CN209149675U - 教学演示用周转轮系传动比计算实验台 - Google Patents

Abstract

一种教学演示用周转轮系传动比计算实验台。其包括周转轮系子系统、机架驱动子系统和安装台装置；安装台装置包括安装平台、主支撑柱和中支撑柱；机架驱动子系统包括机架驱动齿轮、第二驱动步进电机、第二深沟球轴承、第二驱动步进电机控制器、第二电源、第三导线和第四导线；周转轮系子系统包括周转轮系、周转轮系机架装置和周转轮系驱动装置；本实用新型效果：结构设计合理，能进行周转轮系传动过程的实验演示，如通过步进电机控制中心轮转速、通过驱动整体机构实现转化轮系的演示。因此，本实验台可以有效地应用于周转轮系传动比的教学当中，提高学生的认知能力，使其理解转化轮系的意义，提高其空间思维能力。

Description

教学演示用周转轮系传动比计算实验台

技术领域

本实用新型属于教学仪器技术领域，尤其是涉及一种教学演示用周转轮系传动比计算实验台。

背景技术

在学习机械类相关课程中，齿轮是其中的重点和难点，尤其是对周转轮系传动比计算的讲解，由于行星轮的轴线在围绕中心太阳轮的轴线转动，计算时必须用到转化轮系的概念，讲解时比较抽象，学生普遍反应理解困难，无法想像转化后轮系与现实中的周转轮系的关系，从而在计算时容易产生概念性错误。现有齿轮教学教具存在下列问题：功能单一，没有相关的实验教具可供教学演示周转轮系传动比的计算，无法帮助学生理解转化法的物理意义；大部分齿轮模型结构复杂，需要较多的设备支持，并且安装设备和后续计算繁琐，不利于演示。因此有必要开发一种教学演示用周转轮系传动比计算实验台，使该实验台可以实现周转轮系传动比计算演示的同时，实现轮系传动比的演示和计算。但目前尚缺少相应的设备。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作简便、功能齐全、教学效率高、便于计算和演示的教学演示用周转轮系传动比计算实验台

为了达到上述目的，本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台包括：周转轮系子系统、机架驱动子系统和安装台装置；其中，所述的安装台装置包括安装平台、主支撑柱和多个中支撑柱；主支撑柱的下端固定在安装平台的表面一侧；多个中支撑柱安装在安装平台的底面外侧部位；

所述的机架驱动子系统包括机架驱动齿轮、第二驱动步进电机、第二深沟球轴承、第二驱动步进电机控制器、第二电源、第三导线和第四导线；其中第二驱动步进电机固定在安装平台的表面另一侧，并且输出轴朝上；机架驱动齿轮水平设置，第二深沟球轴承设置在机架驱动齿轮的中心孔内，第二驱动步进电机的输出轴插入固定在第二深沟球轴承的中心孔中；第二驱动步进电机控制器和第二电源安装在安装平台的表面，其中第二电源通过第三导线与第二驱动步进电机控制器连接，第二驱动步进电机控制器通过第四导线与第二驱动步进电机连接；

所述的周转轮系子系统安装在主支撑柱上，包括周转轮系、周转轮系机架装置和周转轮系驱动装置；所述的周转轮系机架装置包括周转轮系机架齿轮与推力球轴承；周转轮系机架齿轮水平设置，且与机架驱动齿轮相啮合；推力球轴承固定在周转轮系机架齿轮的中心孔内，并且主支撑柱的上端插入在推力球轴承的中心孔中；周转轮系驱动装置安装在周转轮系机架齿轮的表面，包括第一驱动步进电机、第一驱动步进电机控制器、第一电源、第一导线和第二导线；其中第一驱动步进电机位于周转轮系机架齿轮的表面中部，且输出轴朝上；第一电源通过第一导线与第一驱动步进电机控制器连接，第一驱动步进电机控制器通过第二导线与第一驱动步进电机连接；周转轮系包括行星轮、系杆、第一中心齿轮、第二中心齿轮、第一深沟球轴承、多个小支撑柱、上盖和下盖；其中第一中心齿轮水平设置；第一深沟球轴承设置在第一中心齿轮的中心孔内，并且第一驱动步进电机的输出轴穿过第一深沟球轴承的中心孔后向上伸出；第二中心齿轮为内齿轮，以同心的方式设置在第一中心齿轮的外侧；行星轮设置在第一中心齿轮和第二中心齿轮之间，并且同时与第一中心齿轮和第二中心齿轮相啮合；系杆的两端分别固定在第一中心齿轮和行星轮上；上盖利用多个小支撑柱设置在第二中心齿轮的上方，而下盖则固定在第二中心齿轮的底面上。

所述的推力球轴承选用51106号推力球轴承；所述的第一深沟球轴承与第二深沟球轴承选用628/8号深沟球轴承。

所述的第一驱动步进电机、第二驱动步进电机选用57闭环步进电机。

所述的第一驱动步进电机控制器、第二驱动步进电机控制器选用HBS657H 型二相混合式步进伺服驱动控制器。

本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台具有如下有益效果：结构设计合理，能够进行周转轮系传动过程的实验演示，如通过步进电机控制中心轮转速、通过驱动整体机构实现转化轮系的演示。因此，本实验台可以有效地应用于周转轮系传动比的教学当中，提高学生的认知能力，使其理解转化轮系的意义，提高其空间思维能力。

附图说明

图1为本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台结构立体图。

图2为本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台中周转轮系子系统的周转轮系结构示意图

图3为本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台中周转轮系子系统的周转轮系机架装置与周转轮系驱动装置结构示意图

图4为本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台中机架驱动子系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台进行详细说明。

如图1—图4所示，本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台包括：周转轮系子系统1、机架驱动子系统和安装台装置；其中，所述的安装台装置包括安装平台5、主支撑柱22和多个中支撑柱7；主支撑柱22的下端固定在安装平台5的表面一侧；多个中支撑柱7安装在安装平台5的底面外侧部位；

所述的机架驱动子系统包括机架驱动齿轮11、第二驱动步进电机4、第二深沟球轴承17、第二驱动步进电机控制器24、第二电源21、第三导线25和第四导线26；其中第二驱动步进电机4固定在安装平台5的表面另一侧，并且输出轴朝上；机架驱动齿轮11水平设置，第二深沟球轴承17设置在机架驱动齿轮11的中心孔内，第二驱动步进电机4的输出轴插入固定在第二深沟球轴承17 的中心孔中；第二驱动步进电机控制器24和第二电源21安装在安装平台5的表面，其中第二电源21通过第三导线25与第二驱动步进电机控制器24连接，第二驱动步进电机控制器24通过第四导线26与第二驱动步进电机4连接；

所述的周转轮系子系统1安装在主支撑柱22上，包括周转轮系、周转轮系机架装置和周转轮系驱动装置；所述的周转轮系机架装置包括周转轮系机架齿轮9与推力球轴承23；周转轮系机架齿轮9水平设置，且与机架驱动齿轮11相啮合；推力球轴承23固定在周转轮系机架齿轮9的中心孔内，并且主支撑柱22 的上端插入在推力球轴承23的中心孔中；周转轮系驱动装置安装在周转轮系机架齿轮9的表面，包括第一驱动步进电机6、第一驱动步进电机控制器18、第一电源15、第一导线19和第二导线20；其中第一驱动步进电机6位于周转轮系机架齿轮9的表面中部，且输出轴朝上；第一电源15通过第一导线19与第一驱动步进电机控制器18连接，第一驱动步进电机控制器18通过第二导线20 与第一驱动步进电机6连接；周转轮系包括行星轮12、系杆13、第一中心齿轮 14、第二中心齿轮10、第一深沟球轴承16、多个小支撑柱8、上盖2和下盖3；其中第一中心齿轮14水平设置；第一深沟球轴承16设置在第一中心齿轮14的中心孔内，并且第一驱动步进电机6的输出轴穿过第一深沟球轴承16的中心孔后向上伸出；第二中心齿轮10为内齿轮，以同心的方式设置在第一中心齿轮14 的外侧；行星轮12设置在第一中心齿轮14和第二中心齿轮10之间，并且同时与第一中心齿轮14和第二中心齿轮10相啮合；系杆13的两端分别固定在第一中心齿轮14和行星轮12上；上盖2利用多个小支撑柱8设置在第二中心齿轮 10的上方，而下盖3则固定在第二中心齿轮10的底面上。

所述的推力球轴承23选用51106号推力球轴承；所述的第一深沟球轴承16 与第二深沟球轴承17选用628/8号深沟球轴承。

所述的第一驱动步进电机6、第二驱动步进电机4选用57闭环步进电机。

所述的第一驱动步进电机控制器18、第二驱动步进电机控制器24选用 HBS657H型二相混合式步进伺服驱动控制器。

现将本实用新型提供的教学演示用周转轮系传动比计算实验台使用方法阐述如下：

当需要利用教学演示用周转轮系传动比计算实验台进行周转轮系传动比计算演示实验时，首先由实验人员接通第一电源15与第二电源21，第一电源15 将驱动第一驱动步进电机控制器18，再由第一驱动步进电机控制器18驱动第一驱动步进电机6产生旋转，第一驱动步进电机6通过第一中心齿轮14带动系杆 13旋转，系杆13的旋转将带动行星轮12在第一中心齿轮14与第二中心齿轮 10之间旋转；同时第二电源21驱动第二驱动步进电机控制器24，再由第二驱动步进电机控制器24驱动第二驱动步进电机4产生旋转，第二驱动步进电机4 再带动机架驱动齿轮11旋转，机架驱动齿轮11的旋转将带动周转轮系机架齿轮9旋转。通过第一驱动步进电机控制器18的核心处理器对第一驱动步进电机 6设置一合适的脉冲频率，通过不断调整第二驱动电机4的脉冲频率带动周转轮系机架齿轮9反向旋转，以达到使系杆13处于近乎静止不动的状态，此时分别记录下对应的脉冲频率数据。再通过计算得出第一中心齿轮14的理论转速，进而通过行星轮12的齿数算出系杆13此时的转速，而周转轮系机架齿轮9应与系杆13转速相等却方向相反，以达到“抵消”周转轮系机架齿轮9转速的目的。相应的根据周转轮系机架齿轮9与机架驱动齿轮11的传动比关系得出机架驱动齿轮11的相应转速，即为第一步进驱动电机6的转速，可得第一步进驱动电机控制器18所需设置的脉冲频率理论值，最后将该理论值与上述记录的脉冲频率数据相对比即可印证本次实验的准确性，从而实现周转轮系传动比计算实验的演示。

Claims (4)

1.一种教学演示用周转轮系传动比计算实验台，其特征在于：所述的实验台包括：周转轮系子系统(1)、机架驱动子系统和安装台装置；其中，所述的安装台装置包括安装平台(5)、主支撑柱(22)和多个中支撑柱(7)；主支撑柱(22)的下端固定在安装平台(5)的表面一侧；多个中支撑柱(7)安装在安装平台(5)的底面外侧部位；

所述的机架驱动子系统包括机架驱动齿轮(11)、第二驱动步进电机(4)、第二深沟球轴承(17)、第二驱动步进电机控制器(24)、第二电源(21)、第三导线(25)和第四导线(26)；其中第二驱动步进电机(4)固定在安装平台(5)的表面另一侧，并且输出轴朝上；机架驱动齿轮(11)水平设置，第二深沟球轴承(17)设置在机架驱动齿轮(11)的中心孔内，第二驱动步进电机(4)的输出轴插入固定在第二深沟球轴承(17)的中心孔中；第二驱动步进电机控制器(24)和第二电源(21)安装在安装平台(5)的表面，其中第二电源(21)通过第三导线(25)与第二驱动步进电机控制器(24)连接，第二驱动步进电机控制器(24)通过第四导线(26)与第二驱动步进电机(4)连接；

所述的周转轮系子系统(1)安装在主支撑柱(22)上，包括周转轮系、周转轮系机架装置和周转轮系驱动装置；所述的周转轮系机架装置包括周转轮系机架齿轮(9)与推力球轴承(23)；周转轮系机架齿轮(9)水平设置，且与机架驱动齿轮(11)相啮合；推力球轴承(23)固定在周转轮系机架齿轮(9)的中心孔内，并且主支撑柱(22)的上端插入在推力球轴承(23)的中心孔中；周转轮系驱动装置安装在周转轮系机架齿轮(9)的表面，包括第一驱动步进电机(6)、第一驱动步进电机控制器(18)、第一电源(15)、第一导线(19)和第二导线(20)；其中第一驱动步进电机(6)位于周转轮系机架齿轮(9)的表面中部，且输出轴朝上；第一电源(15)通过第一导线(19)与第一驱动步进电机控制器(18)连接，第一驱动步进电机控制器(18)通过第二导线(20)与第一驱动步进电机(6)连接；周转轮系包括行星轮(12)、系杆(13)、第一中心齿轮(14)、第二中心齿轮(10)、第一深沟球轴承(16)、多个小支撑柱(8)、上盖(2)和下盖(3)；其中第一中心齿轮(14)水平设置；第一深沟球轴承(16)设置在第一中心齿轮(14)的中心孔内，并且第一驱动步进电机(6)的输出轴穿过第一深沟球轴承(16)的中心孔后向上伸出；第二中心齿轮(10)为内齿轮，以同心的方式设置在第一中心齿轮(14)的外侧；行星轮(12)设置在第一中心齿轮(14)和第二中心齿轮(10)之间，并且同时与第一中心齿轮(14)和第二中心齿轮(10)相啮合；系杆(13)的两端分别固定在第一中心齿轮(14)和行星轮(12)上；上盖(2)利用多个小支撑柱(8)设置在第二中心齿轮(10)的上方，而下盖(3)则固定在第二中心齿轮(10)的底面上。

2.根据权利要求1所述的教学演示用周转轮系传动比计算实验台，其特征在于：所述的推力球轴承(23)选用51106号推力球轴承；所述的第一深沟球轴承(16)与第二深沟球轴承(17)选用628/8号深沟球轴承。

3.根据权利要求1所述的教学演示用周转轮系传动比计算实验台，其特征在于：所述的第一驱动步进电机(6)、第二驱动步进电机(4)选用57闭环步进电机。

4.根据权利要求1所述的教学演示用周转轮系传动比计算实验台，其特征在于：所述的第一驱动步进电机控制器(18)、第二驱动步进电机控制器(24)选用HBS657H型二相混合式步进伺服驱动控制器。