行星轮系模拟教具的制作方法
【专利摘要】行星轮系模拟教具，涉及一种模拟行星轮系运动的教学用具，设有一个行星轮系模拟装置，该行星轮系模拟装置内设有一个转动设置在支座上的中心轴和一个转动臂，中心轴上固设有不同齿数的太阳轮，并且中心轴穿过一个固设在支座上的固定齿轮，转动臂上设置有多个不同齿数配比的行星轮组，不同行星轮组内的行星轮与中心轴上的太阳轮的传动比不同，用以演示不同的运动效果，通过设置在行星轮系模拟装置内的运动传感器和信息处理器将中心轴和行星轮架的转动方向和转速等运动信息处理后显示在多媒体显示屏上，同时展示轮系运动状态的模拟动画。本发明能够演示出2K-H行星轮系的自锁现象以及轮系转动方向的变化情况等，很好地提高了教学效果。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种模拟行星轮系运动的教学用具，具体为行星轮系模拟教具。 行星轮系模拟教具
【背景技术】
[0002] 行星轮系是一种典型的周转轮系，是由行星轮、行星架和太阳轮构成。行星轮系的 运动形式就和太阳系的运动一样，行星绕太阳公转的同时也在自转，而太阳只做自转。行星 轮系的种类繁多，其中2K-H型行星轮系是一类十分典型、应用广泛的行星轮系。在2K-H型 行星轮系中，随着齿轮齿数的不同，有时会产生"自锁现象"，有时轮系的转动方向则会发生 改变，就如同太阳系中有的行星公转方向与自转方向相同而有的却相反。
[0003] 在平时的教学中，同学们对这类行星轮系的运动原理以及行星轮系传动时齿轮实 际的转动方向产生了不少疑惑与不解，因此，设计制作2K-H行星轮系教具，可以便于同学 们在课堂更好地学习、理解该轮系。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是提供一种能够模拟2K-H型行星轮系运动的教学用具，以丰富 教学内容，提高教学效果。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：行星轮系模拟教具，设有一个行星轮系模 拟装置，该行星轮系模拟装置内设有左支座和右支座，在左支座和右支座之间转动连接一 个中心轴，中心轴上固设有两个不同齿数的太阳轮，左支座上固设有一个固定齿轮，中心轴 从该齿轮中心穿过，右支座上转动连接一个由手柄驱动旋转的转动臂，转动臂上通过支撑 轴连接一个支撑架，在支撑架上绕支撑轴设置有多个行星轮架，每个行星轮架上均设有一 个行星轴和两个分别固定于行星轴两端的行星轮，行星轴穿设在行星轮架上并与行星轮架 转动连接，每个行星轮架上的两个行星轮能够分别与固设在左支座上的固定齿轮和固设在 中心轴上的一个太阳轮啮合，同一个行星轮架上的两个行星轮具有不同的齿数，且不同行 星轮架上的行星轮与中心轴上的太阳轮的传动比不同，在所述左支座和右支座上分别设有 一个用于测量中心轴和支撑架转动方向和转速的运动传感器，运动传感器的信号输出端连 接至信息处理器，信息处理器的数据输出端连接有多媒体显示屏。
[0006] 有益效果：本发明能够演示出2K-H行星轮系的自锁现象以及轮系转动方向的变 化情况等，并同时将2K-H行星轮系的运动参数和模拟动画直观进行显示，其涵盖了行星轮 系教学中多方面的知识点，很好地提升了教学效果，改善了 2K-H行星轮系教学中缺乏实用 教具的现状。本发明教具适用于多媒体、非多媒体和实验室等各种教学场合，占用空间小， 携带方便，且各零件设计简单，加工方便，材料易得。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为本发明的行星轮系模拟装置的结构示意图。
[0008] 图2为本发明的行星轮系模拟装置的装配图。
[0009] 图中标记为：1、左支座，2、右支座，3、中心轴，4、转动臂，5、支撑轴，6、行星轮架，7、 手柄，8、右轴套，9、左轴套，10、行星轴。
【具体实施方式】
[0010] 如图1和图2所示，行星轮系模拟教具，设有一个行星轮系模拟装置，该行星轮系 模拟装置内设有左支座1和右支座2,左支座1和右支座2固定在底座上，在左支座1和右 支座2之间转动连接一个中心轴3,在左支座1和右支座2内分别设有左轴套9和右轴套 8,中心轴3 -端从左轴套9中心穿过，另一端设置在右轴套8内，右轴套8通过轴承设置在 右支座2内，左轴套9固设在左支座1上，在左轴套9上固设有39齿的齿轮，中心轴3从该 齿轮中心穿过，中心轴3上通过键连接两个齿数分别为37和41的太阳轮。在右轴套8的 一端连接有转动臂4,另一端连接有手柄7,转动臂4和手柄7通过右轴套8连接在一起，转 动臂4上通过支撑轴5连接一个支撑架，在支撑架上绕支撑轴5设置有多个行星轮架6,支 撑轴5的一端连接在转动臂4上，另一端穿设在支撑架中心设置的螺栓孔内，并通过螺母固 定。行星轮架6可以设置为三个，其为不同长度的伸出柄，每个伸出柄上均设有一个行星轴 10和两个分别固定于行星轴10两端的行星轮，组成一个行星轮组，行星轴10穿设在行星 轮架6上并与行星轮架6转动连接，每个行星轮组内的两个行星轮具有不同的齿数配比，其 中，三个行星轮组的行星轮齿数配比为18齿-16齿、14齿-16齿、41齿-39齿，三个行星轮 组分别与中心轴3上的39齿-41齿两个齿轮、39齿-37齿两个齿轮、39齿-41齿两个齿轮 啮合，三个不同齿数配比的行星轮组与中心轴3上的齿轮啮合可分别获得三种运动结果， 41齿-39齿行星轮组构成同向传动机构，即行星轮架6的转动方向与中心轴3的转动方向 相同，其传动比为12 :1，且其反行程的效率计算值为负值，可演示出机构的"自锁"现象；18 齿-16齿行星轮组也可构成同向传动机构，其传动比为6 :1 ;14齿-16齿行星轮组则可构成 反向传动机构，即行星轮架6的转动方向与中心轴3的转动方向相反，其传动比为5 :1。每 个行星轮组内的两个行星轮能够分别与固设在左支座1上的39齿的齿轮和固设在中心轴3 上的一个太阳轮啮合。当某一个行星轮组与位于中心轴3上的齿轮啮合时，其他两个行星 轮组闲置，需要时将支撑轴5末端的螺母松开，转动支撑架以使其他的行星轮组与中心轴3 上的齿轮啮合，以实现三个行星轮组的自由更换。在左支座1和右支座2上分别设有一个 用于测量中心轴3和支撑架转动方向和转速的运动传感器，其中支撑架与行星轮架6为一 体结构或者固定连接，因此支撑架的转动方向和转速与行星轮架6的转动方向和转速是相 同的，运动传感器的信号输出端连接至信息处理器，信息处理器的数据输出端连接有多媒 体显示屏。运动传感器将测量的中心轴3和支撑架的转动方向和转速等运动信息传递给信 息处理器，信息处理器将接收到的数据转化成轮系的传动比、转动方向、效率和转速等轮系 最主要的数据，并在多媒体显示屏上将处理后的数据进行显示，并同时展示轮系运动状态 的模拟动画。
【权利要求】
1. 行星轮系模拟教具，其特征在于：设有一个行星轮系模拟装置，该行星轮系模拟装 置内设有左支座（1)和右支座（2)，在左支座（1)和右支座（2)之间转动连接一个中心轴 (3)，中心轴（3)上固设有两个不同齿数的太阳轮，左支座（1)上固设有一个固定齿轮，中心 轴（3)从该齿轮中心穿过，右支座（2)上转动连接一个由手柄（7)驱动旋转的转动臂（4)， 转动臂（4)上通过支撑轴（5 )连接一个支撑架，在支撑架上绕支撑轴（5 )设置有多个行星轮 架（6)，每个行星轮架（6)上均设有一个行星轴（10)和两个分别固定于行星轴（10)两端的 行星轮，行星轴（10 )穿设在行星轮架（6 )上并与行星轮架（6 )转动连接，每个行星轮架（6 ) 上的两个行星轮能够分别与固设在左支座（1)上的固定齿轮和固设在中心轴（3)上的一个 太阳轮啮合，同一个行星轮架（6)上的两个行星轮具有不同的齿数，且不同行星轮架（6)上 的行星轮与中心轴（3)上的太阳轮的传动比不同，在所述左支座（1)和右支座（2)上分别设 有一个用于测量中心轴（3)和支撑架转动方向和转速的运动传感器，运动传感器的信号输 出端连接至信息处理器，信息处理器的数据输出端连接有多媒体显示屏。
2. 如权利要求1所述的行星轮系模拟教具，其特征在于：所述支撑轴（5)的一端连接在 转动臂（4)上，另一端穿设在支撑架中心设置的螺栓孔内，并通过螺母固定。
3. 如权利要求1所述的行星轮系模拟教具，其特征在于：所述转动臂（4)和手柄（7)之 间通过转动设置在右支座（2)内的右轴套（8)连接，中心轴（3)的一端转动设置在右轴套 (8)内。
【文档编号】G09B25/02GK104143285SQ201410343596
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】张占立, 王恒迪, 张明锴, 赵康, 樊阳, 李博文, 李利 申请人:河南科技大学