CN203874423U - 科氏足球装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种科氏足球装置，包括底座及设置在底座上的动力系统、点球系统、足球供给循环系统和供电系统，所述的供电系统分别与动力系统、点球系统和足球供给循环系统电连接；所述的动力系统包括电机和传动机构，所述的点球系统包括发射足球的发射装置和守门员装置，所述的发射装置包括传动装置和发射管；所述的足球供给循环装置包括足球收集装置和足球提升装置；所述的足球收集装置包括用于收集发射足球的拨叉、漏斗和软管。本实用新型动力系统采用联轴器连接，各部件对中性好，机构运动流畅，动力传输效率高；点球系统中运用的电磁铁有利于循环连续发射，系统响应迅速，控制者可以流畅的体验足球的射门动作；球门前守门员的来回移动增加了趣味性。

Description

科氏足球装置

技术领域

本实用新型涉及一种科式足球装置，特别涉及牵连运动为转动时科里奥利力的探究，属于运动学的实验教具。

背景技术

目前，市面上已有一些展现科里奥利力存在的演示仪，例如专利公开号为CN202003547U，公告日为2011.10.05，专利名为科里奥利力演示仪的中国实用新型专利，其主要是在一个水平旋转的球上摆放一个垂直方向摆动的单摆，当单摆摆动的同时球水平旋转，这时单摆摆动轨迹会发生变化，以此来体现科里奥利力。

现有演示仪在一定程度上体现了科里奥利力的存在，但存在许多缺陷，具体表现如下

①不能很好地展示科里奥利力的存在原因；

②不能很好地展示影响科里奥利力的因素；

③结构简单，没有新颖性；

④缺少互动环节，没有趣味性；

⑤不能看到明显的实验现象；

所以，当前还没有很好的演示机构来满足学生学习的要求，导致很多学生或死记硬背或题海战术地来学习这个知识点，而老师在课堂上也只能是依靠PPT讲解，对于不理解的学生老师也只能是多讲几遍。

发明内容

为了克服现有科里奥利力的演示仪存在上述缺陷，本实用新型提供一种能很好的展示科里奥利力存在的、学生能形象理解科里奥利力的科氏足球装置。

本实用新型采用的技术方案是：

科氏足球装置，其特征在于：包括底座及设置在底座上的动力系统、点球系统、足球供给循环系统和供电系统，所述的供电系统分别与动力系统、点球系统和足球供给循环系统电连接；

所述的动力系统包括电机和传动机构，所述的传动机构包括电机输出轴上的定心机构和转盘；所述的定心机构包括可相对移动的第一联轴器和回转支撑体，所述的回转支撑体上设有回转中心且通过第一联轴器与电机输出轴相连；所述的转盘包括上下平行且同轴设置的第一转盘和第二转盘，所述的第一转盘与回转支撑体螺栓连接，所述的第一转盘和第二转盘之间由支柱支撑连接；

所述的点球系统包括发射足球的发射装置和守门员装置，所述的发射装置包括传动装置和发射管；所述的发射管倾斜设置在第二转盘上，所述的发射管靠近发射端的管壁上开设有发射足球的入口，且所述的发射管内部远离发射端的一端设置有电磁铁、推杆、挡环和弹簧，所述的挡环固设在所述的发射管的内壁上，所述的推杆穿过所述的挡环，所述的弹簧一端固设在所述的挡环上，另一端固设在推杆的前端部；所述的传动装置包括第一减速电机、第二联轴器、第一齿轮、第二齿轮以及第一连杆；所述的发射管的外侧壁上对称设置有第一齿轮和第二齿轮，且所述的第一齿轮与第二齿轮相互啮合，两个第一齿轮的中心轴传动连接，所述的第一减速电机的传动轴通过第二联轴器与一侧的第一齿轮连接，两侧所述的第二齿轮上分别铰接有所述的第一连杆，所述的第一连杆的一端与第二齿轮铰接，另一端与电磁铁铰接，在第一减速电机的作用下第一齿轮转动，从而带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第一连杆运动，第一连杆带动电磁铁前后运动；电磁铁通电后吸引推杆向后运动同时压缩弹簧，电磁铁断电后失去磁性，推杆在弹簧作用下回弹推出发射足球；

所述的守门员装置由守门员、滑块、直线滑轨、第二减速电机、第一曲柄和连接杆组成；所述的第二减速电机的电机轴与所述的第一曲柄传动连接，所述的连接杆的一端与所述的第一曲柄铰接，另一端与滑块铰接，所述的滑块设置在所述的直线滑轨上，所述的滑块与所述的守门员连接，在第二减速电机的作用下，第一曲柄带动连接杆运动，连接杆带动滑块，滑块带动守门员在直线滑轨上来回移动；

所述的足球供给循环装置包括足球收集装置和足球提升装置；所述的足球收集装置包括用于收集发射足球的拨叉、漏斗和软管，所述的拨叉的一端固定在底座上，另一端高出第二转盘的上端面，用于收集发射管发射出来的发射足球；所述的第二转盘上开设有用于收集发射足球的孔洞，所述的漏斗固定在所述的孔洞的下方，所述的软管一端连接漏斗，另一端与足球提升装置连接，发射足球在拨叉推动下进入孔洞下方的漏斗并通过软管进入足球提升装置；

所述的足球提升装置包括上端盖、下端盖、皮带轮、第三减速电机、皮带、转轴、弹簧导轨及外筒，所述的转轴和弹簧导轨设置在外筒内部，且所述的转轴的下端设置有所述的皮带轮，所述的皮带轮设置在下端盖的下方，所述的皮带的一端套设在所述的皮带轮上，另一端与第三减速电机的传动轴传动连接；所述的外筒的上端和下端分别设置有所述的上端盖和下端盖，所述的下端盖固定在第一转盘上，所述的外筒的上、下部均开设有孔，所述的孔与软管连通，所述的外筒的下部的孔通过软管与漏斗连通，所述的外筒的上部的孔通过软管与发射管的后端的入口连通；所述的转轴的上端和下端通过轴承分别与上端盖和下端盖过盈配合，所述的皮带轮通过紧定螺栓与转轴连接，所述的皮带轮上套设有皮带，在第三减速电机作用下所述的皮带带动所述皮带轮转动，从而带动转轴转动；所述的弹簧导轨为螺旋状结构且固定在外筒上，足球被所述转轴上的叶片推动且在弹簧导轨中螺旋上升。

进一步，所述的发射管设置在一安装座上，所述的安装座设置在第二转盘上端面；所述的发射管远离发射端的一端的管壁两侧开设有滑槽，所述的滑槽内设置有连接轴，所述的连接轴上连接有电磁铁，所述的连接轴的两端伸出所述的发射管且与连杆连接，所述的连接轴上连接有电磁铁，所述的连接轴在连杆的带动下带动电磁铁在滑槽内前后移动。

进一步，所述的点球系统还包括角度调整机构，所述的角度调整机构包括第四减速电机、第二曲柄以及第二连杆，所述的第四减速电机与所述的第二曲柄的一端固接，所述的第二曲柄的另一端与所述的第二连杆的一端铰接，所述的第二连杆的另一端与所述的安装座铰接，所述的安装座铰接在第二转盘上端面上；在第四减速电机的作用下，第二曲柄带动第二连杆运动，第二连杆带动安装座实现左右摆动。

进一步，所述的供电系统包括交流供电装置和直流供电装置，所述的交流供电装置通过控制调速电路与电机连接，实现转盘正反转的转速改变；所述的直流供电装置分别与第一、第二、第三、第四减速电机电连接。

进一步，所述的直流供电装置包括定子和转子，所述的定子包括绝缘圆环板和正、负极铜环，所述的绝缘圆环板上均布有四个第一安装孔，所述的绝缘圆环板通过第一安装孔与底座螺栓连接；所述的正、负极铜环与绝缘圆环板胶连接；所述的正、负极铜环上分别设置有第一电线缠绕孔，正、负电源线分别穿过所述的正、负极铜环上的第一电线缠绕孔并通过螺栓螺母紧固；

所述的转子包括铜环碳刷和绝缘方板，所述的绝缘方板与第一转盘通过第二安装孔螺栓连接，所述的铜环碳刷为U型结构，与正、负极铜环可靠接触；所述的铜环碳刷上设置有对称布置的第三安装孔和第二电线缠绕孔，所述的绝缘方板与铜环碳刷通过第三安装孔螺栓连接，所述的第二电线缠绕孔与输出电线连接，所述的输出电线与第一、第二、第三、第四减速电机电连接。

进一步，所述的底座包括钢板机体外壳和带锁死功能的滑轮，所述的滑轮固定安装在外壳的底部，所述的电机安装固定在所述的外壳内部的空腔内。

进一步，所述的外筒与上、下端盖卡扣式连接。

进一步，所述的电磁铁、第四减速电机分别与无线继电器控制连接。

本实用新型的有益效果体现在：供电系统包括交流电和直流供电装置。家用电网引入220V交流电，直接接入给转盘提供转矩的大电机，通过控制调速电路，实现转盘正反转的转速改变；所述直流供电装置由电源转换器将220V交流电转化成24V直流电输出；24V直流电通过两条固定不动的铜环，然后流经碳刷，进入转动部分。然后并联传输到各个小电机。

动力系统采用自制联轴器连接，各部件对中性好，机构运动流畅，运行稳定，动力传输效率高。配合特制的回转支承体，使得整体刚性符合设计使用需要。点球系统中运用的电磁铁有利于循环连续发射，系统响应迅速，控制者可以流畅的体验足球的射门动作，通过理论计算可以得到足球射中球门指定位置的各项运动参数。在该过程中，控制者可以深刻体会到科里奥利力的奥秘。球门前守门员的来回移动也增加了本套装置的趣味性。足球供给循环系统专门用来回收射出的足球，完整的回收通道可以实现快速连续的回收动作，提升机构的螺旋导轨既可以用来提升也可以存储足球，节省空间的同时也实现的足球的连续发射。通电系统使用电刷与铜环的组合，解决了回转体难通电的问题。同时为了保护使用者的安全，特地做了绝缘处理。

附图说明

图1a是本实用新型整体结构示意图A。

图1b是本实用新型整体结构示意图B。

图2a是本实用新型发射装置结构示意图一。

图2b是本实用新型发射装置内部结构示意图。

图3a是本实用新型足球提升装置结构示意图。

图3b是图3a的俯视图。

图4是本实用新型守门员装置结构示意图。

图5a是本实用新型直流供电系统的主视图。

图5b是本实用新型直流供电系统的侧视图。

图6是本实用新型角度调整机构的结构示意图。

图7是本实用新型定心机构的结构示意图。

具体实施方式

参照图1a至图7，科氏足球装置，包括底座及设置在底座上的动力系统、点球系统、足球供给循环系统和供电系统，所述的供电系统分别与动力系统、点球系统和足球供给循环系统电连接；

所述的动力系统包括电机21和传动机构22，所述的传动机构22包括电机输出轴上的定心机构和转盘；所述的定心机构包括可相对移动的第一联轴器2211和回转支撑体2212，所述的回转支撑体上设有回转中心且通过第一联轴器与电机输出轴相连；所述的转盘包括上下平行且同轴设置的第一转盘23和第二转盘24，所述的第一转盘23与回转支撑体螺栓连接，所述的第一转盘23和第二转盘24之间由支柱支撑连接；

所述的点球系统包括发射足球的发射装置32和守门员装置34，所述的发射装置32包括传动装置和发射管321；所述的发射管321倾斜设置在第二转盘24上，所述的发射管321靠近发射端的管壁上开设有发射足球的入口326，且所述的发射管321内部远离发射端的一端设置有电磁铁322、推杆323、挡环324和弹簧325，所述的挡环324固设在所述的发射管321的内壁上，所述的推杆323穿过所述的挡环324，所述的弹簧325一端固设在所述的挡环324上，另一端固设在推杆323的前端部；所述的传动装置包括第一减速电机311、第二联轴器312、第一齿轮313、第二齿轮314以及第一连杆315；所述的发射管321的外侧壁上对称设置有第一齿轮313和第二齿轮314，且所述的第一齿轮313与第二齿轮314相互啮合，两个第一齿轮313的中心轴传动连接，所述的第一减速电机311的传动轴通过第二联轴器312与一侧的第一齿轮313连接，两侧所述的第二齿轮314上分别铰接有所述的第一连杆315，所述的第一连杆315的一端与第二齿轮314铰接，另一端与电磁铁322铰接，在第一减速电机311的作用下第一齿轮313转动，从而带动第二齿轮314转动，第二齿轮314带动第一连杆315运动，第一连杆315带动电磁铁322前后运动；电磁铁322通电后吸引推杆323向后运动同时压缩弹簧325，电磁铁断电后失去磁性，推杆在弹簧作用下回弹推出发射足球；

所述的守门员装置34由守门员341、滑块342、直线滑轨343、第二减速电机344、第一曲柄345和连接杆346组成；所述的第二减速电机344的电机轴与所述的第一曲柄345传动连接，所述的连接杆346的一端与所述的第一曲柄345铰接，另一端与滑块342铰接，所述的滑块342设置在所述的直线滑轨343上，所述的滑块342与所述的守门员341连接，在第二减速电机的作用下，第一曲柄带动连接杆运动，连接杆带动滑块，滑块带动守门员在直线滑轨上来回移动；

所述的足球供给循环装置包括足球收集装置41和足球提升装置42；所述的足球收集装置41包括用于收集发射足球的拨叉、漏斗和软管，所述的拨叉的一端固定在底座上，另一端高出第二转盘24的上端面，用于收集发射管发射出来的发射足球；所述的第二转盘24上开设有用于收集发射足球的孔洞，所述的漏斗固定在所述的孔洞的下方，所述的软管一端连接漏斗，另一端与足球提升装置42连接，发射足球在拨叉推动下进入孔洞下方的漏斗并通过软管进入足球提升装置；

所述的足球提升装置42包括上端盖421、下端盖422、皮带轮423、第三减速电机、皮带、转轴424、弹簧导轨425及外筒426，所述的转轴424和弹簧导轨425设置在外筒426内部，且所述的转轴424的下端设置有所述的皮带轮423，所述的皮带轮423设置在下端盖422的下方，所述的皮带的一端套设在所述的皮带轮423上，另一端与第三减速电机的传动轴传动连接；所述的外筒426的上端和下端分别设置有所述的上端盖421和下端盖422，所述的下端盖422固定在第一转盘23上，所述的外筒的上、下部均开设有孔427，所述的孔427与软管连通，所述的外筒426的下部的孔通过软管与漏斗连通，所述的外筒426的上部的孔通过软管与发射管321的后端的入口326连通；所述的转轴424的上端和下端通过轴承分别与上端盖421和下端盖422过盈配合，所述的皮带轮423通过紧定螺栓与转轴424连接，所述的皮带轮423上套设有皮带，在第三减速电机作用下所述的皮带带动所述皮带轮423转动，从而带动转轴424转动；所述的弹簧导轨425为螺旋状结构且固定在外筒上，发射足球被所述转轴上的叶片4241推动且在弹簧导轨中螺旋上升。

进一步，所述的发射管21设置在一安装座319上，所述的安装座319设置在第二转盘24上端面；所述的发射管321远离发射端的一端的管壁两侧开设有滑槽327，所述的滑槽327内设置有连接轴328，所述的连接轴328的两端伸出所述的发射管321且与连杆315连接，所述的连接轴328上连接有电磁铁322，所述的连接轴328在连杆315的带动下带动电磁铁322在滑槽327内前后移动。

进一步，所述的点球系统还包括角度调整机构，所述的角度调整机构包括第四减速电机316、第二曲柄317以及第二连杆318，所述的第四减速电机与所述的第二曲柄的一端固接，所述的第二曲柄的另一端与所述的第二连杆的一端铰接，所述的第二连杆的另一端与所述的安装座铰接，所述的安装座铰接在第二转盘上端面上；在第四减速电机的作用下，第二曲柄带动第二连杆运动，第二连杆带动安装座实现左右摆动。

进一步，所述的供电系统包括交流供电装置和直流供电装置52，所述的交流供电装置通过控制调速电路与电机连接，实现转盘正反转的转速改变；所述的直流供电装置52与第一、第二、第三、第四减速电机电连接。

所述的直流供电装置52包括定子521和转子522，所述的定子521包括绝缘圆环板5211和正、负极铜环52121、52122，所述的绝缘圆环板5211上均布有四个第一安装孔5223，所述的绝缘圆环板5211通过第一安装孔5223与底座螺栓连接；所述的正、负极铜环52121、52122与绝缘圆环板5211胶连接；所述的正、负极铜环52121、52122上分别设置有第一电线缠绕孔5214，正、负电源线分别穿过所述的正、负极铜环52121、52122上的第一电线缠绕孔5214并通过螺栓螺母紧固；

所述的转子522包括铜环碳刷5221和绝缘方板5222，所述的绝缘方板5222与第一转盘23通过第二安装孔5226螺栓连接，所述的铜环碳刷5221为U型结构，与正、负极铜环52121、52122可靠接触；所述的铜环碳刷5221上设置有对称布置的第三安装孔5224和第二电线缠绕孔5225，所述的绝缘方板5222与铜环碳刷5221通过第三安装孔5224螺栓连接，所述的第二电线缠绕孔5225与输出电线连接，所述的输出电线与第一、第二、第三、第四减速电连接。

进一步，所述的底座包括钢板机体外壳11和带锁死功能的滑轮12，所述的滑轮12固定安装在外壳11的底部，所述的电机21安装固定在所述的外壳11内部的空腔内。

进一步，所述的外筒426与上、下端盖421、422卡扣式连接。

进一步，所述的电磁铁322

第四减速电机316分别与无线继电器控制连接。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.科氏足球装置，其特征在于：包括底座及设置在底座上的动力系统、点球系统、足球供给循环系统和供电系统，所述的供电系统分别与动力系统、点球系统和足球供给循环系统电连接；

所述的动力系统包括电机和传动机构，所述的传动机构包括电机输出轴上的定心机构和转盘；所述的定心机构包括可相对移动的第一联轴器和回转支撑体，所述的回转支撑体上设有回转中心且通过第一联轴器与电机输出轴相连；所述的转盘包括上下平行且同轴设置的第一转盘和第二转盘，所述的第一转盘与回转支撑体螺栓连接，所述的第一转盘和第二转盘之间由支柱支撑连接；

所述的点球系统包括发射足球的发射装置和守门员装置，所述的发射装置包括传动装置和发射管；所述的发射管倾斜设置在第二转盘上，所述的发射管靠近发射端的管壁上开设有发射足球的入口，且所述的发射管内部远离发射端的一端设置有电磁铁、推杆、挡环和弹簧，所述的挡环固设在所述的发射管的内壁上，所述的推杆穿过所述的挡环，所述的弹簧一端固设在所述的挡环上，另一端固设在推杆的前端部；所述的传动装置包括第一减速电机、第二联轴器、第一齿轮、第二齿轮以及第一连杆；所述的发射管的外侧壁上对称设置有第一齿轮和第二齿轮，且所述的第一齿轮与第二齿轮相互啮合，两个第一齿轮的中心轴传动连接，所述的第一减速电机的传动轴通过第二联轴器与一侧的第一齿轮连接，两侧所述的第二齿轮上分别铰接有所述的第一连杆，所述的第一连杆的一端与第二齿轮铰接，另一端与电磁铁铰接，在第一减速电机的作用下第一齿轮转动，从而带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第一连杆运动，第一连杆带动电磁铁前后运动；电磁铁通电后吸引推杆向后运动同时压缩弹簧，电磁铁断电后失去磁性，推杆在弹簧作用下回弹推出发射足球；

所述的守门员装置由守门员、滑块、直线滑轨、第二减速电机、第一曲柄和连接杆组成；所述的第二减速电机的电机轴与所述的第一曲柄传动连接，所述的连接杆的一端与所述的第一曲柄铰接，另一端与滑块铰接，所述的滑块设置在所述的直线滑轨上，所述的滑块与所述的守门员连接，在第二减速电机的作用下，第一曲柄带动连接杆运动，连接杆带动滑块，滑块带动守门员在直线滑轨上来回移动；

所述的足球供给循环装置包括足球收集装置和足球提升装置；所述的足球收集装置包括用于收集发射足球的拨叉、漏斗和软管，所述的拨叉的一端固定在底座上，另一端高出第二转盘的上端面，用于收集发射管发射出来的发射足球；所述的第二转盘上开设有用于收集发射足球的孔洞，所述的漏斗固定在所述的孔洞的下方，所述的软管一端连接漏斗，另一端与足球提升装置连接，发射足球在拨叉推动下进入孔洞下方的漏斗并通过软管进入足球提升装置；

所述的足球提升装置包括上端盖、下端盖、皮带轮、第三减速电机、皮带、转轴、弹簧导轨及外筒，所述的转轴和弹簧导轨设置在外筒内部，且所述的转轴的下端设置有所述的皮带轮，所述的皮带轮设置在下端盖的下方，所述的皮带的一端套设在所述的皮带轮上，另一端与第三减速电机的传动轴传动连接；所述的外筒的上端和下端分别设置有所述的上端盖和下端盖，所述的下端盖固定在第一转盘上，所述的外筒的上、下部均开设有孔，所述的孔与软管连通，所述的外筒的下部的孔通过软管与漏斗连通，所述的外筒的上部的孔通过软管与发射管的后端的入口连通；所述的转轴的上端和下端通过轴承分别与上端盖和下端盖过盈配合，所述的皮带轮通过紧定螺栓与转轴连接，所述的皮带轮上套设有皮带，在第三减速电机作用下所述的皮带带动所述皮带轮转动，从而带动转轴转动；所述的弹簧导轨为螺旋状结构且固定在外筒上，足球被所述转轴上的叶片推动且在弹簧导轨中螺旋上升。

2.如权利要求1所述的科氏足球装置，其特征在于：所述的发射管设置在一安装座上，所述的安装座设置在第二转盘上端面；所述的发射管远离发射端的一端的管壁两侧开设有一滑槽，所述的滑槽内设置有连接轴，所述的连接轴上连接有电磁铁，所述的连接轴的两端伸出所述的发射管且与连杆连接，所述的连接轴上连接有电磁铁，所述的连接轴在连杆的带动下带动电磁铁在滑槽内前后移动。

3.如权利要求2所述的科氏足球装置，其特征在于：所述的点球系统还包括角度调整机构，所述的角度调整机构包括第四减速电机、第二曲柄以及第二连杆，所述的第四减速电机与所述的第二曲柄的一端固接，所述的第二曲柄的另一端与所述的第二连杆的一端铰接，所述的第二连杆的另一端与所述的安装座铰接，所述的安装座铰接在第二转盘上端面上；在第四减速电机的作用下，第二曲柄带动第二连杆运动，第二连杆带动安装座实现左右摆动。

4.如权利要求1～3之一所述的科氏足球装置，其特征在于：所述的供电系统包括交流供电装置和直流供电装置，所述的交流供电装置通过控制调速电路与电机连接，实现转盘正反转的转速改变；所述的直流供电装置与第一、第二、第三、第四减速电机电连接。

5.如权利要求4所述的科氏足球装置，其特征在于：所述的直流供电装置包括定子和转子，所述的定子包括绝缘圆环板和正、负极铜环，所述的绝缘圆环板上均布有四个第一安装孔，所述的绝缘圆环板通过第一安装孔与底座螺栓连接；所述的正、负极铜环与绝缘圆环板胶连接；所述的正、负极铜环上分别设置有第一电线缠绕孔，正、负电源线分别穿过所述的正、负极铜环上的第一电线缠绕孔并通过螺栓螺母紧固；

所述的转子包括铜环碳刷和绝缘方板，所述的绝缘方板与第一转盘通过第二安装孔螺栓连接，所述的铜环碳刷为U型结构，与正、负极铜环可靠接触；所述的铜环碳刷上设置有对称布置的第三安装孔和第二电线缠绕孔，所述的绝缘方板与铜环碳刷通过第三安装孔螺栓连接，所述的第二电线缠绕孔与输出电线连接，所述的输出电线与第一、第二、第三以及第四减速电机电连接。

6.如权利要求5所述的科氏足球装置，其特征在于：所述的底座包括钢板机体外壳和带锁死功能的滑轮，所述的滑轮固定安装在外壳的底部，所述的电机安装固定在所述的外壳内部的空腔内。

7.如权利要求6所述的科氏足球装置，其特征在于：所述的外筒与上、下端盖卡扣式连接。

8.如权利要求7所述的科氏足球装置，其特征在于：所述的电磁铁、第四减速电机分别与无线继电器控制连接。