一种行星轮系教具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种行星轮系教具。周转轮系中传动比计算的转化机架原理是教学中的难点，多数学生不能完全理解原理以及基本知识点，教具就显得更加重要。本实用新型的驱动转换装置驱动传动轮系机构，传动轮系机构驱动行星轮系机构实现周转轮系传动比计算的转化机架法；传动轮系机构包括第一输入齿轮、输入轴、第二输入齿轮、第三输入齿轮、变速控制轴、第一变速齿轮、第二变速齿轮、第一输出齿轮、输出主轴、第二输出齿轮、第三输出齿轮、反转盘面板、反转盘外齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮、传动轴、反转控制齿轮和反转控制轴。本实用新型既可以演示周转轮系传动原理，也可以演示周转轮系传动比计算的转化机架法原理。
【专利说明】一种行星轮系教具
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于教学用具领域，具体涉及一种行星轮系教具。
【背景技术】
[0002] 《机械原理》是机械专业的基础课，具有较强的理论性与实践性，学生是否学好直 接影响今后的设计和实践。周转轮系中传动比计算的转化机架原理是教学中的难点，教师 在教学过程中借助多媒体手段，用动画讲解，但大多数学生不能完全理解原理以及基本知 识点，学生听了似懂非懂，教学效果不好。在现代以高效率教学的时代里，教具就显得更加 重要。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种行星轮系教具，该教具既可 以演示周转轮系传动原理，也可以演示周转轮系传动比计算的转化机架法原理。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0005] 本实用新型包括总支架、驱动转换装置、传动轮系机构和行星轮系机构。
[0006] 所述的驱动转换装置包括电机输出轴齿轮、直流电动机、驱动转换支座、驱动转换 调节装置、手柄、手柄转动盘、手柄固定盘、手柄输出轴齿轮和手柄转动轴；所述驱动转换调 节装置的安装轴固定在调节支座上，调节支座固定在总支架上；所述的驱动转换支座与驱 动转换调节装置的调节臂固定，驱动转换调节装置可在手摇工位和电机驱动工位间切换； 所述直流电动机的底座固定在驱动转换支座的一端，直流电动机的输出轴与电机输出轴齿 轮固定；手柄转动轴通过滚动轴承支承在驱动转换支座的另一端；所述的手柄输出轴齿轮 固定在手柄转动轴上；所述的手柄转动盘与手柄转动轴过盈配合连接；手柄固定盘与驱动 转换支座固定；所述手柄固定盘的内侧端面沿圆周均布开设有多个钢珠凹槽；所述手柄转 动盘的内侧端面开设有钢珠安放槽，钢珠弹簧的一端与钢珠安放槽固定，另一端与钢珠固 定；手柄固定盘与手柄转动盘通过钢珠接触，钢珠可嵌入钢珠凹槽内；手柄转动盘的外侧 轮缘固定有手柄。
[0007] 所述的传动轮系机构包括第一输入齿轮、输入轴、第二输入齿轮、第三输入齿轮、 变速控制轴、第一变速齿轮、第二变速齿轮、第一输出齿轮、输出主轴、第二输出齿轮、第三 输出齿轮、反转盘面板、反转盘外齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮、传动轴、反转控制齿 轮和反转控制轴；所述的第三输入齿轮与电机输出轴齿轮或手柄输出轴齿轮哨合；所述输 入轴、输出主轴和传动轴的两端均通过滚动轴承支承在总支架上；变速控制轴和反转控制 轴均与总支架通过直线轴承连接；所述的第一输入齿轮、第二输入齿轮和第三输入齿轮均 固定在输入轴上；第一变速齿轮和第二变速齿轮均固定在变速控制轴上；第一输出齿轮、 第二输出齿轮和第三输出齿轮均固定在输出主轴上；反转盘外齿轮通过滚动轴承支承在输 出主轴上；所述的反转盘面板空套在输出主轴上，并与反转盘外齿轮固定；反转控制齿轮 固定在反转控制轴上；第一传动齿轮和第二传动齿轮均固定在传动轴上；所述的第一传动 齿轮与反转盘外齿轮哨合。周转轮系传动演不时，第一变速齿轮同时与第二输入齿轮和第 一输出齿轮哨合；转化机架法演不时，第二变速齿轮同时与第一输入齿轮和第二输出齿轮 啮合，反转控制齿轮同时与第三输出齿轮和第二传动齿轮啮合。
[0008] 所述的行星轮系机构包括内齿轮支架、反转盘内齿轮、行星齿轮、行星架杆、第四 输出齿轮和行星轴；所述的内齿轮支架与总支架固定；所述的反转盘内齿轮空套在内齿轮 支架上，并与反转盘面板固定；所述的第四输出齿轮与输出主轴的头部通过平键连接；所 述行星架杆的一端通过滚动轴承支承在输出主轴上，行星轴与行星架杆的另一端通过平键 连接；所述的行星齿轮通过滚动轴承支承在行星轴上，且同时与第四输出齿轮和反转盘内 齿轮啮合。
[0009] 本实用新型既可以演示周转轮系传动原理，也可以演示周转轮系传动比计算的转 化机架法原理，加深了学生的理解，方便了教学，提高了教学质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型的整体结构立体图；
[0011] 图2为本实用新型的整体结构剖视图；
[0012] 图3为本实用新型的一个侧视立体图；
[0013] 图4为本实用新型的另一个侧视立体图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0015] 如图1、2、3和4所示，一种行星轮系教具，包括总支架2、驱动转换装置、传动轮系 机构和行星轮系机构；传动轮系机构的驱动，有手动或电动两种方式，驱动力的转换通过驱 动转换装置传递给传动轮系机构；传动轮系机构驱动行星轮系机构实现周转轮系传动比计 算的转化机架法。
[0016] 如图2、3和4所示，驱动转换装置包括电机输出轴齿轮8、直流电动机9、驱动转换 支座10、驱动转换调节装置11、手柄12、手柄转动盘13、手柄固定盘14、手柄输出轴齿轮15 和手柄转动轴。驱动转换调节装置11的安装轴固定在调节支座33上，调节支座33固定在 总支架2上，驱动转换支座10与驱动转换调节装置11的调节臂固定，驱动转换调节装置11 可在手摇工位和电机驱动工位间切换，分别实现手摇驱动和电机驱动。直流电动机9的底 座固定在驱动转换支座10的一端，直流电动机9的输出轴与电机输出轴齿轮8固定。手柄 转动轴通过滚动轴承支承在驱动转换支座10的另一端；手柄输出轴齿轮15固定在手柄转 动轴上；手柄转动盘13与手柄转动轴过盈配合连接；手柄固定盘14与驱动转换支座10固 定；手柄固定盘14的内侧端面沿圆周均布开设有十二个钢珠凹槽；手柄转动盘13的内侧 端面开设有钢珠安放槽，钢珠弹簧的一端与钢珠安放槽固定，另一端与钢珠固定；手柄固定 盘14与手柄转动盘13通过钢珠接触，手柄转动盘13转动过程中，钢珠可嵌入钢珠凹槽内； 手柄转动盘13的外侧轮缘固定有手柄12。
[0017] 传动轮系机构包括第一输入齿轮23、输入轴24、第二输入齿轮25、第三输入齿轮 26、变速控制轴27、第一变速齿轮16、第二变速齿轮28、第一输出齿轮29、输出主轴30、第 二输出齿轮31、第三输出齿轮32、反转盘面板17、反转盘外齿轮18、第一传动齿轮19、第二 传动齿轮20、传动轴34、反转控制齿轮21和反转控制轴22 ;第三输入齿轮26与电机输出 轴齿轮8或手柄输出轴齿轮15卩齿合；输入轴24、输出主轴30和传动轴34的两端均通过滚 动轴承支承在总支架2上；变速控制轴27和反转控制轴22均与总支架2通过直线轴承连 接；第一输入齿轮23、第二输入齿轮25和第三输入齿轮26均固定在输入轴24上；第一变 速齿轮16和第二变速齿轮28均固定在变速控制轴27上；第一输出齿轮29、第二输出齿轮 31和第三输出齿轮32均固定在输出主轴30上；反转盘外齿轮18通过滚动轴承支承在输 出主轴30上；反转盘面板17空套在输出主轴30上，并与反转盘外齿轮18固定；反转控制 齿轮21固定在反转控制轴22上；第一传动齿轮19和第二传动齿轮20均固定在传动轴34 上；第一传动齿轮19与反转盘外齿轮18哨合。演不周转轮系传动时，第一变速齿轮16同 时与第二输入齿轮25和第一输出齿轮29卩齿合，第一输出齿轮29带动输出主轴30运转；反 转控制齿轮21不参与啮合。转化机架法演示时，平移变速控制轴27和反转控制轴22,使得 第一变速齿轮16与第二输入齿轮25及第一输出齿轮29分离，第二变速齿轮28同时与第 一输入齿轮23和第二输出齿轮31啮合，带动输出主轴30旋转；反转控制齿轮21同时与第 三输出齿轮32和第二传动齿轮20啮合，动力经反转控制齿轮21、第二传动齿轮20、第一传 动齿轮19传给反转盘外齿轮18,从而带动反转盘面板17旋转。
[0018] 如图1和2所示，行星轮系机构包括内齿轮支架1、反转盘内齿轮4、行星齿轮5、行 星架杆6、第四输出齿轮7和行星轴3 ;内齿轮支架1与总支架2固定；反转盘内齿轮4空套 在内齿轮支架1上，并与反转盘面板17固定；第四输出齿轮7与输出主轴30的头部通过平 键连接；行星架杆6的一端通过滚动轴承支承在输出主轴30上，行星轴3与行星架杆6的 另一端通过平键连接；行星齿轮5通过滚动轴承支承在行星轴3上，且同时与第四输出齿轮 7和反转盘内齿轮4啮合。
[0019] 该行星轮系教具的工作原理：
[0020] 驱动转换装置可实现手动和电动两种驱动方式：驱动转换调节装置11切换到电 机驱动工位时，电机输出轴齿轮8与第三输入齿轮26哨合，直流电动机9经电机输出轴齿 轮8带动第三输入齿轮26转动；驱动转换调节装置11切换到手摇工位时，手柄输出轴齿 轮15与第三输入齿轮26啮合，手柄12经手柄转动盘13和手柄转动轴带动手柄输出轴齿 轮15转动；手柄固定盘14与手柄转动盘13通过钢珠接触，手柄转动盘13转动过程中，钢 珠依靠钢珠弹簧的压力嵌入手柄固定盘14的钢珠凹槽内，实现分度转动。
[0021] 演绎周转轮系传动原理：驱动转换装置驱动第三输入齿轮26转动，第三输入齿轮 26的动力经输入轴24传给第二输入齿轮25 ;平移变速控制轴27,使得第一变速齿轮16同 时与第二输入齿轮25和第一输出齿轮29啮合，第一输出齿轮29带动输出主轴30转动；第 四输出齿轮7随输出主轴30同速转动，行星齿轮5与第四输出齿轮7啮合，带动行星架杆 6转动；此时,反转控制齿轮21不参与啮合,反转盘内齿轮4静止，轮系为周转轮系。
[0022] 演绎周转轮系转化为定轴轮系计算传动比的转换机构法原理：驱动转换 装置驱动第三输入齿轮26转动，第三输入齿轮26的动力经输入轴24传给第一输 入齿轮23 ;平移变速控制轴27和反转控制轴22,使得第二变速齿轮28同时与第 一输入齿轮23和第二输出齿轮31啮合，带动输出主轴30和第四输出齿轮7以 巧的速度转动，第四输出齿轮7驱动行星齿轮5转动，从而带动行星架杆6以的速度正 转；反转控制齿轮21同时与第三输出齿轮32和第二传动齿轮20啮合，输出主轴30的动 力经第三输出齿轮32、反转控制齿轮21、第二传动齿轮20、第一传动齿轮19传给反转盘外 齿轮18,从而带动反转盘面板17和反转盘内齿轮4反转，反转盘内齿轮4与行星齿轮5啮 合，驱动行星架杆6以-的速度反转，两个运动合成，行星架杆6静止；此时，第四输出齿 轮7、行星齿轮5和反转盘内齿轮4的旋转中心均固定不动，周转轮系转化为定轴轮系，介绍 根据定轴轮系公式计算周转轮系传动比知识点。
[0023] 该行星轮系教具中，传动轮系机构驱动行星轮系机构实现周转轮系传动比计算的 转化机架法，反转原理直观；传动轮系机构的驱动可采用手动和电动方式，演示操作方便。
[0024] 同学们通过观看该行星轮系教具的演示，更容易生动、形象、直观地理解知识点， 激发学习兴趣，同时减轻了教师的教学难度，并提高了教学质量；教师可将更多的精力放在 引导学生对教具进行观察，培养学生分析、思考、提出问题和解决问题的能力。该行星轮系 教具结构紧凑、携带方便。
【权利要求】
1. 一种行星轮系教具，包括总支架、驱动转换装置、传动轮系机构和行星轮系机构，其 特征在于： 所述的驱动转换装置包括电机输出轴齿轮、直流电动机、驱动转换支座、驱动转换调节 装置、手柄、手柄转动盘、手柄固定盘、手柄输出轴齿轮和手柄转动轴；所述驱动转换调节装 置的安装轴固定在调节支座上，调节支座固定在总支架上；所述的驱动转换支座与驱动转 换调节装置的调节臂固定，驱动转换调节装置可在手摇工位和电机驱动工位间切换；所述 直流电动机的底座固定在驱动转换支座的一端，直流电动机的输出轴与电机输出轴齿轮固 定；手柄转动轴通过滚动轴承支承在驱动转换支座的另一端；所述的手柄输出轴齿轮固定 在手柄转动轴上；所述的手柄转动盘与手柄转动轴过盈配合连接；手柄固定盘与驱动转换 支座固定；所述手柄固定盘的内侧端面沿圆周均布开设有多个钢珠凹槽；所述手柄转动盘 的内侧端面开设有钢珠安放槽，钢珠弹簧的一端与钢珠安放槽固定，另一端与钢珠固定；手 柄固定盘与手柄转动盘通过钢珠接触，钢珠可嵌入钢珠凹槽内；手柄转动盘的外侧轮缘固 定有手柄； 所述的传动轮系机构包括第一输入齿轮、输入轴、第二输入齿轮、第三输入齿轮、变速 控制轴、第一变速齿轮、第二变速齿轮、第一输出齿轮、输出主轴、第二输出齿轮、第三输出 齿轮、反转盘面板、反转盘外齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮、传动轴、反转控制齿轮和 反转控制轴；所述的第三输入齿轮与电机输出轴齿轮或手柄输出轴齿轮哨合；所述输入 轴、输出主轴和传动轴的两端均通过滚动轴承支承在总支架上；变速控制轴和反转控制轴 均与总支架通过直线轴承连接；所述的第一输入齿轮、第二输入齿轮和第三输入齿轮均固 定在输入轴上；第一变速齿轮和第二变速齿轮均固定在变速控制轴上；第一输出齿轮、第 二输出齿轮和第三输出齿轮均固定在输出主轴上；反转盘外齿轮通过滚动轴承支承在输出 主轴上；所述的反转盘面板空套在输出主轴上，并与反转盘外齿轮固定；反转控制齿轮固 定在反转控制轴上；第一传动齿轮和第二传动齿轮均固定在传动轴上；所述的第一传动齿 轮与反转盘外齿轮哨合；周转轮系传动演不时，第一变速齿轮同时与第二输入齿轮和第一 输出齿轮哨合；转化机架法演不时，第二变速齿轮同时与第一输入齿轮和第二输出齿轮哨 合，反转控制齿轮同时与第三输出齿轮和第二传动齿轮哨合； 所述的行星轮系机构包括内齿轮支架、反转盘内齿轮、行星齿轮、行星架杆、第四输出 齿轮和行星轴；所述的内齿轮支架与总支架固定；所述的反转盘内齿轮空套在内齿轮支架 上，并与反转盘面板固定；所述的第四输出齿轮与输出主轴的头部通过平键连接；所述行 星架杆的一端通过滚动轴承支承在输出主轴上，行星轴与行星架杆的另一端通过平键连 接；所述的行星齿轮通过滚动轴承支承在行星轴上，且同时与第四输出齿轮和反转盘内齿 轮啮合。
【文档编号】G09B25/02GK204102456SQ201420543018
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】叶红仙, 杨胜兵, 王威, 黄江华 申请人:杭州电子科技大学