一种测量啮合齿轮传动比的教学演示仪的制作方法

本实用新型涉及啮合齿轮传动比测量领域，尤其涉及一种测量啮合齿轮传动比的教学演示仪。

背景技术：

在科技发展日新月异的今天，教育是发展的强大动因。世界已从传统的工业文明向知识经济迅速发展，国与国之间的竞争已逐渐聚焦在知识经济上，发达国家现在已越来越重视教育场所的功能和空间环境建设，逐步将电子信息多功能产品广泛应用与学校多功能教室建设中，课堂理解和投影仪教学和投影仪教学所能做到的极为有限，这种教学方法不能让学生深刻的理解一些抽象知识的内涵，我们针对齿轮传动的教育背景，设计一款自行算出齿轮传动比的教学仪器，可以让学生亲临其境的看、听、摸、发现和思考一些课本的基本知识，在快乐中受到新型科技教育。帮助大学生理解和掌握机械类课程的基本概念、基本原理、基本方法，并充分启发学生的想象能力为出发点。设计出了一种包含用完的笔芯为材料可以计算出各种机械传动的传动比的仪器，在巧妙的配上单片机的相关知识，应用机电结合的技术制成一种能将传动比的大小直接显示在液晶屏幕上的的演示设备。

现有的传动比测量装置结构复杂，测量精度较低，且一般应用于大型工厂等实际操作环境，测量装置体积较大，难以在课堂上让学生观看其实际操作的过程，更难以让学生对其进行实验操作，让学生亲身经历深入理解其工作原理。所以，需要设计一种体积小，操作简单，且测量啮合齿轮传动比的精度高，能够让学生在课堂上能够通过该教学演示仪对啮合齿轮传动比的理论原理有更深入理解的教学仪器。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中齿轮传动比测量难度大，且装置体积大的缺陷，提供一种能够在课堂上供学生学习和实验的测量啮合齿轮传动比的教学演示仪及方法。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种测量啮合齿轮传动比的教学演示仪，包括支架主体，安装在支架主体上的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮为可拆卸结构；

支架主体的基座上固定安装有两个光电门，主动齿轮和从动齿轮的边沿处均设置有挡光片，两个挡光片分别与两个光电门的发射端相对应；该教学演示仪还包括控制电路，控制电路与两个光电门均相连。

进一步地，本实用新型的装置还包括与控制电路相连的显示屏。

进一步地，本实用新型的主动齿轮和从动齿轮根据不同的测量目的选用测量外啮合齿轮、内啮合齿轮、定轴轮系、周转轮系、行星轮系或各种复合轮系。

进一步地，本实用新型的所述挡光片不透光。

进一步地，本实用新型的该教学演示仪还包括为齿轮提供动力的电机，电机与控制电路相连。

进一步地，本实用新型的该教学演示仪还包括供电电路，供电电路与控制电路相连。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的测量啮合齿轮传动比的教学演示仪，通过采用可拆卸结构的主动齿轮和从动齿轮，能够满足各种齿轮测量场景下的实验要求；通过光电门结合挡光片的设计，能够提高齿轮转速识别的精度；本实用新型装置结构小，测量精度高，制作成本低，能够帮助学生在课堂上对啮合齿轮传动比的理论和实践学习，为学生提供一种可以身临其境观看和操作啮合齿轮工作过程的教学实验仪器；该教学演示仪工作稳定，性能可靠，能够科学直观的测试出啮合齿轮的机械传动的传动比。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的测量啮合齿轮传动比的教学演示仪的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的测量啮合齿轮传动比的教学演示仪的系统框图；

图中，1-支架主体，2-主动齿轮，3-从动齿轮，4-光电门，5-挡光片，6-控制电路，7-显示屏。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例的测量啮合齿轮传动比的教学演示仪，包括支架主体1，安装在支架主体1上的主动齿轮2和从动齿轮3，主动齿轮2和从动齿轮3为可拆卸结构；

支架主体1的基座上固定安装有两个光电门4，主动齿轮2和从动齿轮3的边沿处均设置有挡光片5，两个挡光片5分别与两个光电门4的发射端相对应；该教学演示仪还包括控制电路6，控制电路6与两个光电门4均相连。

该教学演示仪还包括与控制电路6相连的显示屏7。主动齿轮2和从动齿轮3根据不同的测量目的选用测量外啮合齿轮、内啮合齿轮、定轴轮系、周转轮系、行星轮系或各种复合轮系。挡光片5不透光。该教学演示仪还包括为齿轮提供动力的电机，电机与控制电路6相连。该教学演示仪还包括供电电路，供电电路与控制电路6相连。

如图2所示，在本实用新型的另一个具体实施例中，系统主要由AT89c51单片机控制电路、电机、传感器检测单元、光电门转速采集电路和显示电路等几个部分组成。

(1)传动系统：

本实施例中采用对射式光电传感器测量电机转速，当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，反之打开。

测装置按照发动机上传感器的实际安装位置进行安装。将信号盘固定在电动机转轴上，光电转速传感器正对着信号盘。测量头由光电转速传感器组成，而且测量头两端的距离与信号盘的距离相等。测量用器件封装后，固定装在贴近信号盘的位置，当信号盘转动时，光电元件即可输出正负交替的周期性脉冲信号。信号盘旋转一周产生的脉冲数，等于其上的齿数。因此，脉冲信号的频率大小就反映了信号盘转速的高低。该教学演示仪的优点是输出信号的幅值与转速无关，而且可测转速范围大，一般为1r/s～104r/s以上，精确度高。

(2)光电门转速采集电路：

被测物理量经过传感器变换后，变为电阻、电流、电压、电感等某种电参数的变化值。为了进行信号的分析、处理、显示和记录，须对信号作放大、运算、分析等处理，这就引入了中间变化电路。

(3)控制电路：

用于测量转速的脉冲通过P3.5/T1输入单片机，用AT89c51的定时计数器T1对脉冲信号进行计数，用定时计数器T0进行定时，每10ms产生一个中断对12864LCD液晶显示屏进行刷新，产生500个中断后(即5s)，进行一次转速处理，再通过单片机对T1的脉冲数进行运算转换后，用12864LCD液晶显示屏显示电机的转速。

(4)显示电路：

本实施例中，通过12864LCD液晶显示屏与单片机相连，用于实时显示电机的转速值。

本实用新型的转速测量原理为：采用频率测量法，在固定的测量时间内，计取转速传感器发生的脉冲个数(即频率)，从而算出实际转速。设固定的测量时间T(min)，计数器计取的脉冲个数m1，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N(r/min)，就可算出实际转速值N＝60m1/pT。在此采用高级语言编程。

计数程序采集信号脉冲，用定时器产生中断，对12864LCD液晶显示屏刷新和缓冲区数据进行更新，辅以12864LCD液晶显示屏进行显示。

将定时器设置为方式1，对外部脉冲进行计数，并判断Flag_clac的值。当Flag_calc＝1时，将脉冲的数值由十六进制转换成十进制，按转速转换公式转换后，载入数据缓冲区。

定时器设置为方式1，定时10ms。当定时达到10ms时，产生中断，对12864LCD液晶显示屏进行刷新，显示转速，并使时间计数标志T加1。当时间计数标志T＝500时，使Flag_calc置1，取出计数器在此时间内计算的脉冲数，通过转速计算程序计算得出转速值后，存入数据缓冲区，供12864LCD液晶显示屏显示使用。

计算齿轮转速值的公式为：

N＝60m1/pT

其中，测量的单位时间为T(min)，计数器计取的脉冲个数为m1，脉冲发生器每转输出的脉冲个数为p，对应被测转速为N(r/min)。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。