CN204066590U - 一种机械式差速原理演示教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械式差速原理演示教具，该差速原理演示教具不仅包括行星差速轮系，还包括两个输入齿轮、一个输出齿轮、多个传动齿轮和同步传动装置，在输入齿轮轴和输出齿轮轴的前端安装有手轮，并在输入齿轮和输出齿轮的前方设有刻度盘。本实用新型能清楚直观地演示差动轮系运动的合成与分解，并证明公式2n_H＝n₁±n₂的成立(n_H为行星架的转速，n₁、n₂为两个半轴的转速)，学生通过现场演示，能快速理解并记住抽象的公式及难以理解的差速原理。

Description

一种机械式差速原理演示教具

技术领域

本实用新型涉及一种机械式差速原理演示教具，属教学演示装置领域。

背景技术

现有差速器或差动轮系教学演示设备都只能展示其基本结构，不能验证其效果。以汽车后桥结构演示教具为例，其工作原理是：当转弯时，由于外侧车轮有拖滑现象，内侧车轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，根据“最小能耗原理”，必然导致两边车轮的转速不同，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。但此类教具目前只能演示其结构和工作过程，不能验证差速器工作时的转速关系。另外此类差速器演示教具结构都较为复杂，制造和装配精度要求较高，导致成本高，使用及维护麻烦。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种机械式差速原理演示教具，该差速原理演示教具能清楚直观地演示差动轮系运动的合成与分解，并证明公式2n_H＝n₁±n₂的成立。

为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：一种机械式差速原理演示教具，包括底板、半轴A、半轴齿轮A、半轴B、半轴齿轮B、行星齿轮和行星架，所述半轴齿轮A和半轴齿轮B分别安装在半轴A和半轴B上，并同时与行星齿轮啮合，行星齿轮通过行星齿轮轴安装在行星架上，行星架活套在半轴A和半轴B上，在底板上通过支架还安装有传动齿轮A、传动齿轮B、传动齿轮C和传动齿轮D，其中传动齿轮B通过半轴B安装在支架上，同时在底板上通过滑动支架安装有输入齿轮A、输入齿轮B和输出齿轮，输入齿轮A通过输入齿轮轴A安装在滑动支架上，并位于传动齿轮A和传动齿轮B之间，可随滑动支架的移动与传动齿轮A或传动齿轮B啮合或分离，输入齿轮B通过输入齿轮轴B安装在滑动支架上，并位于传动齿轮B和传动齿轮C之间，可随滑动支架的移动与传动齿轮B或传动齿轮C啮合或分离，输出齿轮通过输出齿轮轴安装在滑动支架上，并位于传动齿轮C和传动齿轮D之间，可随滑动支架的移动与传动齿轮C或传动齿轮D啮合或分离，在输入齿轮轴A、输入齿轮轴B和输出齿轮轴的前端均安装有手轮，同时在输入齿轮A、输入齿轮B和输出齿轮的前方均设有刻度盘，以显示输入齿轮A、输入齿轮B和输出齿轮的转动角度，上述各齿轮之间的传动比均为1；所述传动齿轮A安装在传动轴A的一端，在传动轴A的另一端安装有传动齿轮E，半轴A的一端安装有传动齿轮F，传动齿轮E和传动齿轮F之间安装有同时与传动齿轮E和传动齿轮F啮合的过轮，传动轴A与安装传动齿轮D的传动轴B之间通过同步传动装置连接；所述行星架靠近传动齿轮B的一侧还固接有行星架齿轮，行星架齿轮活套在半轴B上，并与增速齿轮啮合，增速齿轮与行星架齿轮的传动比为2:1，传动齿轮C与增速齿轮安装在同一传动轴C上。

上述同步传动装置为同步带、同步轮传动装置或链轮、链条传动装置。

本实用新型具有如下效果：

(1)能清楚直观地演示差动轮系运动的合成与分解，并证明公式2n_H＝n₁±n₂的成立(n_H为行星架的转速，n₁、n₂为两个半轴的转速)，学生通过现场演示，能快速理解并记住抽象的公式及难以理解的差速原理；

(2)能丰富教学模式，提高学生动手能力，有利于教学质量的提高；

(3)结构简单，质量较小，能方便老师上课时带入教室。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的左视图。

图3为本实用新型第一种工作状态的横剖图。

图4为本实用新型第二种工作状态的横剖图。

图中：1—底板  2—支架  3—传动齿轮A  4—行星架齿轮5—传动轴A  6—行星齿轮轴  7—行星齿轮  8—传动齿轮E9—同步轮  10—过轮  11—同步带  12—半轴A  13—传动齿轮F14—半轴齿轮A  15—传动轴B  16—增速齿轮  17—滑动支架18—固定销  19—固定支架  20—传动齿轮D  21—输出齿轮22—手轮  23—传动轴C  24—传动齿轮C  25—刻度盘26—输入齿轮B  27—半轴B  28—传动齿轮B  29—输入齿轮A

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型主要由底板1、支架2、传动齿轮A 3、行星架齿轮4、传动轴A 5、行星齿轮轴6、行星齿轮7、传动齿轮E 8、同步轮9、过轮10、同步带11、半轴A 12、传动齿轮F 13、半轴齿轮A 14、传动轴B 15、增速齿轮16、滑动支架17、固定支架19、传动齿轮D 20、输出齿轮21、手轮22、传动轴C 23、传动齿轮C 24、刻度盘25、输入齿轮B 26、半轴B 27、传动齿轮B 28和输入齿轮A 29组成，所述支架2固定在底板1上，传动齿轮A 3、传动齿轮B 28、传动齿轮C 24和传动齿轮D 20安装在支架2上。在支架2上还设有滑动支架17，输入齿轮A 29、输入齿轮B 26和输出齿轮21安装在滑动支架17上，当滑动支架17向左移动时，输入齿轮A 29与传动齿轮A 3啮合，输入齿轮B 26与传动齿轮B 28啮合，输出齿轮21与传动齿轮C 24啮合。当滑动支架17向右移动时，输入齿轮A 29与B 28啮合，输入齿轮B 26与传动齿轮C 24啮合，输出齿轮21与传动齿轮D 20啮合，滑动支架17滑动到位后，通过固定销18插入固定支架19中而固定。在输入齿轮轴A、输入齿轮轴B和输出齿轮轴的前端均安装有手轮22，用于扳动齿轮，同时在输入齿轮A29、输入齿轮B26和输出齿轮21的前方均设有刻度盘25，用于显示输入齿轮A29、输入齿轮B26和输出齿轮21的转动角度，上述各齿轮之间的传动比均为1。

传动齿轮A 3安装在传动轴A 5的一端，在传动轴A 5的另一端安装有传动齿轮E 8，半轴A 12的一端安装有传动齿轮F 13，传动齿轮E 8和传动齿轮F 13之间安装有过轮10，过轮10同时与传动齿轮E和传动齿轮F啮合，传动轴A 5与安装传动齿轮D 20的传动轴B 15之间通过同步带11和同步轮9连接。

半轴A 12的另一端安装有半轴齿轮A 14，半轴B 27为阶梯轴，半轴齿轮B安装在半轴B 27的一端，传动齿轮B 28安装在半轴B 27的另一端，半轴齿轮A 12和半轴齿轮B同时与行星齿轮4啮合，行星齿轮4通过行星齿轮轴6安装在行星架上，行星架靠近传动齿轮B 28的一侧固接有行星架齿轮4，行星架齿轮4活套在半轴B 27上，并与增速齿轮16啮合，增速齿轮16与行星架齿轮16的传动比为2:1，传动齿轮C 24与增速齿轮16安装在同一传动轴C 23上。

使用本实用新型验证公式2n_H＝n₁±n₂(n_H为行星架的转速，n₁、n₂为两个半轴的转速)的过程如下：

(1)验证2n_H＝n₁+n₂

将滑动支架17向左移动并固定，此时输入齿轮A 29与传动齿轮A 3啮合，输入齿轮B 26与传动齿轮B 28啮合，输出齿轮21与传动齿轮C 24啮合，如图3所示，顺时针转动输入齿轮轴A上的手轮22，转动的角度通过其刻度盘25显示，同时固定输入齿轮轴B上的手轮22不动，输入齿轮A 29的转动通过齿轮间的传动带动半轴A 12上的传动齿轮E 8和半轴齿轮A 14转动，最终通过行星架齿轮4与增速齿轮16的啮合传递给输出齿轮21，其转动的角度显示在其刻度盘25上，由于输入齿轮A 29与传动齿轮A3的传动比为1，传动齿轮A 3与传动齿轮E 8为同轴齿轮，传动齿轮E 8、过轮10、传动齿轮F 13的传动比为1:1:1，因此输入齿轮A 29的转动的角度相当于半轴A 12的转动角度，输出齿轮21转动的角度相当于行星架转动的角度；

固定输入齿轮轴A上的手轮22不动，顺时针转动输入齿轮轴B上的手轮22，转动的角度通过其刻度盘25显示，输入齿轮B 26的转动通过传动齿轮B 28、以及行星架齿轮4与增速齿轮16的啮合传递给输出齿轮21，其转动的角度显示在其刻度盘25上，由于输入齿轮B 26与传动齿轮B 28的传动比为1，因此此时输入齿轮B 26的转动的角度相当于半轴B 27的转动角度，输出齿轮21转动的角度相当于行星架转动的角度；

从上可以看出，输出齿轮21最终转动的角度等于输入齿轮A 29和输入齿轮B 26转动的角度之和，即输出齿轮21最终的转速等于半轴A 12的转速与半轴B 27的转速之和，由于输出齿轮21的转速等于2倍行星架的转速，因此最终验证2n_H＝n₁+n₂成立。

(2)验证2n_H＝n₁-n₂

将滑动支架17向右移动并固定，此时输入齿轮A 29与B 28啮合，输入齿轮B 26与传动齿轮C 24啮合，输出齿轮21与传动齿轮D 20啮合，如图4所示，顺时针转动输入齿轮轴A上的手轮22，转动的角度通过其刻度盘25显示，同时固定输入齿轮轴B上的手轮22不动，输入齿轮A 29的转动通过传动齿轮B 28、半轴齿轮B、以及行星架齿轮4与增速齿轮16的啮合传递给输出齿轮21，由于输入齿轮A 29与传动齿轮B 28的传动比为1，因此此时输入齿轮A 29的转动的角度相当于半轴B 27的转动角度，输出齿轮21转动的角度相当于行星架转动的角度；

固定输入齿轮轴A上的手轮22不动，逆时针转动输入齿轮轴B上的手轮22，转动的角度通过其刻度盘25显示，输入齿轮B 26的转动依次通过传动齿轮C 24、增速齿轮16、行星架齿轮4、行星齿轮、半轴齿轮A 14、传动齿轮F 13、过轮10、传动齿轮E 8、同步轮9、同步带11、传动轴B 15和传动齿轮D 20传递给输出齿轮21，其转动的角度显示在其刻度盘25上，由于各齿轮之间的传动比为1，因此此时输入齿轮B 26的转动的角度相当于半轴B 27的转动角度，输出齿轮21转动的角度相当于行星架转动的角度；

从上可以看出，输出齿轮21最终转动的角度等于输入齿轮A 29和输入齿轮B 26转动的角度之差，即输出齿轮21最终的转速等于半轴A 12的转速与半轴B 27的转速之差，由于输出齿轮21的转速等于2倍行星架的转速，因此最终验证2n_H＝n₁-n₂成立。

以上所述仅为本实用新型优选实施例之一，需要指出的是，对本领域普通技术人员在不脱离本实用新型使用原理的前提下，还可以做若干变型及改进，也应视为本实用新型保护范围。

Claims (2)

1.一种机械式差速原理演示教具，包括底板(1)、半轴A()、半轴齿轮A(14)、半轴B(27)、半轴齿轮B、行星齿轮(7)和行星架，所述半轴齿轮A(14)和半轴齿轮B分别安装在半轴A(14)和半轴B上，并同时与行星齿轮(7)啮合，行星齿轮(7)通过行星齿轮轴(6)安装在行星架上，行星架活套在半轴A(14)和半轴B上，其特征在于：

(1)在底板(1)上通过支架(2)还安装有传动齿轮A(3)、传动齿轮B(28)、传动齿轮C(24)和传动齿轮D(20)，其中传动齿轮B(28)通过半轴B(27)安装在支架(2)上，同时在底板(1)上通过滑动支架(17)安装有输入齿轮A(29)、输入齿轮B(26)和输出齿轮(21)，输入齿轮A(29)通过输入齿轮轴A安装在滑动支架(17)上，并位于传动齿轮A(3)和传动齿轮B(28)之间，能随滑动支架(17)的移动与传动齿轮A(3)或传动齿轮B(28)啮合或分离，输入齿轮B(26)通过输入齿轮轴B安装在滑动支架(17)上，并位于传动齿轮B(28)和传动齿轮C(24)之间，能随滑动支架(17)的移动与传动齿轮B(28)或传动齿轮C(24)啮合或分离，输出齿轮(21)通过输出齿轮轴安装在滑动支架(17)上，并位于传动齿轮C(24)和传动齿轮D(20)之间，能随滑动支架(17)的移动与传动齿轮C(24)或传动齿轮D(20)啮合或分离，在输入齿轮轴A、输入齿轮轴B和输出齿轮轴的前端均安装有手轮(22)，同时在输入齿轮A(29)、输入齿轮B(26)和输出齿轮(21)的前方均设有刻度盘(25)，以显示输入齿轮A(29)、输入齿轮B(26)和输出齿轮(21)的转动角度，上述各齿轮之间的传动比均为1；

(2)传动齿轮A(3)安装在传动轴A(5)的一端，在传动轴A(5)的另一端安装有传动齿轮E(8)，半轴A(12)的一端安装有传动齿轮F(13)，传动齿轮E(8)和传动齿轮F(13)之间安装有同时与传动齿轮E(8)和传动齿轮F(13)啮合的过轮(10)，传动轴A(5)与安装传动齿轮D(20)的传动轴B(15)之间通过同步传动装置连接；

(3)行星架靠近传动齿轮B(28)的一侧固接有行星架齿轮(4)，行星架齿轮(4)活套在半轴B上，并与增速齿轮(16)啮合，增速齿轮(16)与行星架齿轮的传动比为2:1，传动齿轮C(24)与增速齿轮(16)安装在同一传动轴C(23)上。

2.根据权利要求1所述的机械式差速原理演示教具，其特征在于：所述同步传动装置为同步带(11)、同步轮(9)传动装置或链轮、链条传动装置。