一种科普教学的齿轮变速装置的制作方法

本实用新型涉及机械装置及运输技术领域，特别是指一种科普教学的齿轮变速装置。

背景技术：

目前，现有的齿轮变速装置由于其加工生产的复杂性和安装的局限性(以汽车中的变速箱为例)往往不易于科普教学，同时现有的齿轮变速装置并未将齿轮参数对变速装置的影响进行展现。

现有的齿轮变速装置生产加工工序较多，成本较高，且由于现有齿轮变速装置的复杂性，若将其直接应用于科普教学当中会导致其内部的结构组成、原理知识和操作过程不能够被直观清楚的表现和理解，也就失去了科普教学的意义；而目前应用于科普教学的齿轮装置或齿轮变速装置，其结构又较为单一，展现效果不强烈。

在科技类博物馆中，存在许多与齿轮相关的展项。这些展项主要展示了应用齿轮的机械装置，简单的齿轮传动原理和概念，让观众在操作、体验过程中了解齿轮能够进行传动，以及如何在装置中起作用，但很少有展项展示齿轮参数对齿轮性能的影响的展项。在展示齿轮变速传动、齿轮传动比的展项中，如惊奇传动比，观众通过体验、观察展项能够了解齿轮的大小不同会影响齿轮转动速度，但是对于具体影响传动比的参数、传动比的计算依据没有过多展示。此外，当前社会应用齿轮变速、齿轮传动比最为日常的装置是汽车变速箱，仅仅通过现有展项无法让观众了解汽车变速、换挡、倒挡的真正原理。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种科普教学的齿轮变速装置，用于解决现有技术中应用于科普教育的齿轮装置无法展示出传动比等参数对齿轮传动的影响的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种科普教学的齿轮变速装置，包括架体、穿过所述架体且并排安装在所述架体上的输入轴和输出轴、连接所述输入轴的直流电机和设置在所述输出轴上位于所述架体外侧的三色板，所述输入轴和所述输出轴上由左至右分别依次安装有5组齿轮组，所述齿轮组包括安装在所述输入轴上的主动齿轮和安装在所述输出轴上的从动齿轮，拨动所述输出轴上的同步器得以将所述输出轴与从动齿轮连接。

其中，所述架体包括底板、设置在所述底板左右两端的左挡板与右挡板和设置在所述底板上用于连接所述左挡板和所述右挡板的后挡板，所述输入轴和所述输出轴均穿过所述左挡板和所述右挡板。

其中，所述输入轴与所述直流电机通过联轴器连接。

其中，5组齿轮组由左至右依次分别为一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组和五挡齿轮组；

所述一挡齿轮组的传动比为3:2；

所述二挡齿轮组的传动比为7:3；

所述三挡齿轮组的传动比为3:2；

所述四挡齿轮组的传动比为2:3；

所述五挡齿轮组的传动比为3:7。

其中，所述输入轴通过卡环安装所述左挡板和所述右挡板上；

所述输出轴通过卡环安装在所述左挡板和所述右挡板上。

其中，还包括设置在所述输入轴与所述输出轴之间的中间轴，所述输入轴、所述中间轴和所述输出轴上安装有倒挡齿轮组，所述倒挡齿轮组位于所述五挡齿轮组与所述右挡板之间。

其中，所述一挡齿轮组的齿轮的模数为2；

所述二挡齿轮组、所述三挡齿轮组、所述四挡齿轮组和所述五挡齿轮组的模数均为1。

其中，所述倒挡齿轮组的传动比为5:2。

其中，所述同步器包括设置在所述一挡齿轮组与所述二挡齿轮组之间的同步器一、设置在所述三挡齿轮组与所述四挡齿轮组之间的同步器二和设置在所述五挡齿轮组与所述倒挡齿轮组之间的同步器三。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，实用新型的科普教学的齿轮变速装置是易于加工、生产和观察、操作的齿轮变速装置，便于对比不同参数的齿轮组的传动效果，提升科普教学的意义。

附图说明

图1为本实用新型的科普教学的齿轮变速装置结构示意图；

图2为本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的主动齿轮的结构示意图；

图3为本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的从动齿轮的结构示意图；

图4为本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的同步器的结构示意图。

附图标记：

1、左挡板；2、后挡板；3、底板；4、拨叉；5、同步器；51、同步器一； 52、同步器二；53、同步器三；6、挡齿轮组；7、倒挡齿轮组；8、右挡板；9、输出轴；10、中间轴；11、联轴器；12、直流电机；13、支架；14、电池组；15、中间侧板；16、五挡齿轮组；17、三挡齿轮组；18、二挡齿轮组；19、一挡齿轮组；20、卡环；21、三色板；22、架体；23、输入轴；24、主动齿轮； 25、从动齿轮。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型针对现有的应用于科普教育的齿轮装置无法展示出传动比等参数对齿轮传动的影响的问题，提供一种科普教学的齿轮变速装置。

如图1-4所示的，本实用新型实施例提供了一种科普教学的齿轮变速装置，包括架体22、穿过所述架体22且并排安装在所述架体22上的输入轴23和输出轴9、连接所述输入轴23的直流电机12和设置在所述输出轴9上位于所述架体22外侧的三色板21，所述输入轴23和所述输出轴9上由左至右分别依次安装有5组齿轮组，所述齿轮组包括安装在所述输入轴23上的主动齿轮24 和安装在所述输出轴9上的从动齿轮25，拨动所述输出轴9上的同步器5得以将所述输出轴9与从动齿轮25连接。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所述直流电机12转动，所述输入轴23转动，所述输入轴23上的主动齿轮24带动所述输出轴9上的从动齿轮25转动，拨动所述输出轴9上的同步器5使得所述从动齿轮25与从动轴连接，所述从动齿轮25转动带动所述输出轴9转动，所述输出轴9转动带动所述三色板21转动。通过拨动所述同步器5使得所述输出轴与所述5组齿轮组中的任意一组齿轮组中的从动齿轮25连接，观察齿轮的传动特性。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的设计达到更好的科普效果，设计并制作了易于加工生产、安装简单、携带方便、可近距离观察、可亲自操作，并展现不同齿轮参数影响的齿轮变速装置，可供科技馆或学校展开齿轮教学活动使用。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所有零件的制作均利用激光切割技术和3D打印技术，降低生产制作难度，便于安装。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所述直流电机12放置连接所述右挡板8的支架13上，所述支架13还设置有为所述直流电机12供电的电池组14。所述电池组14通过背胶魔术贴连接所述支架13。

其中，所述架体22包括底板3、设置在所述底板3左右两端的左挡板1 与右挡板8和设置在所述底板3上用于连接所述左挡板1和所述右挡板8的后挡板2，所述输入轴23和所述输出轴9均穿过所述左挡板1和所述右挡板8。

其中，所述输入轴23与所述直流电机12通过联轴器11连接。

其中，5组齿轮组由左至右依次分别为一挡齿轮组19、二挡齿轮组18、三挡齿轮组17、四挡齿轮组6和五挡齿轮组16；

所述一挡齿轮组19的传动比为3:2；

所述二挡齿轮组18的传动比为7:3；

所述三挡齿轮组17的传动比为3:2；

所述四挡齿轮组6的传动比为2:3；

所述五挡齿轮组16的传动比为3:7。

其中，所述一挡齿轮组的齿轮的模数为2；

所述二挡齿轮组18、所述三挡齿轮组17、所述四挡齿轮组1和所述五挡齿轮组16的模数均为1。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所述一挡齿轮组19、所述二挡齿轮组18、所述三挡齿轮组17、所述四挡齿轮组6和所述五挡齿轮组16中的齿轮通过卡环20固定在所述输入轴23和所述输出轴9上。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所述输入轴与所述输出轴之间的中心距为50mm，所述一挡齿轮组19的主动齿轮和从动齿轮的齿数分别为 20和30；所述二挡齿轮组18的主动齿轮和从动齿轮的齿数分别为30和70；所述三挡齿轮组17的主动齿轮和从动齿轮的齿数分别为40和60；所述四挡齿轮组6的主动齿轮和从动齿轮的齿数分别为60和40；所述五挡齿轮组16 的主动齿轮和从动齿轮的齿数分别为70和30。拨动所述同步器5使得所述一挡齿轮组19的从动齿轮与所述输出轴9连接时，可观察齿轮模数为2、传动比为3:2时齿轮传动特性，再次拨动所述同步器5使得所述三挡齿轮组17的从动齿轮与所述输出轴9连接时，可观察模数为1、转动比为3:2的齿轮的传动特性，对比可观察到传动比相同、分度圆直径不同的所述一挡齿轮组19与所述三挡齿轮组17的传动特性。再次拨动所述同步器5使得所述二挡齿轮组 18的从动齿轮与所述输出轴9连接时，可观察齿轮模数为1、传动比为7:3时齿轮传动特性，对比所述三挡齿轮组17与所述二挡齿轮组18的齿轮传动特性，可以直观了解模数相同、分度圆直径不同的所述三挡齿轮组17与所述二挡齿轮组18的齿轮传动特性。相同的方法拨动所述同步器5，使得所述输出轴与所述四挡齿轮组6或所述五挡齿轮组16的从动齿轮连接，观察其传动特性。

其中，所述输入轴23通过卡环20安装所述左挡板1和所述右挡板8上；

所述输出轴9通过卡环20安装在所述左挡板1和所述右挡板8上。

其中，还包括设置在所述输入轴23与所述输出轴9之间的中间轴10，所述输入轴23、所述中间轴10和所述输出轴9上安装有倒挡齿轮组7，所述倒挡齿轮7组位于所述五挡齿轮组16与所述右挡板8之间。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所述中间轴10的两端固定在所述右挡板8和中间侧板15上，所述底板3与所述左挡板1、所述右挡板8、所述后挡板2、所述中间侧板15均采用过盈配合的拼插连接方式；所述输入轴 23和所述输入轴9均采用“十”字轴的形式，采用拼插的连接方式，简化了加工制作难度。

其中，所述倒挡齿轮组7的传动比为5:2。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所述倒挡齿轮组7位于所述输入轴23上的主动齿轮的齿数为20、位于所述中间轴10上的中间齿轮的齿数为15、位于所述输出轴9上的从动齿轮的齿数为50，所述中间轴10上的所述中间齿轮仅起到转换方向的作用，所述中间齿轮亦可成为惰轮。

其中，所述同步器5包括设置在所述一挡齿轮组19与所述二挡齿轮组18 之间的同步器一51、设置在所述三挡齿轮组17与所述四挡齿轮组6之间的同步器二52和设置在所述五挡齿轮组16与所述倒挡齿轮组7之间的同步器三 53。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的所述同步器5可通过拨动设置在所述后挡板2上的拨叉4使得所述输出轴9连接从动齿轮，所述拨叉包括拨叉一、拨叉二和拨叉三。向左拨动连接所述同步器一51上的拨叉一使得所述一挡齿轮组19的从动齿轮与所述输出轴9连接；向右拨动连接所述同步器一 51上的拨叉一使得所述二挡齿轮组18的从动齿轮与所述输出轴9连接；向左拨动连接所述同步器二52上的拨叉二使得所述三挡齿轮组17的从动齿轮与所述输出轴9连接；向右拨动连接所述同步器二52上的拨叉二使得所述四挡齿轮组6的从动齿轮与所述输出轴9连接；向左拨动连接所述同步器三53上的拨叉三使得所述五挡齿轮组16的从动齿轮与所述输出轴9连接；向右拨动连接所述同步器三53上的拨叉三使得所述倒挡齿轮组7的从动齿轮与所述输出轴9连接。所述输出轴9上的从动齿轮与所述输出轴9之间具有间隙，若无所述同步器5的连接，所述输出轴9无法与所述输出轴9上的从动齿轮连接。所述同步器5与所述输出轴9上的从动齿轮之间的连接是通过所述同步器5上的 4个卡位插入所述从动轮上的4个卡槽实现的。

本实用新型的科普教学的齿轮变速装置的操作如下：接通电源开关，所述直流电机12转动，所述直流电机12通过所述连接轴11带动所述输入轴23转动，所述输入轴23转动带动所述一挡齿轮组19、所述二挡齿轮组18、所述三挡齿轮组17、所述四挡齿轮组6和所述五挡齿轮组16中的主动齿轮转动，此时，所述一挡齿轮组19、所述二挡齿轮组18、所述三挡齿轮组17、所述四挡齿轮组6和所述五挡齿轮组16中的从动齿轮也均按照各自相应的传动比进行转动。拨动所述同步器5，使得不同的从动齿轮25与所述输出轴9连接，从动齿轮转动带动所述输出轴9转动，所述输出轴9转动带动所述三色板21转动。例如：向左拨动连接所述同步器三53上的拨叉三使得所述五挡齿轮组16 的从动齿轮与所述输出轴9连接，此时，所述三色板21按着所述五挡齿轮组 16的传动比进行转动。拨动所述同步器5，使得所述一挡齿轮组19、所述二挡齿轮组18、所述三挡齿轮组17、所述四挡齿轮组6和所述五挡齿轮组16 中的从动齿轮25分别与所述输出轴9连接，观察5组齿轮组的传动特性。向右拨动连接所述同步器三53上的拨叉三使得所述倒挡齿轮组7的从动齿轮与所述输出轴9连接，观察倒挡齿轮的传动特性。

通过观察本实用新型的科普教学的齿轮变速装置可以直观的观察到齿轮相关参数的概念，如齿宽、齿厚、槽宽、齿数、模数、分度圆、齿顶圆和齿根圆等；观察了解齿轮的传动特性，观察了解齿轮减速的原理和齿轮加速的原理；了解。观察了解惰轮不改变传动系统的传动比，只改变系统的传动方向；观察了解模数、传动比和分度圆直径对齿轮传动的影响。

上述方案中，本实用新型的科普教学的齿轮变速装置易于加工、生产和观察、操作的齿轮变速装置，便于对比不同参数的齿轮组的传动效果，提升科普教学的意义。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。固定连接可以为焊接、螺纹连接和加紧等常见技术方案。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。