专利名称：地球、月球及太阳运转演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可方便准确演示地球、月球绕太阳公转并自转，而且能够实 现彼此以一定比例的转速及方位变化的装置，特别涉及地球、月球及太阳运转演示仪。
背景技术：
现行已有的关于地球、月球及太阳三球运转的仪器，有采用球面演示方式，如中国 专利ZL89213867. X公开的一种天体演示仪，它结构简单，但不能直观地反映三球体之间的 空间运动关系；也有专门研究天文的专业机构已设计制造能精确电子显示日、月蚀等的高 端产品，却由于造价太高，无法大量生产，满足多种行业群体智慧发展对此种教具之需要， 目前还未造出精确度足够很实用的廉价产品，并没有大量制造满足市场，因为，这是一种需 要解决复杂机械传动怎样用最简单结构设计来圆满解决的具体问题。
发明内容本实用新型的目的是，提供一种能够通过简单的机械传动方式，能直观地反映地 球、月球及太阳三球体之间的空间运动关系，实现三球体运转的仿真演示仪器。本实用新型采取以下技术方案，地球、月球及太阳运转演示仪，包括太阳支撑轴、 地球支撑轴、月球支撑轴、阴阳历度盘、水平圆盘、钭盘、保持架，太阳支撑轴、地球支撑轴、 月球支撑轴的顶端都分别设有太阳模型、地球模型、月球模型，地球支撑轴的上端为“〈”型 弯曲段，下顶端至保持架的底板并转动连接，地球支撑轴与地球模型球体同轴，弯曲段外套 有弹性扭力套，弹性扭力套与套在地球支撑轴外的驱地扭力筒上端头连接，月球支撑轴保 持架两端连接轴套和保持架导管，轴套套装在驱地扭力筒上端，驱地扭力筒外再套装有驱 月转动扭力套筒，驱月转动扭力套筒上端固定安装有月球驱动臂，月球驱动臂的一端设有 配重或斜撑，另一端设有一通孔，钭盘通过斜盘下的斜面垫套与水平圆盘固定连接，水平 圆盘上刻有年度刻度，并与斜盘形成“ a ”交角，其交角间装有楔块，交角处卡装有月球轨道 压板，月球轨道压板为“]，，形，且下部设有调轨螺钉，月球支撑轴穿过保持架导管和月球驱 动臂的通孔，其下端装有滚轮与钭盘的斜面滚动接触，月球轨道压板固定安装在斜盘与水 平圆盘的夹角处的斜盘上，在水平圆盘下套装保持架，保持架内固定装有蜗轮蜗杆联轴架， 驱地扭力筒的下端固定装有的皮带轮和地球支撑轴的下端固定装有的皮带轮，地球支撑轴 的下端头与保持架的下板活动连接，保持架的底部外装有至少二个滚轮，蜗轮蜗杆联轴架 内装有连接套筒，连接套筒上装有朔望月分度盘，朔望月分度盘通过垫套与蜗轮连接，垫套 上还装有月齿轮，蜗轮的下面与蜗轮蜗杆联轴架之间装有滚轮，保持架的上面设有读日历 标记针，保持架还装有蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆的一端设有手柄，另一端装有锥齿轮且 端头固定在连轴架上，锥齿轮与设有皮带轮的锥齿轮啮合，皮带轮通过传动皮带与驱地扭 力筒上的皮带轮连接，太阳支撑轴上自上而下依顺，套装有轴套、固定安装有阴阳历度盘、 套装有保持架上部的轴套、固定有年齿轮、套装有连轴架、锥齿轮、皮带轮、正时滑套及其上 的正时螺钉、固定安装有皮带轮、套装有保持架下部的轴套，太阳支撑轴的下端固定于地面，连接杆的一端为轴套，另一端与水平圆盘连接，驱地扭力筒与皮带轮采用键锁定，皮带 轮通过皮带与地球支撑轴下端固定安装的皮带轮连接，年齿轮与月齿轮啮合。所述的月球支撑轴保持架为框架结构。所述的年齿轮为371个齿，月齿轮为30个齿。所述的连接套筒上下端均设有螺纹，套垫、蜗轮、齿轮朔望月分度盘采用连接套筒 上下端用螺母连为整体，或朔望月分度盘、月齿轮、蜗轮通过连接螺杆连为一体。所述的皮带轮的表面设有锥形柱或齿或滚压花纹。月球驱动臂与月球支撑轴对称的一端，还可为斜撑的一端与轴套连接，另一端连 接月球驱动臂的端头处连接。本实用新型的优点是，通过简化了的机械传动方式将地球、月球及太阳三球运转 形式表现出来，便于实现三球运转精确演示。
图1为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型的立体示意图图3为图2中蜗轮蜗杆联轴架21的组合立体示意图图4为图1中T-T向示意图图5为图1中朔望月分度盘33、月齿轮Z2及蜗轮Z3采用螺杆连接方式的示意图图6为图1中皮带轮Lp L2、L3、L4的表面设有锥形柱37的示意图图中1_太阳支撑轴、2-传动皮带、3-地球支撑轴、4-月球支撑轴、5-保持架导 管、6-阴阳历度盘、7-水平圆盘、8-钭盘、9-保持架、10-配重、11-月球驱动臂、12-连轴架、 13-轴套、14-弯曲段、15-弹性扭力套、16-太阳模型、17-地球模型、18-月球模型、19-轴 套、20-月球支撑轴保持架、21-蜗轮蜗杆联轴架、22-朔望月分度盘、23-滚轮、24-驱月转动 扭力套筒、25-连接杆、26-楔块、27-月球轨道压板、28-调轨螺钉、29-正时螺钉、30-驱地 扭力筒、31-手柄、32-垫套、33-连接套筒、34-有孔或齿的皮带、35-读日历标记针、36-斜 面垫套、37-锥形柱、38-连接螺杆、39-正时滑套、40-斜撑、Zr年齿轮、Z2-月齿轮、Z3-蜗 轮、Z4-蜗杆、Z5、Z6-锥齿轮、L!、L2、L3、L4-皮带轮具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明，参见图1-5，地球、月球及太阳运转演 示仪，包括太阳支撑轴1、地球支撑轴3、月球支撑轴4、阴阳历度盘6、水平圆盘7、钭盘8、 保持架9，太阳支撑轴1、地球支撑轴3、月球支撑轴4的顶端都分别设有太阳模型16、地球 模型17、月球模型18，地球支撑轴3的上端为“〈”型弯曲段14，下顶端至保持架9的底板并 转动连接，地球支撑轴3与地球模型17球体同轴，弯曲段14外套有弹性扭力套15，弹性 扭力套15与套在地球支撑轴3外的驱地扭力筒30上端头连接，月球支撑轴保持架20两端 连接轴套19和保持架导管5，轴套19套装在驱地扭力筒30上端，驱地扭力筒30外再套装 有驱月转动扭力套筒24，驱月转动扭力套筒24上端固定安装有月球驱动臂11，月球驱动臂 11的一端设有配重10或斜撑40，另一端设有一通孔，钭盘8通过斜盘下的斜面垫套36与 水平圆盘7固定连接，水平圆盘7上刻有年度刻度，并与斜盘8形成“ a ”交角，其交角间装 有楔块26，交角处卡装有月球轨道压板27，月球轨道压板27为“]，，形，且下部设有调轨螺 钉28，月球支撑轴4设有竖向键，并穿过保持架导管5和月球驱动臂11的通孔，其下端装有滚轮23与钭盘8的斜面滚动接触，月球轨道压板27固定安装在斜盘8与水平圆盘7的夹 角处的斜盘8上，在水平圆盘7下套装保持架9，保持架9内固定装有蜗轮蜗杆联轴架21， 驱地扭力筒30的下端固定装有的皮带轮k和地球支撑轴3的下端固定装有的皮带轮L4，地 球支撑轴3的下端头与保持架9的下板活动连接，保持架9的底部外装有至少二个滚轮23， 蜗轮蜗杆联轴架21内装有连接套筒33，连接套筒33上装有朔望月分度盘22，朔望月分度 盘22通过垫套32与蜗轮Z3连接，垫套32上还装有月齿轮Z2，蜗轮Z3的下面与蜗轮蜗杆联 轴架21之间装有滚轮23，保持架9的上面设有读日历标记针35，保持架9还装有蜗杆Z4， 蜗杆Z4与蜗轮Z3啮合，蜗杆Z4的一端设有手柄31，另一端装有锥齿轮Z5且端头固定在连 轴架12上，锥齿轮Z5与设有皮带轮L2的锥齿轮Z6啮合，皮带轮k通过传动皮带2与正时 滑套39上的皮带轮L2连接，太阳支撑轴1上自上而下依顺，套装有轴套13、固定安装有阴 阳历度盘6、套装有保持架9上部的轴套13、固定有年齿轮&、套装有连轴架12、锥齿轮Z6、 皮带轮L2、正时滑套39及其上的正时螺钉29、固定安装有皮带轮L3、套装有保持架9下部 的轴套13，太阳支撑轴1的下端固定于地面，连接杆25的一端为轴套13，另一端与水平圆 盘7连接，驱地扭力筒30与皮带轮U采用键锁定，皮带轮L3通过皮带34与地球支撑轴3 下端固定安装的皮带轮L4连接，年齿轮\与月齿轮Z2啮合。月球支撑轴保持架20为框架结构。年齿轮Zi为371个齿，月齿轮Z2为30个齿。 连接套筒33上下端均设有螺纹，套垫32、蜗轮Z3、月齿轮Z2朔望月分度盘22采用连接套筒 33上下端用螺母连为整体，或朔望月分度盘22、月齿轮Z2、蜗轮Z3通过连接螺杆38或连接 套筒33连为一体。皮带轮1^、1^、1^、1^的表面设有锥形柱37或齿或滚压花纹。如不使用 配重10，则可采用斜撑40予以代替，斜撑40的位置与月球支撑轴4对称，斜撑40的一端连 接轴套19，另一端连接月球驱动臂11的端头处。本实用新型的具体结构及传动路线如图1和图2所示，太阳支撑轴1穿入年齿轮 Zi中心孔中，采用固定连接或键锁定，使二者均不转动。年齿轮个齿，与年齿轮2工 啮合的月齿轮Z2为30个齿。连接套筒33上下端均设有螺纹，套垫32、蜗轮Z3、齿轮Z2朔 望月分度盘22采用连接套筒33上下端用螺母连为整体，并采用多个球键或柱形键分层对 位叠合，由连接套筒33的上下螺母锁紧。当月齿轮Z2自转一周就带动月球驱动臂11和月 球支撑轴4绕地球旋转一周，就是一个朔望月。关于一个月由二十九或三十天构成的传动比由蜗轮Z3齿数和蜗杆Z4的头数之比 实现，这具体有三个执行方案方案一为，蜗轮Z3为59个齿，蜗杆Z4为双头蜗杆，实现了一个月为29. 5天，很接 近真正的朔望月29. 5306天，螺旋升角为8° 07，48”-8° 44，46”，初时通过摇动手柄再行 手推保持架9即可实现运转。方案二为，蜗轮Z3用30个齿，蜗杆Z4用单头蜗杆。方案三为，蜗轮Z3用29个齿，蜗杆Z4用单头蜗杆。以上二、三方案螺旋升角为4° 05，68”_4° 23，55”，容易自锁手推保持架9不易运转。如需要采取电力驱动，则电机的电线可先压在轴1上的两个接触环上，再经轴1 上的两个孔，电线从太阳支撑轴1中空心向下经太阳支撑轴1底部引出，可实行全回转。地 球自转是当转动手柄31时，使蜗杆Z4并经锥齿轮Z5、Z6和皮带轮L2都同转速转动，同时通过皮带轮2带动皮带轮Lp传动皮带轮L2用键与地球自转驱地扭力筒30锁定，最后，扭力 向上，由套在外层的弯曲段传力套(即橡皮套)15使地球绕实心轴3转动。皮带轮L3和皮带轮L4直径相等，可采用有孔或齿的皮带连接，实现同步同方向旋 转。因皮带轮l3和皮带轮L4与其自身的轴实行键锁定，所以当轴1和皮带轮L3都不转动， 皮带轮L4及地球支撑轴3绕太阳支撑轴1作公转时，则地球支撑轴3的自转将始终为零， 也就实现了地球支撑轴3顶端始终对准正北方向，使地轴倾斜角“0”始终保持66° 33'。 采用有孔或有齿的传动皮带2转达至其轮子上的相应的锥形柱37时，孔都依次套在锥形柱 上。当太阳支撑轴1和地球支撑轴3距离已决定之后，则需进行L的直径及皮带总长和皮 带的孔距计算试选定，方能实现皮带最合适的张紧度，若是使用有齿的皮带和皮带轮，在作 初次技术开发时也需作这种配对计算。有孔或齿的皮带传动方能实现完全定比传动。月球运行面即白道，与地球绕太阳公转面黄道的交角“a ”是5° 09'，这个交点 (设当面为升交点，对面为降交点)是缓慢向西移动，以18. 6年为一个循环周期，具体在本 仪器上将水平圆盘7之上全圆周刻划为18. 6年，每一年的公元具体年份月份都刻划在其 上，水平圆盘7只能围绕太阳支撑轴1作公转，月球支撑轴4下端的滚轮23在斜盘8上滚 动，因为月球支撑轴4与保持架导管5用竖直向键槽连接，方可使月球模型的一面始终对准 地球。月球支撑轴4可在其孔中自由上下滑动，就使滚轮2始终贴紧在斜盘8上滚动。关 于操纵斜盘8转动是用人工拧松调轨螺钉28即可使斜盘8围绕水平圆盘7试转动，并对准 水平圆盘7上的当时年份和月日，对好之后拧紧28即可。由于Z2自转一周就是一个朔望月，如果使用小模数齿轮，因不便看清在小齿轮Z2 上刻划出一个朔望月一圈为30等分日的划分线，所以，有必要增设朔望月分度盘22。当齿 轮模数较大时，可将月象为30日的分划线直接划在齿轮面上，可以不设朔望月分度盘22。阴阳历度盘6最外圈刻有以阳历为准的月、日和24节气，第二圈为以印有阴历 (农历)为准的月和日，以及有关传统风俗的节气日的环状度盘，第二圈阴历是套在第一圈 上可以与第一圈作相对转动，阴历圈日期按国家使用值每年更新一次。鉴于阳历和阴历总不能实现百分之百的吻合，因此，本发明设计有正时滑套39和 正时螺钉29，以解决润月的问题，操作办法具体是先拧松螺钉29，使正时滑套39向下滑动， 使齿轮Z6与齿轮Z5脱开，此时用手柄31转动锥齿轮Z6，使读日历标记针35对准阴阳历度 盘6的应有日期，但这种正时螺钉29约三年调整一次，并不是现有阴历每年有5至6个月 都是润月，不必经常调整正时螺钉29，仍然保持很高精确度。本实用新型主要用于自然地理、航空、航天轨道、科普、地震、气象预测、大地测量 等教学之用。
权利要求地球、月球及太阳运转演示仪，包括太阳支撑轴[1]、地球支撑轴[3]、月球支撑轴[4]、阴阳历度盘[6]、水平圆盘[7]、钭盘[8]、保持架[9]，其特征在于(1)太阳支撑轴[1]、地球支撑轴[3]、月球支撑轴[4]的顶端都分别设有太阳模型[16]、地球模型[17]、月球模型[18]，(2)地球支撑轴[3]的上端为“<”型弯曲段[14]，下顶端至保持架[9]的底板并转动连接，地球支撑轴[3]与地球模型[17]球体同轴，弯曲段[14]外套有弹性扭力套[15]，弹性扭力套[15]与套在地球支撑轴[3]外的驱地扭力筒[30]上端头连接，月球支撑轴保持架[20]两端连接轴套[19]和保持架导管[5]，轴套[19]套装在驱地扭力筒[30]上端，驱地扭力筒[30]外再套装有驱月转动扭力套筒[24]，驱月转动扭力套筒[24]上端固定安装有月球驱动臂[11]，月球驱动臂[11]的一端设有配重[10]或斜撑[40]，另一端设有一通孔，斜盘[8]通过斜盘[8]下的斜面垫套[36]与水平圆盘[7]固定连接，水平圆盘[7]上刻有年度刻度，并与斜盘[8]形成“α”交角，其交角间装有楔块[26]，交角处卡装有月球轨道压板[27]，月球轨道压板[27]为“]”形，且下部设有调轨螺钉[28]，月球支撑轴[4]穿过保持架导管[5]和月球驱动臂[11]的通孔，其下端装有滚轮[23]与钭盘[8]的斜面滚动接触，月球轨道压板[27]固定安装在斜盘[8]与水平圆盘[7]的夹角处的斜盘[8]上，(3)在水平圆盘[7]下套装保持架[9]，保持架[9]内固定装有蜗轮蜗杆联轴架[21]，驱地扭力筒[30]的下端固定装有的皮带轮[L1]和地球支撑轴[3]的下端固定装有的皮带轮[L4]，地球支撑轴[3]的下端头与保持架[9]的下板活动连接，保持架[9]的底部外装有至少二个滚轮[23]，蜗轮蜗杆联轴架[21]内装有连接套筒[33]，连接套筒[33]上装有朔望月分度盘[22]，朔望月分度盘[22]通过垫套[32]与蜗轮[Z3]连接，垫套[32]上还装有月齿轮[Z2]，蜗轮[Z3]的下面与蜗轮蜗杆联轴架[21]之间装有滚轮[23]，保持架[9]的上面设有读日历标记针[35]，保持架[9]还装有蜗杆[Z4]，蜗杆[Z4]与蜗轮[Z3]啮合，蜗杆[Z4]的一端设有手柄[31]，另一端装有锥齿轮[Z5]且端头固定在连轴架[12]上，锥齿轮[Z5]与设有皮带轮[L2]的锥齿轮[Z6]啮合，皮带轮[L2]通过传动皮带[2]与驱地扭力筒[30]上的皮带轮[L1]连接，(4)太阳支撑轴[1]上自上而下依顺，套装有轴套[13]、固定安装有阴阳历度盘[6]、套装有保持架[9]上部的轴套[13]、固定有年齿轮[Z1]、套装有连轴架[12]、锥齿轮[Z6]、皮带轮[L2]、正时滑套[39]及其上的正时螺钉[29]、固定安装有皮带轮[L3]、套装有保持架[9]下部的轴套[13]，太阳支撑轴[1]的下端固定于地面，连接杆[25]的一端为轴套[13]，另一端与水平圆盘[7]连接，驱地扭力筒[30]与皮带轮[L1]采用键锁定，皮带轮[L3]通过皮带[34]与地球支撑轴[3]下端固定安装的皮带轮[L4]连接，年齿轮[Z1]与月齿轮[Z2]啮合。
2.根据权利要求1所述的地球、月球及太阳运转演示仪，其特征在于，月球支撑轴保持 架[20]为框架结构。
3.根据权利要求1所述的地球、月球及太阳运转演示仪，其特征在于，年齿轮[Z1]为 371个齿，月齿轮[Z2]为30个齿。
4.根据权利要求1所述的地球、月球及太阳运转演示仪，其特征在于，连接套筒[33]上 下端均设有螺纹，套垫[32]、蜗轮[Z3]、齿轮[Z2]朔望月分度盘[22]采用连接套筒[33]上 下端用螺母连为整体，或朔望月分度盘[22]、月齿轮[Z2]、蜗轮[Z3]通过连接螺杆[38]连为一体。
5.根据权利要求1所述的地球、月球及太阳运转演示仪，其特征在于，皮带轮[LpL2, L3、L4]的表面设有锥形柱[37]或齿或滚压花纹。
6.根据权利要求1所述的地球、月球及太阳运转演示仪，其特征在于，月球驱动臂[11] 与月球支撑轴[4]对称的一端，还可为斜撑[40]的一端与轴套[19]连接，另一端连接月球 驱动臂[11]的端头处连接。
专利摘要本实用新型涉及一种可方便准确演示地球、月球绕太阳公转并自转的演示仪。太阳支撑轴、地球支撑轴、月球支撑轴的顶端都分别设有太阳模型、地球模型、月球模型，地球支撑轴与地球模型球体同轴，月球支撑轴保持架两端连接轴套和保持架导管，驱月转动扭力套筒上端固定安装有月球驱动臂，保持架内固定装有蜗轮蜗杆联轴架和皮带轮，太阳支撑轴上自上而下依顺，套装有轴套、固定安装有阴阳历度盘、套装有保持架上部的轴套、固定有年齿轮、套装有连轴架、皮带轮、正时滑套、固定安装有皮带轮、套装有保持架下部的轴套，年齿轮与月齿轮啮合。本实用新型具有在一个朔望月内地球模型自转极为均恒，精确度极高，传动方式非常简捷等优点。
文档编号G09B27/06GK201716919SQ201020171178
公开日2011年1月19日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者廖兴华 申请人:廖兴华