[发明专利]一种多功能差动轮系传动演示教具

说明书

技术领域

本发明属于教学用具技术领域，具体涉及一种多功能差动轮系传动演示教具。

背景技术

在《机械原理》与《机械设计》课程的学习过程中，很多学生会对差动轮系的工作原理和运动状态等知识点由于平时接触不多而难以理解。虽然《机械原理》与《机械设计》等课程都开设有相关的实验，以便于学生加强对所学知识点的理解与强化，但是这些实验往往具有滞后性，并且学生的数量多实验器材少，有一部分学生没有动手的机会,因此实验的效果往往不是很理想。即使有多媒体教室上课可以展示一些简单的图片、动画、三维模型等，但是还是不能很好的解决这个问题。而教具恰恰能够弥补实验与课堂演示说明的不足。

目前很多高校的教具大多采用铸铁、铝等金属制成，体积大且重，很难携带到课堂上。有些教具采用木质材料，虽然质量比较轻也便于携带，但是由于木质结构摩擦系数比较大和不透明，很难动态和直观的演示其内部结构。虽然有些教具采用透明的有机玻璃制作，但有机玻璃脆而且比较重，不适宜作为演示教具的制作材料。因此，一种轻巧简便、易于拆装搬运且透明的多功能差动轮系传动演示教具显得非常有必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种多功能差动轮系传动演示教具。该演示教具轻巧简便、形象直观且易于拆装搬运，一个简单的教具模型不仅可以演示定轴轮系、行星轮系、差动轮系等一系列轮系的运动，而且还可以形象直观的观察其内部结构；同时，通过该教具，学生也能够熟悉和掌握如齿轮的啮合、齿轮的根切、齿轮正变位和轴的结构设计等知识点。

本发明采用的技术方案为一种多功能差动轮系传动演示教具，该演示教具包括底板、摇柄、大齿轮、小齿轮、齿轮安装支架、连接电源插头、机箱和电动机输出轴、连接装置、小中心齿轮、大中心齿轮、行星轮、行星架、齿轮箱、螺栓、第二轴承和齿轮主轴。

连接电源插头与机箱内的同步电动机连接，同步电动机的电动机输出轴通过连接装置与齿轮主轴的一端连接，齿轮主轴的另一端安装在齿轮安装支架上；小齿轮安装在齿轮主轴上，小齿轮与大齿轮相啮合；大齿轮的端面上设有摇柄。

小齿轮与小中心齿轮共轴线，小中心齿轮与行星轮相啮合，行星轮与大中心齿轮为内啮合。行星架为L形，行星架的一端与行星轮的中心连接，行星架通过第二轴承安装在齿轮箱下箱体上。大中心齿轮安装在齿轮箱中，小齿轮和大中心齿轮为双联齿轮。

齿轮箱和齿轮安装支架均通过第一组螺栓安装在底板上。该演示教具能够实现差动轮系、行星轮系、定轴轮系的演示。

齿轮箱分为齿轮箱上箱体和齿轮箱下箱体，齿轮箱上箱体和齿轮箱下箱体通过第二组螺栓连接。

齿轮安装支架分为支架a和支架b两部分，大齿轮固定在支架a上，小齿轮通过第一轴承与支架b连接。

所述底板采用木质材料制作，底板的底部加装有四个黑色橡胶支脚。

所述的连接装置是一工字型结构，连接装置的两端刻有通孔，并且每个通孔处配有一个栓接螺栓。

所述齿轮箱、齿轮安装支架均由透明亚克力板制成。

行星架采用铝材料制成。

所述的手柄摇动动力输入装置包括摇柄和大小齿轮及齿轮安装支架，采用亚克力为主要的制作材料。所述的大小齿轮的模数为3mm，小齿轮的齿数为10，大齿轮的齿数为40，其安装在齿轮安装支架上。所述摇柄是演示时手握摇动的部分。所述的电动机通电动力输入装置包括连接电源插头、同步电动机、电动机箱和电动机输出轴。所述同步电动机输出功率为4W，输出转速为5r/min，被封装在电动机箱里。所述的输出轴的轴端有一通孔。

所述的轮系传动装置包括小中心齿轮，大中心齿轮，行星轮、行星架和齿轮箱上下箱体。所述的小中心齿轮的齿数为10，其主轴的输入端有一通孔。所述的大中心齿轮的齿数为42，为内齿轮。所述的行星轮的齿数为16。所述的大小齿轮的模数为3mm，均采用透明的亚克力板制作。所述的行星架选用轻便易加工的铝材料制作。所述的齿轮箱包括上箱体和下箱体，是为齿轮和相关的附件提供安装和支撑的。

当教具作为差动轮系传动时，手摇部分通过摇动在大齿轮上的摇柄，大齿轮啮合小齿轮，小齿轮和大中心齿轮是双联齿轮，然后将动力传输到大中心齿轮上。而电动部分是电动机通过连接装置由小中心轮的主轴将动力传递给小中心齿轮的，最后通过小中心齿轮与大中心齿轮轮的两种不同动力的输入合成由行星架实现行星轮的转动输出。

当教具作为行星轮系传动时，手摇部分不提供动力，仅仅由电动部分提供动力，然后通过连接装置由小中心轮的主轴将动力传递给小中心齿轮，最后通过小中心齿轮带动行星轮由行星架实现行星轮的转动输出。