所述驱动齿轮4转动，进而，驱动齿轮4带动旋转架3转动，因为传动轴6、地球模块和月球模型8都是设置在旋转架3上，所以地球模型7和月球模型8随同所述旋转架3一通绕月球做公转运动，此外，地球自转传动机构传动连接于所述驱动齿轮4和所述地球模型7，以将所述驱动齿轮4的转动转为所述地球模型7的自转，月球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮4和所述月球模型8，以将所述驱动齿轮4的转动转为所述月球模型8的自转，如此，可以通过一个驱动装置实现月球和地球的公转和自转，并且，因为所述地球模型安装轴自上至下逐渐远离所述传动轴6的方向倾斜（具体倾斜角度为66.3°）设置，为此地球模型7的轴线是呈偏心设置，进而在转动时与真实地球运动轨迹一致。

如图2所示，A点为地球球心，B点为传动轴6的轴心，C为地球公转轨道中心，D为传动轴6公转轨道H’中心，设置旋转架3初始转速为ω=1，通过传动齿轮的换向，使得传动轴6的转速为-1，在旋转架3围绕中心旋转的同时，传动轴6是总保持方向不变，而地球模型安装轴与传动轴6转动联接，使得地球模型安装轴在空间内相对于传动轴6的位置不变，设置AB=a，BD=R，传动轴6轨道和地球公转轨道均为半径为R的圆，中心相距a，地球公转轨迹在X-Y坐标轴上右移a个单位，形成偏心效果，直接实现地球在轨道上的近日点和远日点，A为远日点，A′为近日点，同时，地球公转模块与月球公转模块共同作用，形成日食月食的现象。

在月球公转模块中，月球模型8围绕地球旋转，旋转中心为传动轴6的轴心，旋转轨迹是以轴心为圆心的圆，由于地球球心偏心设置，使得在月球公转时，出现最近点与最远点，实现近月点与远月点的演示。

所述驱动装置的具体构造不做限制，可以是所述驱动装置直接为一电机51，也可以是电机51加上中间传动部件，在本实施例中，所述驱动装置包括电机51和驱动传动机构，所述驱动传动机构传动连接于所述电机51和所述驱动齿轮4，通过在所述电机51与所述驱动齿轮4之间设置驱动传动机构，可以通过驱动传动机构改变运动的方向以及传动比，设计更为灵活。具体地，在本实施例中，所述电机51轴沿横向设置，所述驱动传动机构包括第一锥齿轮52和第二锥齿轮53，所述第一锥齿轮52的转轴沿横向设置，所述第一锥齿轮52与所述电机51轴连接，所述第二锥齿轮53的转轴沿上下向设置，所述第二锥齿轮53与所述第一锥齿轮52相啮合，且所述第二锥齿轮53与所述驱动齿轮4之间传动连接，如此可以实现运动方向的改变，并且可以改变传动比。

为了进一步改变传动比，所述第二锥齿轮53与所述驱动齿轮4之间还设置有中间传动齿轮组，所述中间传动齿轮组包括第一传动齿轮54和第二传动齿轮55，所述第一传动齿轮54与所述第二锥齿轮53同轴连接，所述第二传动齿轮55与所述第一传动齿轮54相啮合，且所述第二传动齿轮55与所述驱动齿轮4同轴连接。

在本发明的实施例中，所述地球自转传动机构设置为齿轮传动机构，以通过齿轮传动机构来作为所述地球自转传动机构，可以准确地控制传动比，并且传动的稳定性较高。具体地，在本实施例中，所述地球自转传动机构包括：

第三传动齿轮91，与所述驱动齿轮4相啮合；

第四传动齿轮92，与所述第三传动齿轮91同轴连接；

第五传动齿轮93，与所述第四传动齿轮92相啮合；

第六传动齿轮94，与所述第五传动齿轮93相啮合；

第七传动齿轮95，与所述第六传动齿轮94同轴连接；

第八转动齿轮96，与所述第七转动齿轮相啮合；

第九传动齿轮97，与所述第八转动齿轮96同轴连接；

第十传动齿轮98，与所述第九传动齿轮97相啮合；

第十一传动齿轮99，与所述第十传动齿轮98同轴连接；

第十二传动齿轮99A，与所述第十一传动齿轮99相啮合；

第十三传动齿轮99B，与所述第十二传动齿轮99A同轴连接；

第十四传动齿轮99C，与所述第十三传动齿轮99B相啮合，且与所述地球模块的安装轴同轴连接。

显然上述传动齿轮的总数量不以此为限制，具体根据传动比的需求以及传动方向的变化来合理选择不同数量和类型的齿轮。

在本发明的实施例中，所述月球自转传动机构设置为齿轮传动机构，以通过齿轮传动机构来作为所述月球自转传动机构，可以准确地控制传动比，并且传动的稳定性较高。具体地，在本实施例中，所述月球自转传动机构包括：

第十五传动齿轮101，与所述驱动齿轮4相啮合；

第十六传动齿轮102，与所述第十五传动齿轮101同轴连接；以及，

第十七传动齿轮103，与所述十六传动齿轮相啮合且转动套接于所述传动轴6；

所述月球模型8通过安装架81安装于所述第十七传动齿轮103。

显然，本设计不以此为限制，可以采用不同数量和类型的齿轮。

在本实施例中，所述地球模型7设置有加磁力泥装置，所述月球模型8设置有磁力装置，在公转的同时显示出南北回归线，从而直接实现四季变化现象；在地球模型7中加入磁力泥装置，在月球模型8中加入磁力装置，在地球自转时候，由于磁铁的吸引，使得磁力泥在地球表面流动，直观演示潮汐变化。

在本实施例中，所述天文科普装置100还包括：

语音模块，与所述控制器电性连接，以通过语音控制所述驱动装置工作；

和/或，触摸模块，与所述控制器电性连接，以通过触控控制所述驱动装置工作；和/或，通讯模块，与所述控制器电性连接，用以通过与远程设备通讯连接，以通过远程设备控制所述驱动装置工作。

如此可以实现对所述天文科普装置100的智能语音控制、触摸控制或者远程控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天文科普装置，其特征在于，包括：

太阳模型，其设有一沿上下向延伸的太阳模型安装轴；

固定齿轮，固定套设于所述太阳模型安装轴；

旋转架，沿横向延伸且其一端转动连接于所述太阳模型安装轴，以能够

绕所述太阳模型安装轴转动；

驱动齿轮，转动安装于所述旋转架上且与所述固定齿轮相啮合；

驱动装置，驱动所述驱动齿轮转动，以使得所述驱动齿轮沿着所述固定

齿轮的周向公转且绕所述驱动齿轮的转轴做自转；

传动轴，沿上下向延伸且转动安装于所述旋转架上，所述传动轴位于所述驱动齿轮远离所述固定齿轮的一侧；

地球模型，所述地球模型固设有沿上下延伸的地球模型安装轴，所述地球模型安装轴自上至下逐渐远离所述传动轴的方向倾斜设置，所述地球模型安装轴与所述传动轴转动连接，以使得所述地球模型能够绕所述地球模型安装轴自转；

月球模型，设于所述地球模型的一侧且转动安装于所述传动轴；

地球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮和所述地球模型，以将所述驱动齿轮的转动转为所述地球模型的自转；

月球自转传动机构，传动连接于所述驱动齿轮和所述月球模型，以将所

述驱动齿轮的转动转为所述月球模型的自转；

控制器，与所述驱动装置电性连接，以控制所述驱动装置工作。

2.如权利要求1所述的天文科普装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机和驱动传动机构，所述驱动传动机构传动连接于所述电机和所述驱动齿轮。

3.如权利要求2所述的天文科普装置，其特征在于，所述电机轴沿横向设置；

所述驱动传动机构包括：

第一锥齿轮，其转轴沿横向设置，所述第一锥齿轮与所述电机轴连接；

第二锥齿轮，其转轴沿上下向设置，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相啮合，且所述第二锥齿轮与所述驱动齿轮之间传动连接。

4.如权利要求3所述的天文科普装置，其特征在于，所述第二锥齿轮与所述驱动齿轮之间还设置有中间传动齿轮组，所述中间传动齿轮组包括：

第一传动齿轮，与所述第二锥齿轮同轴连接；

第二传动齿轮，与所述第一传动齿轮相啮合，且所述第二传动齿轮与所述

驱动齿轮同轴连接。

5.如权利要求1所述的天文科普装置，其特征在于，所述地球自转传动机构设置为齿轮传动机构。

6.如权利要求5所述的天文科普装置，其特征在于，所述地球自转传动机构包括：

第三传动齿轮，与所述驱动齿轮相啮合；

第四传动齿轮，与所述第三传动齿轮同轴连接；

第五传动齿轮，与所述第四传动齿轮相啮合；

第六传动齿轮，与所述第五传动齿轮相啮合；

第七传动齿轮，与所述第六传动齿轮同轴连接；

第八转动齿轮，与所述第七转动齿轮相啮合；

第九传动齿轮，与所述第八转动齿轮同轴连接；

第十传动齿轮，与所述第九传动齿轮相啮合；

第十一传动齿轮，与所述第十传动齿轮同轴连接；

第十二传动齿轮，与所述第十一传动齿轮相啮合；

第十三传动齿轮，与所述第十二传动齿轮同轴连接；

第十四传动齿轮，与所述第十三传动齿轮相啮合，且与所述地球模块的安装轴同轴连接。

7.如权利要求1所述的天文科普装置，其特征在于，所述月球自转传动机构设置为齿轮传动机构。

8.如权利要求7所述的天文科普装置，其特征在于，所述月球自转传动机构包括：

第十五传动齿轮，与所述驱动齿轮相啮合；

第十六传动齿轮，与所述第十五传动齿轮同轴连接；

第十七传动齿轮，与所述十六传动齿轮相啮合且转动套接于所述传动轴；

所述月球模型通过安装架安装于所述第十七传动齿轮。

9.如权利要求1所述的天文科普装置，其特征在于，所述地球模型设置有磁力泥装置，所述月球模型设置有磁力装置。

10.如权利要求1所述的天文科普装置，其特征在于，所述天文科普装置还包括：

语音模块，与所述控制器电性连接，以通过语音控制所述驱动装置工作；

和/或，触摸模块，与所述控制器电性连接，以通过触控控制所述驱动装置工作；

和/或，通讯模块，与所述控制器电性连接，用以通过与远程设备通讯连接，以通过远程设备控制所述驱动装置工作。

Images