专利名称：地月运行演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及演示天体运行规律的科教模型，具体地指一种反映月球围绕地球公转、地球自转并围绕太阳公转的地月运行演示仪。
目前，市场上所出售的演示月球、地球和太阳之间运行关系的天体科普教育模型大多为静态结构，或是仅具有简单运动关系的动态结构，其形象较为呆滞，运动关系失真度较大，从中人们并不能较直观地看到月球、地球和太阳之间的真实位置关系及其在空间的立体运动规律，从而使人们不能客观地了解自然界的天文景观。
本实用新型的目的就是要提供一种能更准确更直观地反映天体星球之间立体位置和运动规律的地月运行演示仪。
为实现此目的，本实用新型所设计的地月运行演示仪，由太阳壳体、地球壳体、月球壳体及其支承连接件，以及地球公转驱动机构、地球自转驱动机构、地轴指向控制机构和月球公转驱动机构组成。整个装置中的各个部件由一安装在基座内的电机驱动。被电机的主动齿轮直接驱动的从动齿轮和固联在其上的加长臂杆共同套装在基座上的太阳空心支杆上，加长臂杆上承载着地球、月球壳体及其驱动机构。因而，加长臂杆绕太阳空心支杆的旋转速度也即是地球绕太阳公转的速度。加长臂杆上设有若干不同功能的齿轮，其中一个中间齿轮与固定在太阳空心支杆上的固定齿轮相啮合，当加长臂杆转动时，此中间齿轮一方面随加长臂杆公转，另一方面与固定齿轮啮合而自转，这一自转运动经其他各个齿轮的传动到达加长臂杆的远端，从而使地球自转驱动机构、地轴指向控制机构和月球公转驱动机构工作。具体地说，通过数个中间齿轮的传动，将转动传递给一个三级复合齿轮，即在同一转轴上相连有三个不同齿数的齿轮，以产生地球自转，地轴自转和月球公转三种不同的转速。三级复合齿轮下端的一级齿轮将转动传递给一软轴，而软轴是与地球壳体相联的，从而实现地球的自转。三级复合齿轮中间的一级齿轮将转动传递给地轴自转齿轮，而地轴自转齿轮紧配合套装在空心弯管状地轴上，从而控制地轴总是固定指向同一方向，即北极星方向。三级复合齿轮上端的一级齿轮将转动传递给月球公转齿轮，而月球公转齿轮上联接有月球支杆及月球壳体，从而满足月球公转的要求。对于月球公转轨道平面与地球轨道平面呈一定夹角这一事实，本方案将月球支杆设计成杠杆形式，同时在空心弯管状地轴上安装一个斜面圆盘，利用杠杆状月球支杆的下端与斜面圆盘的转动接触，使月球壳体在公转过程中始终处于同一倾斜面内。
本实用新型的优点在于所设计的演示仪依照真实天体的尺度和运行周期等比例缩小制作，可以形象、生动、逼真地模拟月球、地球和太阳在空间的立体运行规律，使人们可以更直观地了解所居住地球上日夜的更替、四季的变化、南北极的极昼和极夜、日食、月食、偏食、满月、望月、新月、上、下弦月等多种自然界的天文景观，是寓教于乐的理想科普教学仪器。
以下结合附图
对本实用新型的实施例作进一步详细的描述附图为一种地月运行演示仪的剖视结构示意图。
图中所示的地月运行演示仪，包括太阳壳体10、地球壳体20、月球壳体15及其支承连接件，还有地球公转驱动机构、地球自转驱动机构、地轴指向控制机构和月球公转驱动机构。
地球公转驱动机构由电机2、主动齿轮5、从动齿轮6和加长臂杆4构成。电机2安装在基座3内，基座3具有一下盖板1，电机2的主轴向上穿出基座3与主动齿轮5相连，主动齿轮5与从动齿轮6相啮合，从动齿轮6与加长臂杆4固联为一整体，共同套装在基座3中央的太阳空心支杆7上，太阳空心支杆7的上端安装有太阳壳体10及光源9。主动齿轮5和从动齿轮6为一对减速齿轮，电机2启动后，主动齿轮5通过从动齿轮6带动加长臂杆4绕太阳空心支杆7逆时针旋转，这一旋转速度即是地球绕太阳公转的速度。
地球自转驱动机构由固定齿轮8、中间齿轮11、12、13、复合齿轮14、传动齿轮27、地球自转齿轮26和软轴21构成。固定齿轮8安装固定在太阳空心支杆7上，其他齿轮及部件则支承在加长臂杆4上。加长臂杆4旋转时带动其上的中间齿轮11绕固定齿轮8啮合运动，实现既自转又公转。这里中间齿轮11与固定齿轮8之间的运动实际上就是运用了齿轮与齿条传动的原理，只不过此处齿条的功能由静止的固定齿轮8所替代罢了。中间齿轮11通过依次啮合的中间齿轮12、13将转动传递给复合齿轮14，复合齿轮14的转轴下端穿过加长臂杆4，与传动齿轮27同轴相连。传动齿轮27与地球自转齿轮26相啮合，地球自转齿轮26则通过下端软轴帽28与设置在空心弯管状地轴19内的软轴21相连，软轴21的另一头则通过上端软轴帽18与地球壳体20相连。地球壳体20及上端软轴帽18支承在空心弯管状地轴19上。这样，中间齿轮11自转时，通过上述各个齿轮的逐级传递，使地球自转齿轮26旋转，地球自转齿轮26再通过软轴21将旋转传递给地球壳体20，这一旋转速度即是地球的自转速度。
地轴指向控制机构由复合齿轮14、过渡齿轮17、地轴自转齿轮25和空心弯管状地轴19构成。复合齿轮14的中间齿与过渡齿轮17相啮合，过渡齿轮17又与地轴自转齿轮25相啮合，其作用是保证地轴自转齿轮25的旋转方向为顺时针方向，即与加长臂杆4的转动方向相反。而地轴自转齿轮25又紧配合套装在空心弯管状地轴19上，带动空心弯管状地轴19随之一起旋转，其转速与加长臂杆4的转速即地球的公转转速大小相等，方向相反。这样，空心弯管状地轴19就会处于相对静止状态，其指向始终指向同一个方向，即北极星的方向。
月球公转驱动机构由复合齿轮14、月球公转齿轮23、斜面圆盘22、杠杆状月球支杆16和杠杆支座24构成。复合齿轮14的上端齿与月球公转齿轮23相啮合，月球公转齿轮23松配合套装在空心弯管状地轴19上。月球公转齿轮23的端面安装有一杠杆支座24，杠杆支座24上连着杠杆状月球支杆16。该杠杆状月球支杆16的上端安装有月球壳体15，下端利用月球壳体15的自重与紧配合套装在空心弯管状地轴19上的斜面圆盘22保持接触，从而使杠杆状月球支杆16处于动态平衡状态。当月球公转齿轮23旋转时，一方面带动杠杆状月球支杆16及月球壳体15绕地球壳体20公转，另一方面通过杠杆状月球支杆16下端与固定在空心弯管状地轴19上的斜面圆盘22的转动接触，使月球壳体15的运行轨道保持在斜面圆盘22所控制的倾斜面内。这一倾斜面也正是所设计的月球轨道平面，即所谓的白道面。白道面与地球轨道平面即所谓的黄道面之间有一个约为5°的夹角，因而斜面圆盘22的倾斜角度设计为5°。
当电机2驱动各个机构运转时，太阳壳体10里面的光源9也被点亮，地球壳体20和月球壳体15在运行中被光线直射照亮的部分将随着其位置的移动而呈现出不同的天文景象。
本实用新型的保护范围并不局限于上述实施例，根据本设计原理所作出的变通方案亦是本专利所要求的权利。如固定齿轮8可以设计成可转动的齿轮，只要它的转速与加长臂杆4的转速有一个速差，即可实现中间齿轮11的自转和公转，进而传递运动。而中间齿轮11～13之间的传动也可以依加长臂杆4的长短而设计成链条传动、锥齿轮传动、带齿传动、软轴传动等各种不同形式，以满足造型等的需要。此外软轴21也可根据不同场合的要求而设计成万向节传动或锥齿轮传动方式，以实现变向传动的要求。
权利要求1．一种地月运行演示仪，包括太阳壳体(10)、地球壳体(20)、月球壳体(15)及其支承连接件，以及地球公转驱动机构，地球自转驱动机构、地轴指向控制机构和月球公转驱动机构，其特征在于地球公转驱动机构由电机(2)、主动齿轮(5)、从动齿轮(6)和加长臂杆(4)构成，电机(2)安装在基座(3)内，电机(2)的主轴穿出基座(3)与主动齿轮(5)相连，主动齿轮(5)与从动齿轮(6)相啮合，从动齿轮(6)与加长臂杆(4)联为一体，共同套装在基座(3)上的太阳空心支杆(7)上，太阳空心支杆(7)的上端装有太阳壳体(10)及其光源(9)，电机(2)通过主动齿轮(5)、从动齿轮(6)带动加长臂杆(4)绕太阳空心支杆(7)逆时针旋转的速度即是地球的公转速度；地球自转驱动机构由固定齿轮(8)、中间齿轮(11、12、13)、复合齿轮(14)、传动齿轮(27)、地球自转齿轮(26)和软轴(21)构成，固定齿轮(8)安装在太阳空心支杆(7)上，其他齿轮及部件支承在加长臂杆(4)上，加长臂杆(4)旋转时带动中间齿轮(11)绕固定齿轮(8)啮合运动实现既公转又自转，中间齿轮(11)通过依次啮合的中间齿轮(12、13)将转动传递给复合齿轮(14)，复合齿轮(14)的转轴下端穿过加长臂杆(4)联接着传动齿轮(27)，传动齿轮(27)与地球自转齿轮(26)相啮合，地球自转齿轮(26)通过下端软轴帽(28)与设置在空心弯管状地轴(19)内的软轴(21)相连，软轴(21)的另一头则通过上端软轴帽(18)与地球壳体(20)相连，地球壳体(20)及上端软轴帽(18)支承在空心弯管状地轴(19)上，地球自转齿轮(26)通过软轴(21)传递给地球壳体(20)的转速即是地球的自转速度；地轴指向控制机构由复合齿轮(14)、过渡齿轮(17)、地轴自转齿轮(25)和空心弯管状地轴(9)构成，复合齿轮(14)的中间齿与过渡齿轮(17)相啮合，过渡齿轮(17)又与地轴自转齿轮(25)相啮合，地轴自转齿轮(25)紧配合套装在空心弯管状地轴(19)上，带动空心弯管状地轴(19)随之一起旋转，其转速与加长臂杆(4)的转速相等，方向相反，这样空心弯管状地轴(19)处于相对静止状态，始终指向同一方向，即北极星方向；月球公转驱动机构由复合齿轮(14)、月球公转齿轮(23)、斜面圆盘(22)、杠杆状月球支杆(16)和杠杆支座(24)构成，复合齿轮(14)的上端齿与月球公转齿轮(23)相啮合，月球公转齿轮(23)松配合套装在空心弯管状地轴(19)上，月球公转齿轮(23)端面装有杠杆支座(24)，杠杆支座(24)上连着杠杆状月球支杆(16)，杠杆状月球支杆(16)的上端连有月球壳体(15)，杠杆状月球支杆(16)的下端与紧配合套装在空心弯管状地轴(19)上的斜面圆盘(22)保持接触，月球公转齿轮(23)旋转一方面带动月球壳体(15)绕地球壳体(20)公转，另一方面通过其上的杠杆状月球支杆(16)下端与斜面圆盘(22)的转动接触使月球壳体(15)的运行轨道保持在斜面圆盘(22)所控制的倾斜面内。
专利摘要本实用新型公开了一种地月运行演示仪,它由太阳壳体、地球壳体、月球壳体及其支承连接件,以及地球公转驱动机构、地球自转驱动机构、地轴指向控制机构和月球公转驱动机构组成整个装置中的各个部件由一安装在内的电机驱动,被电机驱动的从动齿轮和固联在其上的加长臂杆共同套装在基座上的太阳空心支杆上,加长臂杆上承载着地球,月亮壳体及其驱动机构。此演示仪能逼真再现地球、月球在各自轨道上的运行规律,是进行科普教育的理想仪器。
文档编号G09B27/00GK2450732SQ0023227
公开日2001年9月26日 申请日期2000年10月30日 优先权日2000年10月30日
发明者朱绍连 申请人:朱绍连