一种行星齿轮反转演示仪的制作方法

本实用新型涉及一种教学仪器，具体涉及一种行星齿轮反转演示仪。

背景技术：

教学模具是与教学相关的用于模拟现象的一些专用模型。随着科学水平的不断提高，知识水平不断丰富进步，教学模具也成了传授、学习知识的必需品，教学模具为老师和同学们带来的方便不言而喻。

行星轮系作为机械学习的基本组成部分，有着重要的地位，对它的理解也显得至关重要。目前，市场上常见的是行星轮的模型，却很难见到可以反转转化为定轴轮系的行星轮。这使得同学们在理解行星齿轮反转法时可能会产生一些困难，影响到知识的学习。为改善这种状况，特设计行星齿轮反转法教学模具，在方便老师教学的同时，更有助于学生理解其基本原理。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种行星齿轮反转演示仪，将行星齿轮系反转转化为定轴轮系的演示仪。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种行星齿轮反转演示仪，包括底座、动力输出装置、主行星齿轮系、相对机架和副行星齿轮系；相对机架为圆环状，相对机架的内侧小于相对机架的直径固定设置有挡板；相对机架设置在底座上方；动力输出装置设置在相对机架的内侧的挡板上；主行星齿轮系和副行星齿轮系对称设置于动力输出装置的两侧，主行星齿轮系和副行星齿轮系分别通过连接轴与动力输出装置连接，两根连接轴在同一直线上，且位于相对机架的圆心处；

主行星齿轮系包括第一内齿轮、第一太阳轮、第一行星轮、第一横杆、第一固定支撑杆和拨动轴；第一固定支撑杆通过轴销固定在第一内齿轮的侧面，且第一固定支撑杆的中心与第一内齿轮的圆心重合；第一内齿轮的内侧同圆心的设置有第一太阳轮，第一太阳轮与第一内齿轮之间设置有第一行星轮；第一横杆的长度大于第一内齿轮的半径，第一横杆通过轴销连接在第一太阳轮和第一行星轮的圆心处，第一横杆超出第一内齿轮的一端垂直于第一横杆固定设置有拨动轴；

副行星轮系包括第二内齿轮、第二太阳轮、第二行星轮、第二横杆和第二固定支撑杆；第二固定支撑杆通过轴销固定在第二内齿轮的侧面，且第二固定支撑杆的中心与第二内齿轮的圆心重合；第二内齿轮的内侧同圆心的设置有第二太阳轮，第二太阳轮与第二内齿轮之间设置有第二行星轮；第二横杆的长度小于第二内齿轮的半径，第二横杆通过轴销连接在第二太阳轮和第二行星轮的圆心处。

进一步的，动力输出装置包括电动机、主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮和齿轮护罩；主动锥齿轮通过电机输出轴与电机固定连接；第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮对称设置在主动锥齿轮的两侧，第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮均与主动锥齿轮啮合；齿轮护罩套在主动锥齿轮、第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮外围；两根连接轴的一端分别穿过齿轮护罩的侧壁与第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮固定连接；两根连接轴的另一端分别通过联轴器固定连接于第二固定支撑杆和第一固定支撑杆的中心处。

进一步的，电动机和齿轮护罩的下方设置有动力输出装置支架；动力输出装置支架包括下水平支撑板、上水平支撑板、竖直支架和斜支撑架；电动机和齿轮护罩固定在上水平支撑板上，上水平支撑板的下方通过两根竖直支架固定连接有下水平支撑板；上水平支撑板和下水平支撑板之间还设置有斜支撑架；下水平支撑板固定在挡板上。

进一步的，在副行星轮系一侧的齿轮护罩的侧壁上设置有两个对称的第一矩形槽；第二太阳轮上设置有与齿轮护罩的侧壁上的第一矩形槽对应的第二矩形槽；第一矩形槽和第二矩形槽之间设置有两根矩形横杆；两根矩形横杆的一端插入到第二太阳轮表面的矩形槽中，另一端插在齿轮护罩侧壁的矩形槽中。

进一步的，底座包括底板、三角支撑件、直立支撑板和轴承；两个三角支撑件对称的设置在底板的两端，每个三角支撑件上均设置有轴承；相对机架放置在两个轴承之间；相对机架与底板不接触；直立支撑板固定设置在相对机架侧面的底板上。

进一步的，设置有第一横杆一侧的第一太阳轮的中心与直立支撑板的顶端侧面通过轴固定连接；拨动轴指向相对机架的内侧，且能够触碰到挡板。

进一步的，主行星齿轮系的第一行星轮、第一太阳轮和第一内齿轮的模数均为6mm，齿数分别为20、20和60，齿顶高系数为1，间系数为0.25；副行星轮系的第二太阳轮、第二行星轮和第二内齿轮的模数均为4mm，齿数分别为20、20和60，齿顶高系数为1，间系数为0.25。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型通过将电动机的输出动力通过锥齿轮系传送给主副行星齿轮系，实现横杆角速度的等值反向，然后将主齿轮系上横杆的动力传递给相对机架，让副齿轮系实现反转，从而使得副行星轮系中的行星架相对静止。

本实用新型通过简单的相对运动原理利用反转法将行星轮系转化为定轴轮系，为教学带来了极大的方便。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型动力输出机构示意图；

图3为本实用新型副行星齿轮系结构示意图；

图4为本实用新型主行星齿轮系转化机构示意图；

其中：1、轴承；2、底板；3、三角支撑件；4、相对机架；5、动力输出装置；502、第一从动锥齿轮；503、主动锥齿轮；504、电动机；506、斜支撑架；507、第二从动锥齿轮；509、齿轮护罩；510、第一矩形槽；511、竖直支架；512、下水平支撑板；513、上水平支撑板；6、副行星齿轮系；601、第二内齿轮；602、第二太阳轮；603、第二行星轮；604、第二横杆；606、第二固定支撑杆；7、主行星齿轮系；701、第一内齿轮；704、第一太阳轮；705、第一行星轮；706、拨动轴；707、第一横杆；710、第一固定支撑杆；8、直立支撑板；9、挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

参阅图1至图4所述：一种行星齿轮反转演示仪，包括底座、动力输出装置5、主行星齿轮系7、相对机架4和副行星齿轮系6；相对机架4为圆环状，相对机架4的内侧小于相对机架4的直径固定设置有挡板9；相对机架4设置在底座上方；动力输出装置5设置在相对机架4的内侧的挡板9上；主行星齿轮系7和副行星齿轮系6对称设置于动力输出装置5的两侧，主行星齿轮系7和副行星齿轮系6分别通过连接轴与动力输出装置5连接，两根连接轴在同一直线上，且位于相对机架4的圆心处；

主行星齿轮系7包括第一内齿轮701、第一太阳轮704、第一行星轮705、第一横杆707、第一固定支撑杆710和拨动轴706；第一固定支撑杆710通过轴销固定在第一内齿轮701的侧面，且第一固定支撑杆710的中心与第一内齿轮701的圆心重合；第一内齿轮701的内侧同圆心的设置有第一太阳轮704，第一太阳轮704与第一内齿轮701之间设置有第一行星轮705；第一横杆707的长度大于第一内齿轮701的半径，第一横杆707通过轴销连接在第一太阳轮704和第一行星轮705的圆心处，第一横杆707超出第一内齿轮701的一端垂直于第一横杆707固定设置有拨动轴706；

副行星轮系6包括第二内齿轮601、第二太阳轮602、第二行星轮603、第二横杆604和第二固定支撑杆606；第二固定支撑杆606通过轴销固定在第二内齿轮601的侧面，且第二固定支撑杆606的中心与第二内齿轮601的圆心重合；第二内齿轮601的内侧同圆心的设置有第二太阳轮602，第二太阳轮602与第二内齿轮601之间设置有第二行星轮603；第二横杆604的长度小于第二内齿轮601的半径，第二横杆604通过轴销连接在第二太阳轮602和第二行星轮603的圆心处。

动力输出装置5包括电动机504、主动锥齿轮503、第一从动锥齿轮502、第二从动锥齿轮507和齿轮护罩509；主动锥齿轮503通过电机输出轴与电机固定连接；第一从动锥齿轮502和第二从动锥齿轮507对称设置在主动锥齿轮503的两侧，第一从动锥齿轮502和第二从动锥齿轮507均与主动锥齿轮503啮合；齿轮护罩509套在主动锥齿轮503、第一从动锥齿轮502和第二从动锥齿轮507外围；两根连接轴的一端分别穿过齿轮护罩509的侧壁与第一从动锥齿轮502和第二从动锥齿轮507固定连接；两根连接轴的另一端分别通过联轴器固定连接于第二固定支撑杆606和第一固定支撑杆710的中心处。

电动机504和齿轮护罩509的下方设置有动力输出装置支架；动力输出装置支架包括下水平支撑板512、上水平支撑板513、竖直支架511和斜支撑架506；电动机504和齿轮护罩509固定在上水平支撑板513上，上水平支撑板513的下方通过两根竖直支架511固定连接有下水平支撑板512；上水平支撑板513和下水平支撑板512之间还设置有斜支撑架506；下水平支撑板512固定在挡板9上。

在副行星轮系6一侧的齿轮护罩509的侧壁上设置有两个对称的第一矩形槽510；第二太阳轮602上设置有与齿轮护罩509的侧壁上的第一矩形槽510对应的第二矩形槽608；第一矩形槽510和第二矩形槽608之间设置有两根矩形横杆；两根矩形横杆的一端插入到第二太阳轮602表面的矩形槽608中，另一端插在齿轮护罩509侧壁的矩形槽510中。

底座包括底板2、三角支撑件3、直立支撑板8和轴承1；两个三角支撑件3对称的设置在底板2的两端，每个三角支撑件3上均设置有轴承1；相对机架4放置在两个轴承1之间；相对机架4与底板2不接触；直立支撑板8固定设置在相对机架4侧面的底板2上。

设置有第一横杆707一侧的第一太阳轮的中心与直立支撑板8的顶端侧面通过轴固定连接；拨动轴706指向相对机架4的内侧，且能够触碰到挡板9。

主行星齿轮系7的第一行星轮705、第一太阳轮704和第一内齿轮701的模数均为6mm，齿数分别为20、20和60，齿顶高系数为1，间系数为0.25；副行星轮系6的第二太阳轮602、第二行星轮603和第二内齿轮601的模数均为4mm，齿数分别为20、20和60，齿顶高系数为1，间系数为0.25。

本实用新型的工作过程为：

主动力由电动机输出，通过主动锥齿轮503将动力输出，使左右两个从动锥齿轮获得等值反向的速度。

动力由两个从动锥齿轮分别传递给主、副行星轮系的内齿轮，内齿轮带动行星轮转动，同时行星轮带动行星架绕轴转动，太阳轮不动，此时为自由度为1的行星轮系。由主行星齿轮系的行星架707设有拨动轴，当相对机架和拨动轴碰上时，则行星轮705的动力就通过被动轴传给相对机架，使相对机架获得与行星架704等值反向的速度。此时相对机架通过轴承支撑在绝对机架上转动，完成轮系反转，行星架604相对地面静止。