行星式变速空竹的制作方法
【专利摘要】一种健身器材【技术领域】的行星式变速空竹，包括：太阳轮空竹组件、内齿圈空竹组件、行星架空竹组件及以太阳轮空竹组件为中心均匀分布的多个行星齿轮空竹组件。本实用新型能够提高空竹转速和旋转的稳定性，实现空竹的多轴变速抖动，获得不同的转速，实现多种功能，便于对抖空竹技艺有更好的发挥和有效锻炼身体。该行星式变速空竹结构合理紧凑，安装方便简单，储能高能够维持长时间高速旋转，利用行星齿轮机构来实现空竹高低速旋转并能对高低速进行灵活转变。
【专利说明】行星式变速空竹
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种健身器材【技术领域】的装置，具体是一种行星式变速空竹。
【背景技术】
[0002]空竹是一种深受广大群众喜爱的集健身、娱乐、游戏三位一体的趣味性很强的健身器材。抖空竹时，用一根两端有把手的绳抖动一个底面圆形、侧面双凹的空竹杯体转动或抛起，通过手中抖动的棍子来带动前端拉线使空竹自转来产生声响，不仅具有很强的观赏性，而且还可以用来强身健体。
[0003]空竹是陀螺原理的一种现实生活应用，空竹的启动、加速、稳定的平面运动、空竹的盘丝以及在盘丝基础上所做的各种复杂花样，包含很多的力学原理，其原理就是一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时是不会改变的，轮子转得越快越不容易倒，因为旋转轴有一股保持水平的力量，根据我们玩空竹的经验，只有存在一定的转速，才能保持空竹轮面的稳定。
[0004]陀螺是一个既能绕自转轴高速旋转，又能够绕其它轴旋转的物体。陀螺的重要特性是定轴性，所谓“定轴性”，就是当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变的特性，也称为稳定性，其稳定性与以下的物理量有关:
[0005]1.转子的转动惯量愈大，稳定性愈好；
[0006]2.转子角速度愈大，稳定性愈好。
[0007]所谓的“转动惯量”，是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时，它们所获得的角速度一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角速度小，也就是保持原有转动状态的惯性大；反之，转动惯量小的刚体所获得的角速度大，也就是保持原有转动状态的惯性小。转动惯量的大小与转子的质量、形状等因素有关。质量越大，转动惯量就越大；沿外缘分布的物质越多，其转动惯量也越大。
[0008]物理学的“陀螺原理”:陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”，一面围绕垂直轴作“公转”。陀螺围绕自身轴线作“自转”运动速度的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。空竹围绕轴线旋转称为自转，空竹自转速度越快越容易保持自身围绕轴线旋转的稳定性。
[0009]目前，当代空竹的构造与抖空竹的技法均有长足的发展，空竹的结构形式有很多，其中较为常见的是轴承空竹，但是现有技术中的空竹，存在如下问题和缺陷:
[0010]1.空竹在抖动过程中，抖线不能走满，抖线利用率不高；
[0011]2.升速较慢，费时费力，高速自转不能持久，降速较快，空竹不易保持平稳和控制，易飞出或缠线，伤己伤人，对于初学者感觉入门较难；
[0012]3.绕轴线旋转的稳定性不强，花样少，很多高难度的抖法因空竹的转速低而无法展现出来；
[0013]4.转动只有一个转速，所以不能玩出更多的花样，也就不能提高玩耍的兴趣。实用新型内容
[0014]本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种行星式变速空竹，能够提高空竹转速和旋转的稳定性，实现空竹的多轴变速抖动，获得不同的转速，实现多种功能，便于对抖空竹技艺有更好的发挥和有效锻炼身体。该行星式变速空竹结构合理紧凑，安装方便简单，储能高能够维持长时间高速旋转，利用行星齿轮机构来实现空竹高低速旋转并能对高低速进行灵活转变。
[0015]本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括:太阳轮空竹组件、内齿圈空竹组件、行星架空竹组件及以太阳轮空竹组件为中心均匀分布的多个行星齿轮空竹组件。
[0016]所述的内齿圈空竹组件包括:内齿圈架、与内齿圈架一体成型的内齿圈空竹头以及设置在内齿圈架内的内齿圈。
[0017]所述的内齿圈空竹头上开设有第一承线槽，所述的内齿圈架及内齿圈空竹头均为中空结构。
[0018]所述的行星架空竹组件包括:穿出所述的内齿圈架及内齿圈空竹头中空处且通过第一深沟球轴承在所述的内齿圈架及内齿圈空竹头中空处自由旋转的行星架轴、固定连接在行星架轴一端且对应内齿圈位置的行星架以及固定连接在行星架轴另一端的行星架空竹头。
[0019]所述的行星架空竹头上开设有第二承线槽，所述的行星架、行星架轴及行星架空竹头均为中空结构。
[0020]所述的太阳轮空竹组件包括:穿出所述的行星架、行星架轴及行星架空竹头中空处且通过第二深沟球轴承在所述的行星架、行星架轴及行星架空竹头中空处自由旋转的中心齿轮轴，固定套接在中心齿轮轴上且位于行星架内的中心齿轮、固定连接在中心齿轮轴一端的太阳轮圆盘哨以及固定连接在中心齿轮轴另一端的太阳轮空竹头。
[0021]所述的太阳轮空竹头上开设有第三承线槽。
[0022]所述的行星齿轮空竹组件包括:行星齿轮轴、固定套接在行星齿轮轴中部位置的行星齿轮圆盘哨、固定连接在行星齿轮轴一端的行星空竹头、固定连接在行星齿轮轴另一端上且同时与内齿圈及中心齿轮进行啮合且位于行星架内的行星齿轮。
[0023]所述的行星空竹头上开设有第四承线槽。
[0024]进一步地，所述的行星齿轮空竹组件的数量为4个。
[0025]进一步地，所述的第一承线槽、第二承线槽、第三承线槽及第四承线槽呈U字型或V字型。
[0026]进一步地，所述的中心齿轮的直径大于所述的行星齿轮的直径。
[0027]进一步地，所述的太阳轮圆盘哨与行星齿轮圆盘哨上的哨口数量不同。
[0028]技术效果
[0029]与现有技术相比，本实用新型有益效果包括:
[0030]1.当双手握杆抖动空竹做各种动作技巧时，经过反复的锻炼，从而能促进全身的血液循环，提高四肢的协调能力，促进人脑的发育，提高灵敏性，还可以延缓衰老。
[0031]2.消除非对称的轴向绕动，提高空竹旋转速度，使之稳定高速旋转，同时增加外形的变化，提高空竹的趣味性，增大了空竹的旋转惯性，空转时间持久，质量稳定，对于玩家的吸引力更强，令玩家能够保持长久的新鲜感，使用的寿命更长。
[0032]3.具有了多种不同的转速，所以能玩出更多的花样，也就提高了玩耍的兴趣。
[0033]4.轻便、结构紧凑、传动效率高、快速实现升速高速和稳定性高、定轴性好、增加了空竹的美观程度。
[0034]5.储能高、能维持高速旋转，它具有结构合理紧凑、零件数量少、安装方便简单的特点。
[0035]6.可有效地增大空竹的转动惯能，即在高速旋转时具有良好的平衡性。
[0036]7.具有多种功能，空竹能有更长的旋转时间，还能大大减少空竹竖直落地时轴向的冲击力。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本实用新型结构剖面图；
[0038]图2为本实用新型主视图；
[0039]图中:I太阳轮空竹头、2中心齿轮、3中心齿轮轴、4太阳轮圆盘哨、5第三承线槽、6内齿圈空竹头、7内齿圈架、8内齿圈、9第一承线槽、10行星架、11行星架轴、12行星架空竹头、13第二承线槽、14行星空竹头、15行星齿轮轴、16行星齿轮、17行星齿轮圆盘哨、18第四承线槽。
【具体实施方式】
[0040]下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0041]实施例1
[0042]如图1和图2所示，本实施例行星式变速空竹采用单排行星齿轮机构，包括:太阳轮空竹组件、内齿圈空竹组件、行星架空竹组件及以太阳轮空竹组件为中心均匀分布的多个行星齿轮空竹组件；
[0043]该内齿圈空竹组件包括:内齿圈架7，与内齿圈架7—体成型的内齿圈空竹头6，设置在内齿圈架7内的内齿圈8 ;该内齿圈空竹头6上开设有第一承线槽9，该内齿圈架7及内齿圈空竹头6均为中空结构；
[0044]该行星架空竹组件包括:穿出该内齿圈架7及内齿圈空竹头6中空处、通过第一深沟球轴承(图中未出)在该内齿圈架7及内齿圈空竹头6中空处自由旋转的行星架轴11，固定连接在行星架轴11 一端、对应内齿圈8位置的行星架10，固定连接在行星架轴11另一端的行星架空竹头12 ;该行星架空竹头12上开设有第二承线槽13，该行星架10、行星架轴11及行星架空竹头12均为中空结构；
[0045]该太阳轮空竹组件包括:穿出该行星架10、行星架轴11及行星架空竹头12中空处且通过第二深沟球轴承(图中未示出)在该行星架10、行星架轴11及行星架空竹头12中空处自由旋转的中心齿轮轴3，固定套接在中心齿轮轴3上、位于行星架10内的中心齿轮2，固定连接在中心齿轮轴3 —端的太阳轮圆盘哨4，固定连接在中心齿轮轴3另一端的太阳轮空竹头I ;该太阳轮空竹头I上开设有第三承线槽5 ；
[0046]该行星齿轮空竹组件包括:行星齿轮轴15，固定套接在行星齿轮轴15中部位置的行星齿轮圆盘哨17，固定连接在行星齿轮轴15 —端的行星空竹头14，固定连接在行星齿轮轴15另一端上、同时与内齿圈8及中心齿轮2进行啮合且位于行星架10内的行星齿轮16 ；该行星空竹头14上开设有第四承线槽18。
[0047]进一步地，该行星齿轮空竹组件的数量为4个，具体参见图2。
[0048]该第一承线槽9、第二承线槽13、第三承线槽5及第四承线槽18呈U字型或V字型，能够满足不同的空竹抖线需求。该中心齿轮2的直径大于所述的行星齿轮16的直径。该太阳轮圆盘哨4与行星齿轮圆盘哨17上的哨口数量不同，响数不同，拽拉抖动时，各哨同时发音，高亢雄浑。空竹的转速越高，大气对空竹气室内的气柱激扰力越大，其发出的声音也就越大。
[0049]当该行星式变速空竹运转时，空套在行星架10上的多个行星齿轮空竹组件，一方面可以绕自己的轴线旋转，另一方面又可以随行星架10—起绕着中心齿轮2旋转，兼有自转和公转两种运动状态。在行星排中，具有固定轴线的中心齿轮2、内齿圈8和行星架10称为行星排的三个基本元件，不同的连接和固定方案可得到不同的传动比，三个基本元件的不同组合可有6种不同的组合方案，加上直接挡传动和空挡，共有8种组合，相应能获得5种不同的传动比。单排行星齿轮机构有两个自由度，因此没有固定的传动比，不能直接用于变速传动。为了组成具有一定传动比的传动机构，必须将中心齿轮2、内齿圈8和行星架10这三个基本元件中的一个加以固定，或使其运动受到一定约束，也可将某两个基本元件互相连接在一起，使行星排变为只有一个自由度的机构，获得确定的传动比。单排行星齿轮机构通过固定不同的元件或改变联锁关系，可得出不同的传动状态。在抖动该行星式变速空竹时，通过把抖线放置于行星齿轮机构上不同的承线槽上，从而改变转速，以适应不同的花样和抖者的体力。操作过程中，当抖动行星空竹头14时，感到最省力；当抖动行星架空竹头12时，感到最费力。空竹变速系统的作用就是通过改变抖动行星齿轮机构中的多个相应承线槽来改变空竹转速的快慢。
[0050]在行星齿轮机构中，中心齿轮2齿数最少,行星架10的当量齿数最多，而内齿圈8齿数介于中间。行星齿轮机构各种运动情况分析如下:
[0051]1.当行星架10固定时:中心齿轮2作为主动件顺时针转动，行星架10被固定，该机构属于定轴传动，则内齿圈8的转动方向和中心齿轮2相反，内齿圈8作为被动件逆时针减速转动，行星齿轮16起到过渡轮的作用，改变了被动件内齿圈8的旋向，所以行星齿轮16逆时针增速转动。
[0052]以行星架10上的其中任何一个行星齿轮16作为主动件顺时针转动时，中心齿轮2逆时针减速转动，内齿圈8顺时针减速转动，带动行星架10上的其他行星齿轮16也同步顺时针低速转动。此时行星式变速空竹转动最慢，启动速度慢，需要快速抖动抖杆，提高转速，锻炼强度大。
[0053]内齿圈8作为主动件顺时针转动，行星齿轮16顺时针增速转动，中心齿轮2逆时针增速转动。
[0054]2.当中心齿轮2固定时:行星架10作为主动件顺时针转动，内齿圈8作为被动件顺时针增速转动，行星齿轮16在行星架10的带动下绕中心齿轮2中心线公转的同时，还在顺时针增速自转，属于最大的齿轮带动小齿轮，是一种增速运动且具有最小的传动比，此时行星式变速空竹转速最高，启动速度最快，加速度最大，抖杆抖动频率低，定轴性最好，最稳定。
[0055]内齿圈8作为主动件顺时针转动,行星架10作为被动件顺时针减速转动。
[0056]3.当内齿圈8固定时:中心齿轮2作为主动件且顺时针转动，行星架10作为被动件顺时针减速转动，行星齿轮16在行星架10的带动下绕中心齿轮2中心线公转的同时，还在逆时针增速自转，中心齿轮2带动行星架10转动属于小齿轮带动最大的齿轮，是一种减速运动且具有最大的传动比。
[0057]当行星架10作为主动件且顺时针转动，中心齿轮2作为被动件顺时针增速转动，行星齿轮16在行星架10的带动下绕中心齿轮2中心线公转的同时，还在逆时针增速自转。
[0058]以上是以单轮空竹为例，该行星式变速空竹也同样适用于双轮空竹。该行星式变速空竹的每一下抖动都让空竹把线走满，使线的利用率达到最高，一下顶两下，转速上去了，能够为使用者省下不少的力气。
【权利要求】
1.一种行星式变速空竹，其特征在于，包括:太阳轮空竹组件、内齿圈空竹组件、行星架空竹组件及以太阳轮空竹组件为中心均匀分布的多个行星齿轮空竹组件； 所述的内齿圈空竹组件包括:内齿圈架、与内齿圈架一体成型的内齿圈空竹头以及设置在内齿圈架内的内齿圈； 所述的行星架空竹组件包括:穿出所述的内齿圈架及内齿圈空竹头中空处且通过第一深沟球轴承在所述的内齿圈架及内齿圈空竹头中空处自由旋转的行星架轴、固定连接在行星架轴一端且对应内齿圈位置的行星架以及固定连接在行星架轴另一端的行星架空竹头; 所述的太阳轮空竹组件包括:穿出所述的行星架、行星架轴及行星架空竹头中空处且通过第二深沟球轴承在所述的行星架、行星架轴及行星架空竹头中空处自由旋转的中心齿轮轴，固定套接在中心齿轮轴上且位于行星架内的中心齿轮、固定连接在中心齿轮轴一端的太阳轮圆盘哨以及固定连接在中心齿轮轴另一端的太阳轮空竹头。
2.根据权利要求1所述的行星式变速空竹，其特征是，所述的内齿圈空竹头上开设有第一承线槽。
3.根据权利要求1所述的行星式变速空竹，其特征是，所述的行星架空竹头上开设有第二承线槽；所述的太阳轮空竹头上开设有第三承线槽。
4.根据权利要求1所述的行星式变速空竹，其特征是，所述的行星齿轮空竹组件包括:行星齿轮轴、固定套接在行星齿轮轴中部位置的行星齿轮圆盘哨、固定连接在行星齿轮轴一端的行星空竹头、固定连接在行星齿轮轴另一端上且同时与内齿圈及中心齿轮进行啮合且位于行星架内的行星齿轮。
5.根据权利要求4所述的行星式变速空竹，其特征是，所述的行星空竹头上开设有第四承线槽。
6.根据权利要求5所述的行星式变速空竹，其特征是，所述的内齿圈空竹头上开设有第一承线槽； 所述的行星架空竹头上开设有第二承线槽； 所述的太阳轮空竹头上开设有第三承线槽； 所述的第一承线槽、第二承线槽、第三承线槽及第四承线槽呈U字型或V字型。
7.根据权利要求4所述的行星式变速空竹，其特征是，所述的中心齿轮的直径大于所述的行星齿轮的直径。
【文档编号】A63H1/32GK203829605SQ201420229897
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】孙涵, 张纪梁, 孙奇勋, 覃文辉, 戴亚来, 钱志清, 俞军 申请人:上海交通大学