CN115249431B - 一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，包括学习用教具本体，所述学习用教具本体包括框架、表盘、控制器和擒纵齿轮，所述框架的底部放置有控制器，所述框架的中间安装有支撑横杆，所述支撑横杆的中间通过转轴与摆锤连接，所述摆锤的中间套设有配重块，所述摆锤的底部安装有弯杆，所述弯杆的两端贴装有磁石三，所述摆锤的表面与撞针连接，所述撞针的后端安装有擒纵齿轮，所述擒纵齿轮的中间套设有轴承，所述轴承套设在固定杆的表面，所述擒纵齿轮的一侧连接有金属丝，该方便直观展示的钟摆计时学习用教具演示时更加稳定，效果更加直观，指针移动平稳，消除了震动，动力补偿更加高效稳定。

Description

一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具

技术领域

本发明涉及学习用教具技术领域，具体为一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具。

背景技术

钟摆计时学习用教具是一个擒纵结构的摆钟结构，为了引导学生基于对擒纵结构摆钟相关的科学知识与工程技术关系的理解，就需要借助一分钟计时器的演示模型教具，来演示其基本的工作原理与运行结构，这样可以很好的达成教学目标。

而现有的教具在设计时存在一定缺陷：1、齿轮齿数是34个；2、线逆时针绕(指针逆时针转)计时器才能正常运行，不符合实际。学生很难在一节课时间里突破这些难点，制作出一个精准的一分钟摆锤计时器。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明演示时更加稳定，效果更加直观，指针移动平稳，消除了震动，动力补偿更加高效稳定。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，包括学习用教具本体，所述学习用教具本体包括框架、表盘、控制器和擒纵齿轮，所述框架的底部放置有控制器，所述框架的中间安装有支撑横杆，所述支撑横杆的中间通过转轴与摆锤连接，所述摆锤的中间套设有配重块，所述摆锤的底部安装有弯杆，所述弯杆的两端贴装有磁石三，所述摆锤的表面与撞针连接，所述撞针的后端安装有擒纵齿轮，所述擒纵齿轮的中间套设有轴承，所述轴承套设在固定杆的表面，所述擒纵齿轮的一侧连接有金属丝，所述金属丝的一端连接有转动杆，所述转动杆从表盘中间的通孔内穿过，所述转动杆的末端安装有指针，所述转动杆的表面连接有稳定杆，所述稳定杆的末端嵌装有磁石一，所述表盘的背面设置有凹槽，所述凹槽的内壁上设置有磁石二，所述表盘的背面通过顶部的支撑竖杆与框架顶部固定连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述控制器的表面设置有显示屏，所述显示屏的底部设置有控制按钮，所述控制器的顶部安装有电磁线圈。

作为本发明的一种优选实施方式，所述电磁线圈通过电线与控制器内部的电路连接，所述电磁线圈从弯杆中间的间隙中穿过，且电磁线圈的直径小于弯杆之间的间隙宽度。

作为本发明的一种优选实施方式，所述磁石三整体呈半圆形的弧形结构，所述磁石三和电磁线圈之间具有吸引力。

作为本发明的一种优选实施方式，所述撞针与摆锤固定连接为一体，且两者均通过转轴进行转动。

作为本发明的一种优选实施方式，所述撞针呈扁平状结构，所述撞针和擒纵齿轮均处于同一竖直平面上，且撞针的顶部与擒纵齿轮的侧边齿槽相接触，所述固定杆与支撑横杆的表面固定连接并相互垂直。

作为本发明的一种优选实施方式，所述转轴、转动杆、固定杆和通孔均沿着支撑横杆的中轴线安装在同一水平面上。

作为本发明的一种优选实施方式，所述转动杆和固定杆相对齐，所述转动杆直径小于固定杆的直径，所述金属丝设置有十根，并以轴承为中心均匀分布在擒纵齿轮一侧的边缘。

作为本发明的一种优选实施方式，所述金属丝和转动杆之间刚性连接，且转动杆通过金属丝保持水平。

作为本发明的一种优选实施方式，所述擒纵齿轮的齿槽和磁石二的数量均为六十个，所述磁石二为内凸的梯形结构，所述稳定杆设置有两个，且以对称的形式安装在转动杆的两侧。

本发明的有益效果：本发明的一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，包括学习用教具本体，所述学习用教具本体包括框架、支撑横杆、控制器、摆锤、弯杆、配重块、转轴、撞针、表盘、指针、支撑竖杆、固定杆、轴承、擒纵齿轮、金属丝、凹槽、转动杆、通孔、稳定杆、磁石一、磁石二、显示屏、电磁线圈、磁石三。

1.该方便直观展示的钟摆计时学习用教具能够最大化的利用电磁线圈产生的吸力，使摆锤摆动过程中变化更加平稳，不会使顶部的撞针部分发生震颤，降低了错位概率的发生。

2.该方便直观展示的钟摆计时学习用教具降低了转动部分的自重，因此摆锤带动撞针再拨动擒纵齿轮所需要的力更小，长时间使用时消耗的能源更低，从而可以进一步的缩小体积。

3.该方便直观展示的钟摆计时学习用教具即使撞针回弹导致擒纵齿轮发生震动，通过已切换后的磁石二与磁石一相吸附，即可对该震动进行缓冲，避免指针部分持续震动，使指针转动时更加平稳。

附图说明

图1为本发明一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具的外形的结构示意图；

图2为本发明一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具的侧面结构示意图；

图3为本发明一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具的擒纵齿轮的安装示意图；

图4为本发明一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具的表盘背面的结构示意图；

图5为本发明一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具的控制器的正面结构示意图；

图中：1、框架；2、支撑横杆；3、控制器；4、摆锤；5、弯杆；6、配重块；7、转轴；8、撞针；9、表盘；10、指针；11、支撑竖杆；12、固定杆；13、轴承；14、擒纵齿轮；15、金属丝；16、凹槽；17、转动杆；18、通孔；19、稳定杆；20、磁石一；21、磁石二；22、显示屏；23、电磁线圈；24、磁石三。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，包括学习用教具本体，所述学习用教具本体包括框架1、表盘9、控制器3和擒纵齿轮14，所述框架1的底部放置有控制器3，所述框架1的中间安装有支撑横杆2，所述支撑横杆2的中间通过转轴7与摆锤4连接，所述摆锤4的中间套设有配重块6，所述摆锤4的底部安装有弯杆5，所述弯杆5的两端贴装有磁石三24，所述摆锤4的表面与撞针8连接，所述撞针8的后端安装有擒纵齿轮14，所述擒纵齿轮14的中间套设有轴承13，所述轴承13套设在固定杆12的表面，所述擒纵齿轮14的一侧连接有金属丝15，所述金属丝15的一端连接有转动杆17，所述转动杆17从表盘9中间的通孔18内穿过，所述转动杆17的末端安装有指针10，所述转动杆17的表面连接有稳定杆19，所述稳定杆19的末端嵌装有磁石一20，所述表盘9的背面设置有凹槽16，所述凹槽16的内壁上设置有磁石二21，所述表盘9的背面通过顶部的支撑竖杆11与框架1顶部固定连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述控制器3的表面设置有显示屏22，所述显示屏22的底部设置有控制按钮，所述控制器3的顶部安装有电磁线圈23，电磁线圈23靠近磁石三24后即可相互之间产生吸引力。

作为本发明的一种优选实施方式，所述电磁线圈23通过电线与控制器3内部的电路连接，所述电磁线圈23从弯杆5中间的间隙中穿过，且电磁线圈23的直径小于弯杆5之间的间隙宽度，当摆锤4摆动时，弯杆5能够将电磁线圈23包在内部，且不会对自身摆动产生影像。

作为本发明的一种优选实施方式，所述磁石三24整体呈半圆形的弧形结构，所述磁石三24和电磁线圈23之间具有吸引力，利用该吸引力作为动力补偿，使摆锤4持续摆动到相同的高度。

作为本发明的一种优选实施方式，所述撞针8与摆锤4固定连接为一体，且两者均通过转轴7进行转动，因此摆锤4摆动时，即可带动装置8周期性翘起和下落。

作为本发明的一种优选实施方式，所述撞针8呈扁平状结构，所述撞针8和擒纵齿轮14均处于同一竖直平面上，且撞针8的顶部与擒纵齿轮14的侧边齿槽相接触，所述固定杆12与支撑横杆2的表面固定连接并相互垂直，固定12杆对擒纵齿轮14进行支撑。

作为本发明的一种优选实施方式，所述转轴7、转动杆17、固定杆12和通孔18均沿着支撑横杆2的中轴线安装在同一水平面上，均通过支撑横杆2进行支撑。

作为本发明的一种优选实施方式，所述转动杆17和固定杆12相对齐，所述转动杆17直径小于固定杆12的直径，所述金属丝15设置有十根，并以轴承13为中心均匀分布在擒纵齿轮14一侧的边缘，该金属丝15相互配合，带动转动杆17转动，且自身的具有一定抗折弯能力，足够对转动杆17和指针10进行支撑。

作为本发明的一种优选实施方式，所述金属丝15和转动杆17之间刚性连接，且转动杆17通过金属丝15保持水平，使指针10能够在竖直平面上转动。

作为本发明的一种优选实施方式，所述磁石二21为内凸的梯形结构，所述稳定杆19设置有两个，且以对称的形式安装在转动杆17的两侧，利用两个磁石一20产生的吸引力作为缓冲，降低指针10转动时的震动幅度。

工作原理：该方便直观展示的钟摆计时学习用教具主要由框架1、表盘9、控制器3和擒纵齿轮14组成，且控制器3、擒纵齿轮14以及和擒纵齿轮14相匹配的装置均为现有的成熟技术，基于控制器3、电磁线圈23和编写控制程序来为摆锤4持续摆动提供动力补偿，运行时，利用摆锤4的摆动来连接撞针8，使其来回摆动，从而撞到擒纵齿轮14的齿槽里，使其每被撞针8撞一次就转动一个齿，而齿轮转轴7又与指针10相连，从而带动指针10转动一格，即可达到计时的目的，摆锤4带动装置周期性运动，对擒纵齿轮14发生拨动后即可使其转动，由于摩擦的存在，摆锤4受到的初始动能会逐渐减小，因此使用控制器3提供给电磁线圈23电力驱动弯杆5上面的磁石三24提供一定的补偿动力，在摆锤4的底部设置有中空的弯杆5，弯杆5的两端贴装有半圆形的磁石三24，当摆锤4底部的弯杆5的一端摆动至最顶端时，通过另一端与电磁线圈23之间的吸引力来补偿摆动过程中由于摩擦力导致损失的动能，依次确保下一次摆锤4能够摆动到同样的高度，由于采用弯杆5结构，两端均有磁石三24，因此每个摆动周期均可以通过两次补偿，且吸力和摆动的力相切，能够最大化的利用吸力，使摆锤4摆动过程中变化更加平稳，不会使顶部的撞针8部分发生震颤，降低了错位概率的发生，顶部通过金属丝15和转动杆17将指针10和擒纵齿轮14的边缘相连接，通过该连接方式，代替了常规的中心轴连接，降低了转动部分的自重，因此摆锤4带动撞针8再拨动擒纵齿轮14所需要的力更小，长时间使用时消耗的能源更低，从而可以进一步的缩小体积，表盘9的后侧开设有圆形凹槽16，凹槽16的内壁上设置有六十个磁石二21，在中间转动杆17的两侧通过稳定杆19的尾端嵌装有磁石一20，当该转动杆17通过擒纵齿轮14每转动一个刻度时，磁石一20所对应的磁石二21也会发生变化，吸引的磁石二21也会变化相邻的一个位置，在磁石一20转动的瞬间，会脱离上一个磁石二21的吸力，而快速被下一个磁石二21的吸力捕获，此时即使撞针8回弹导致擒纵齿轮14发生震动，通过已切换后的磁石二21与磁石一20相吸附，即可对该震动进行缓冲，避免指针10部分持续震动，使指针10转动时更加平稳。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，包括学习用教具本体，其特征在于：所述学习用教具本体包括框架(1)、表盘(9)、控制器(3)和擒纵齿轮(14)，所述框架(1)的底部放置有控制器(3)，所述框架(1)的中间安装有支撑横杆(2)，所述支撑横杆(2)的中间通过转轴(7)与摆锤(4)连接，所述摆锤(4)的中间套设有配重块(6)，所述摆锤(4)的底部安装有弯杆(5)，所述弯杆(5)的两端贴装有磁石三(24)，所述摆锤(4)的表面与撞针(8)连接，所述撞针(8)的后端安装有擒纵齿轮(14)，所述擒纵齿轮(14)的中间套设有轴承(13)，所述轴承(13)套设在固定杆(12)的表面，所述擒纵齿轮(14)的一侧连接有金属丝(15)，所述金属丝(15)的一端连接有转动杆(17)，所述转动杆(17)从表盘(9)中间的通孔(18)内穿过，所述转动杆(17)的末端安装有指针(10)，所述转动杆(17)的表面连接有稳定杆(19)，所述稳定杆(19)的末端嵌装有磁石一(20)，所述表盘(9)的背面设置有凹槽(16)，所述凹槽(16)的内壁上设置有磁石二(21)，所述表盘(9)的背面通过顶部的支撑竖杆(11)与框架(1)顶部固定连接，所述控制器(3)的表面设置有显示屏(22)，所述显示屏(22)的底部设置有控制按钮，所述控制器(3)的顶部安装有电磁线圈(23)，所述电磁线圈(23)通过电线与控制器(3)内部的电路连接，所述电磁线圈(23)从弯杆(5)中间的间隙中穿过，且电磁线圈(23)的直径小于弯杆(5)之间的间隙宽度，所述磁石三(24)整体呈半圆形的弧形结构，所述磁石三(24)和电磁线圈(23)之间具有吸引力。

2.根据权利要求1所述的一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，其特征在于：所述撞针(8)与摆锤(4)固定连接为一体，且两者均通过转轴(7)进行转动。

3.根据权利要求1所述的一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，其特征在于：所述撞针(8)呈扁平状结构，所述撞针(8)和擒纵齿轮(14)均处于同一竖直平面上，且撞针(8)的顶部与擒纵齿轮(14)的侧边齿槽相接触，所述固定杆(12)与支撑横杆(2)的表面固定连接并相互垂直。

4.根据权利要求1所述的一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，其特征在于：所述转轴(7)、转动杆(17)、固定杆(12)和通孔(18)均沿着支撑横杆(2)的中轴线安装在同一水平面上。

5.根据权利要求1所述的一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，其特征在于：所述转动杆(17)和固定杆(12)相对齐，所述转动杆(17)直径小于固定杆(12)的直径，所述金属丝(15)设置有十根，并以轴承(13)为中心均匀分布在擒纵齿轮(14)一侧的边缘。

6.根据权利要求1所述的一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，其特征在于：所述金属丝(15)和转动杆(17)之间刚性连接，且转动杆(17)通过金属丝(15)保持水平。

7.根据权利要求1所述的一种方便直观展示的钟摆计时学习用教具，其特征在于：所述擒纵齿轮(14)的齿槽和磁石二(21)的数量均为六十个，所述磁石二(21)为内凸的梯形结构，所述稳定杆(19)设置有两个，且以对称的形式安装在转动杆(17)的两侧。

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