专利名称：新浑天仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种演示天体运动规律的装置，尤其是能演示太阳、地球、月球三者之间运动规律的新浑天仪。
背景技术：
众所周知，早在汉朝，我国杰出的科学家张衡就发明了浑天仪，这是人类试图以机械对地球、太阳、月球等天体运动规律进行科学演示的最早的偿试之一。但鉴于当时人类科学技术的局限性，其运动装置仅是人们以地球为中心的宇宙观的一种反应，而且浑天仪及其制造技术早已失传。目前，公知的地球仪的构造是由地球模型、半圆型(或圆型)框架及机座等组成。能演示地球的球型结构、地球自转轴及其对黄道面的倾斜等，但不能演示地球绕太阳的公转，更不能演示地球、太阳、月球这三者之间的运动规律。
发明内容
为了克服现有的地球仪不能演示太阳、地球、月球三者之间运动规律的不足，本实用新型提供一种新浑天仪，它能动态地演示太阳、地球、月球三者之间的运动规律。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是壳体水平放置，弧形拱杆的两端固联在壳体的上端，吊杆的上端固联在弧形拱杆上，中间穿过并固定住太阳模型，下端悬挂圆形心板。下轴承框固联在壳体的底部，电动机A、减速箱A、减速箱B均固联在下轴承框底部，电动机A通过皮带A、皮带B分别带动轮A、轮B旋转，并通过减速箱A、减速箱B减速后由轴A轴B同步输出，轴A、轴B分别穿过并与下轴承框组成两个回转副A、B，其上端分别与曲柄A、曲柄B的一端固联，并带动曲柄A、曲柄B同步转动，轴C、轴D的上端与上轴承框亦组成两个回转副C、D，分别穿过圆形垫套后，其下端分别与曲柄A、曲柄B的另一端固联。这样，由上轴承框，下轴承框，曲柄A，曲柄B，及其回转副A、B、C、D组成铰链四杆机构，取AB＝CD，AC＝BD，且AB＞AC，则上述机构成为平行双曲柄机构，下轴承框固定不动，曲柄A、曲柄B等速转动，上轴承框作平行移动，但其上任意一点的轨迹在水平投影面内均是半径与AC或BD等长的圆。电动机B固定在上轴承框内，一级大皮带轮、一级小皮带轮固联在一级轴上，一级轴的转动亦由上轴承框支承，同理，二级大、小皮带轮固联在二级轴上，二级轴的转动亦由上轴承框支承，三级大皮带轮固联在三级轴上，但三级小皮带轮固联在三级轴的上端，三级轴的转动亦由上轴承框支承，偏心轴颈固联在上轴承框上，导月轮在偏心轴颈上旋转，月轴弯杆的一端固联在导月轮上，另一端与月球模型固联，二级轴的上端与万向联轴器的叉形接头A固联，地轴杆的上端与地球模型固联，斜穿过偏心轴颈后其下端与叉形接头B固联，十字头的四端都用铰链与叉形接头A、叉形接头B相联，偏心轴颈支承地轴杆的转动，并使地轴杆与二级轴保持23°27′的夹角。电动机B通过一级皮带、一级大皮带轮带动一级轴及一级小皮带轮转动，一级小皮带轮又通过二级皮带、二级大皮带轮带动二级轴及二级小皮带轮旋转，二级轴通过叉形接头A、十字头、叉形接头B、地轴杆带动地球模型转动，以模拟地球模型的自转。同时，二级轴带动二级小皮带轮，并通过三级皮带带动三级大皮带轮转动，实现第三级减速，取该级的传动比为 ，三级大皮带轮带动三级轴及固联在该轴上的三级小皮带轮旋转，三级小皮带轮通过四级皮带带动导月轮转动，实现第四级减速，取该级的传动比为 ，且 导月轮通过月轴弯杆带动月球模型环绕地球模型旋转，但其旋转中心O2与地球模型中心O3有一段O2O3的偏心距，导月轮转动一周，则月球模型在环绕地球模型公转一周时，且自转一周，地球模型自转27.3周(恒星月为27.3天)。前述平行双曲柄机构，当曲柄A、曲柄B转动一周，则上轴承框携带着地球模型(亦携带着月球模型)环绕太阳模型公转一周，但地球模型的中心O3是以O1为中心转动，与太阳模型中心O有一段OOl的偏心距。地球模型公转时，其中心O3轨迹所在的平面(下简称模拟黄道面)始终与轴C、轴D、二级轴等垂直，而带动地球模型自转的地轴杆与二级轴的夹角为23°27′，故地轴杆对模拟黄道面倾斜23°27′。导月轮在偏心轴颈上转动，偏心轴颈使导月轮的旋转轴线与二级轴形成5°9′的夹角，故导月轮通过月轴弯杆携带月球模型环绕地球模型公转时，月球模型(此时将其视为一个点)的轨迹所在的平面(称模拟白道面)与模拟黄道面的夹角为5°9′。吊槽与壳体固联，光杆的上端与钢球固联，穿过吊槽后其下端与吊框固联，滑轮固联在吊轴上，吊轴的转动由吊框支承。转鼓固联在转轴上，转轴在轴承座上转动，两副轴承座均固联在壳体上，盘形弹簧的内端与转轴固联，外端与轴承座固联。导线的一端与电动机B连接，穿过并固定在上轴承框上，再通过滑轮后，在转鼓上缠绕数圈，再穿过转鼓的孔、转轴的孔后，导线的另一端被引出。当上轴承框拖着导线渐渐离开滑轮时，转鼓转动并施放导线，盘形弹簧盘得更紧，当上轴承框与滑轮靠近时，盘形弹簧通过转轴使转鼓反向转动回收导线，导线始终保持一定的张力，以免与移动的上轴承框碰死。
本实用新型的有益效果是，用机械对太阳、地球、月球这三者之间的运动规律进行动态模拟演示。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例主剖视示意图。
图2是本实用新型实施例俯视示意图。
图3是
图1中I处局部放大主剖视示意图。
图4是图3的俯视示意图。
图5是
图1中II处局部放大主视示意图。
图6是图5中A-A剖视示意图。
图7是
图1中III处局部放大主视示意图。
图8是图7的B-B剖视示意图。
图9是本实用新型实施例的平行双曲柄机构运动简图。
图中1.弧形拱杆，2.壳体，3.吊杆，4.太阳模型，5.圆形心板，6.下轴承框，7.电动机A，8.减速箱A，9.减速箱B，10.皮带A，11.皮带B，12.轮A，13.轮B，14.轴A，15.轴B，16.曲柄A，17.曲柄B，18.轴C，19.轴D，20.圆形垫套，21.上轴承框，22.电动机B，23.一级皮带，24.一级大皮带轮，25一级小皮带轮，26.一级轴，27.二级皮带，28.二级轴，29.二级大皮带轮，30.二级小皮带轮，31.三级皮带，32.三级大皮带轮，33.三级小皮带轮，34.三级轴，35.导月轮，36.偏心轴颈，37.四级皮带，38.地轴杆，39.地球模型，40.月轴弯杆，41.月球模型，42.导线，43.滑轮，44.转鼓，45.叉形接头A，46.十字头，47.叉形接头B，48.吊槽，49.钢球，50.光杆，51.吊轴，52.吊框，53.盘形弹簧，54.转轴，55轴承座。
具体实施方式
在
图1、图2、图9所示实施例中，壳体(2)水平放置，弧形拱杆(1)的两端固联在壳体(2)的上端，吊杆(3)的上端固联在弧形拱杆(1)上，中间穿过并固定住太阳模型(4)，下端悬挂圆形心板(5)，圆形心板(5)与壳体(2)顶部形成一道环形缝，太阳模型(4)最好取用一副灯具。下轴承框(6)固联在壳体(2)的底部，电动机A(7)、减速箱A(8)、减速箱B(9)均固联在下轴承框(6)的底部，电动机A(7)通过皮带A(10)、皮带B(11)分别带动轮A(12)、轮B(13)旋转，并通过减速箱A(8)、减速箱B(9)减速后由轴A(14)、轴B(15)同步输出，轴A(14)、轴B(15)分别与下轴承框(6)的顶部组成两个回转副A、B，其上端分别与曲柄A(16)、曲柄B(17)的一端固联，并带动其同步转动，轴C(18)、轴D(19)的上端与上轴承框(21)亦组成两个回转副C、D，穿过圆形垫套(20)，其下端分别与曲柄A(16)、曲柄B(17)的另一端固联，取AB＝CD，AC＝BD，AB＞AC，最好取AB的长度是AC的1.02～1.5倍，则上轴承框(21)、下轴承框(6)、曲柄A(16)、曲柄B(17)及其回转副A、B、C、D组成平行双曲柄机构，下轴承框(6)固定不动，曲柄A(16)、曲柄B(17)等速转动，上轴承框(21)作平行移动，但上轴承框(21)上任意一点的轨迹在水平投影面均是半径与AC或BD等长的圆。电动机B(22)固定在上轴承框(21)内，一级大皮带轮(24)、一级小皮带轮(25)固联在一级轴(26)上，一级轴(26)的转动由上轴承框(21)支承，一级皮带(23)连接电动机B(22)与一级大皮带轮(24)，二级大皮带轮(29)、二级小皮带轮(30)固联在二级轴(28)上，二级轴(28)的转动由上轴承框(21)支承，二级皮带(27)连接一级小皮带轮(25)与二级大皮带轮(29)，三级大皮带轮(32)固联在三级轴(34)上，三级小皮带轮(33)固联在三级轴(34)的上端，三级轴(34)的转动亦由上轴承框(21)支承，三级皮带(31)连接二级小皮带轮(30)与三级大皮带轮(32)，偏心轴颈(36)固联在上轴承框(21)上，导月轮(35)在偏心轴颈(36)上由四级皮带(37)拖拉转动，月轴弯杆(40)的一端固联在导月轮(35)上，另一端与月球模型(41)固联，地轴杆(38)的上端与地球模型(39)固联，地轴杆(38)的转动亦由偏心轴颈(36)支承。导线(42)的一端与电动机B(22)连接，穿过并固定在上轴承框(21)上，通过滑轮(43)后与转鼓(44)相连。
在图3、图4中，偏心轴颈(36)固联在上轴承框(21)上，导月轮(35)套在偏心轴颈(36)上，四级皮带(37)套在导月轮(35)上，月轴弯相(40)的下端固联在导月轮(35)上，二级轴(28)的上端与万向联轴器的叉形接头A(45)固联，地轴杆(38)斜穿过偏心轴颈(36)后其下端与叉形接头B(47)固联，十字头(46)的四端都用铰链与叉形接头A(45)、叉形接头B(47)相联，偏心轴颈(36)同时支承地轴杆(38)与导月轮(35)的转动，并使地轴杆(38)与二级轴(28)的夹角为23°27′，导月轮(35)的回转轴线与二级轴(28)的夹角为5°9′。
在图5、图6中，吊槽(48)与壳体(2)固联，光杆(50)的上端与钢球(49)固联，穿过吊槽(48)后，其下端又与吊框(52)固联，滑轮(43)固联在吊轴(51)上，吊轴(51)的转动由吊框(52)支承，导线(42)从滑轮(43)上通过。
在图7、图8中，转鼓(44)固联在转轴(54)上，转轴(54)在轴承座(55)上转动，两副轴承座(55)均固联在壳体(2)上，盘形弹簧(53)的内端与转轴(54)固联，外端与轴承座(55)固联，导线(42)在转鼓(44)缠绕[绕线长度大于曲柄A(16)长度的两倍]后从转鼓(44)的孔、转轴(54)的孔中引出。
权利要求1.一种能演示太阳、地球、月球三者之间运动规律的新浑天仪，其特征是壳体(2)水平放置，弧形拱杆(1)的两端固联在壳体(2)的上端，吊杆(3)的上端固联在弧形拱杆(1)上，中间穿过并固定住太阳模型(4)，下端悬挂圆形心板(5)，圆形心板(5)与壳体(2)顶部形成一道环形缝；下轴承框(6)固联在壳体(2)的底部，轴A(14)、轴B(15)分别与下轴框(6)的顶部组成两个回转副A、B，其上端分别与曲柄A(16)、曲柄B(17)的一端固联，轴C(18)、轴D(19)的上端与上轴承框(21)亦组成两个回副转C、D，穿过圆形垫套(20)，其下端分别与曲柄A(16)、曲柄B(17)的另一端固联，取AB＝CD，AC＝BD，AB＞AC，上轴承框(21)、下轴承框(6)、曲柄A(16)、曲柄B(17)及其回转副A、B、C、D组成平行双曲柄机构，下轴承框(6)固定不动，曲柄A(16)、曲柄B(17)等速转动，上轴承框(21)作平行移动；电动机B(22)固定在上轴承框(21)内，偏心轴颈(36)固联在上轴承框(21)上，导月轮(35)套在偏心轴颈(36)上转动，月轴弯杆(40)的一端固联在导月轮(35)上，另一端与月球模型(41)固联，地轴杆(38)的上端与地球模型(39)固联，地轴杆(38)的转动亦由偏心轴颈(36)支承；导线(42)的一端与电动机B(22)连接，穿过并固定在上轴承框(21)上，通过滑轮(43)后在转鼓(44)上缠绕，最后从转鼓(44)的孔、转轴(54)的孔中将导线(42)的另一端引出。
2.根据权利要求1所述的新浑天仪，其特征在于太阳模型(4)选用一副灯具。
3.根据权利要求1所述的新浑天仪，其特征在于平行双曲柄机构中，AB的长度是AC的1.02～1.5倍。
4.根据权利要求1所述的新浑天仪，其特征在于偏心轴颈(36)同时支承地轴杆(38)与导月轮(35)的转动，并使地轴杆(38)与二级轴(28)的夹角为23°27′，导月轮(35)的回转轴线与二级轴(28)的夹角为5°9′。
专利摘要本实用新型涉及一种演示天体运动规律的新浑天仪。其特征是上轴承框、下轴承框、曲柄A、曲柄B及其回转副组成平行双曲柄机构，上轴承框平行移动，偏心轴颈固联在上轴承框上，偏心轴颈同时支承地轴杆与导月轮的转动，能动态模拟演示太阳、地球、月球三者之间的运动规律。
文档编号G09B27/00GK2653621SQ03270008
公开日2004年11月3日 申请日期2003年9月23日 优先权日2003年9月23日
发明者洪宗群 申请人:洪宗群, 吴成奎