地球自轉公轉演示儀的製作方法

2023-05-25 07:32:16 3

專利名稱：地球自轉公轉演示儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是種教學用演示儀，使學生能直觀的了解地球自轉公轉的原理，引導學生對地球有初步認識，對教學的質量和效果有促進作用。
本實用新型的目的在於提供一種地球的自轉公轉能同時進行，並且不改變地球自轉軸的指向，使演示效果直觀、逼真，操作簡便的演示儀。
本實用新型由搖柄、主動軸、被動軸、自轉管軸、自轉軟軸、公轉管軸、中心軸、軸架和提供傳遞扭力的多個傳動軸、傳動齒輪以及地球模型、太陽模型、太陽光線模型等構成。
本實用新型的目的是這樣實現的當搖柄轉動時，通過主動齒輪和被動齒輪的齒合以及一系列傳動軸和齒輪的傳遞扭力，分別使自轉管軸和公轉管軸以不同的速度同時轉動，以達到地球模型即自轉又公轉的目的。與此同時通過軸與齒輪的傳遞扭力，又使地球模型自轉軸與公轉軸保持一定夾角，並使自轉軸始終指向同一個方向，以防止公轉的同時自轉軸擺動。
通過附圖對本實用新型詳細說明


圖1是本實用新型結構示意圖圖2是本實用新型結構圖圖3是圖2的A-A向剖面圖圖4是圖2的B-B向剖面圖圖5是圖2的C-C向剖面圖圖2中
1、太陽模型，2、地球模型，3、太陽光線模型，4、原子筆芯，5、固定夾，6、支杆，7、北回歸線，8、南回歸線，9、赤道，10、自轉軸與公轉軸夾角定位管軸，11、管形軸承，12、蓋板，13、自轉軸與公轉軸夾角定位齒輪，14、中心軸不轉齒輪，15、自轉軸與公轉軸夾角傳動齒輪，16、自轉軸與公轉軸夾角傳動齒輪，17、固定在公轉管軸上的軸架，18、公轉管軸，19、自轉軸與公轉軸夾角定位齒輪軸，20、自轉軟軸，21、自轉齒輪，22、自轉管軸齒輪，23、自轉管軸，24、中心軸，25、主動軸傳動齒輪，26、自轉管軸齒輪，27、公轉齒輪，28、主動齒輪，29、被動齒輪，30、公轉傳動齒輪，31、公轉傳動齒輪，32、被動齒輪軸，33、公轉螺紋傳動軸，34、主動齒輪軸，35、搖柄，36、固定軸架，37、管形軸承，38、固定軸架，39、固定軸架，40、基板，41、管形軸承，42、固定螺栓，43、固定螺栓，44、固定螺栓，45、固定螺栓，46、滾珠軸承。
由於面積和空間的限制，本實用新型取地球繞太陽公轉一周實際自轉數365周的十分之一近似值為計算依據，即公轉一周時自轉36周為設計基礎。
圖2中齒輪15與16輪徑、齒數、齒距相等。
齒輪28與29輪徑、齒數、齒距相等。
齒輪30與31輪徑、齒數、齒距相等。
齒輪22與26輪徑、齒數、齒距相等。
齒輪13與14輪徑、齒距相等，且都為三十六個齒。
主動軸齒輪25為三十五個齒，其齒距與齒輪26相等。
自轉齒輪21為三十六個齒，其齒距與齒輪22相等。
公轉齒輪27為三十六個齒，其齒距與公轉螺紋傳動軸33螺距相等。
見圖2，搖動搖柄35時，主動齒輪28、主動軸34、主動軸傳動齒輪25轉動，與傳動齒輪25相齒合的自轉管軸齒輪26及自轉管軸23、自轉管軸齒輪22也一起轉動，齒輪22又帶動自轉軸齒輪21、自轉軟軸20及地球模型2轉動，完成了地球模型自轉的功能。搖柄轉一周時地球模型也轉了一周。地球模型安裝在定位管軸的管形軸承11上。
主動齒輪28轉動的同時，與其齒合的被動齒輪29、被動齒輪軸32、公轉軸齒輪30、31及公轉螺紋傳動軸33同時轉動，螺紋傳動軸33轉動時其螺紋推動與其齒合的公轉齒輪27轉動(見圖5)，於是公轉管軸18帶著固定在其上的軸架17(見圖4)及軸架上的自轉軸與公轉軸夾角定位齒輪13、傳動軸19、定位齒輪15和16、定位管軸10地球模型2，太陽模型1，太陽光線模型3以及自轉軟軸20，自傳齒輪21都一起轉動，這樣完成了地球模型繞太陽公轉的功能。螺紋傳動軸33轉動一周時其螺紋將公轉齒輪27向前推動一個齒的位置，即公轉管軸18向前轉動了10°。依此類推，地球模型自轉36周時，同時也公轉了一周。
這裡需要特別說明的是自轉齒輪21即自轉也公轉，這樣它每轉一周就多轉了10°位置，同理地球模型自轉一周也多轉了10°。為了抵消這個誤差，所以齒輪25做成了三十五齒，齒輪21做成三十六齒。當齒輪25轉360°時，齒輪21隻轉了350°，這樣每公轉10°位置時，齒輪21還是轉了360°，也就抵消了上述誤差。
中心軸24上端的齒輪14是固定不轉的，定位齒輪13與其齒合併圍繞其轉動，因齒輪13和14都是三十六個齒，且輪徑、齒距都相等，所以當公轉管軸18轉動10°時齒輪13也轉動了10°，這樣通過定位齒輪軸19，定位傳動齒輪15、16，定位管軸10的傳動，地球模型公轉的同時向相反方向轉動了10°。依此類推，地球模型無論公轉到任何位置其方向不變，即自轉軸始終指向同一方向。且自轉軸與公轉軸夾角始終不變。
為了簡化結構，避免繁瑣的傳動軸與齒輪的多次連接，自轉軸20採用軟軸達到傳動的目的。軟軸採用每層多股細鋼絲，多層正反向重疊繞制而成。
見圖2，在中心軸頂端，軸架伸出的部位上裝有太陽模型支杆6、太陽模型1和太陽光線模型3。在太陽模型1與地球模型2接觸的端部部位，狀有原子筆芯4，筆芯尾部裝有彈簧。當地球模型2自轉時原子筆芯4在地球模型2上劃出太陽光線直射到南北回歸線之間螺旋形軌跡，並能在冬至點時劃到南回歸線上，夏至點時劃到北回歸線上，春分，秋分點時劃在赤道上。
在蓋板外側的板面上刻劃出二十四個節氣點的位置，並寫有節氣名稱(見
圖1)。這樣地球模型2公轉到某一點時，太陽光線直射到的部位一目了然。
在定位管軸10轉動時，為防止自轉軟軸20纏繞在定位管軸10上，故自轉軟軸20從定位管軸10的中心管孔中穿過。
在中心軸24與公轉管軸18及公轉管軸18與自轉管軸23之間裝有滾珠軸承，以減小摩擦力。
本實用新型固定中心軸24基板40採用鋼材製做，其餘部件均用鋁材製做，以減輕重量。
本實用新型具有重量輕、直觀、準確、操作簡便等特點。
權利要求1.教學用地球自轉公轉演示儀，該演示儀的主動齒輪軸(34)末端裝有用手可搖動的搖柄(35)，固定在主動齒輪軸(34)上的主動齒輪(28)和主動軸傳動齒輪(25)可同步輸出傳動力，其傳動次序為一路，搖柄(35)-主動齒輪軸(34)-主動軸傳動齒輪(25)-自轉管軸齒輪(26)-自轉管軸(23)-自轉管軸齒輪(22)-自轉齒輪(21)-自轉軟軸(20)-地球模型(2)；另一路，搖柄(35)-主動齒輪軸(34)-主動齒輪(28)-被動齒輪(29)-被動齒輪軸(32)-公轉傳動齒輪(30)和(31)-公轉螺紋傳動軸(33)-公轉齒輪(27)-公轉管軸(18)-自轉軸與公轉軸夾角定位齒輪(13)-自轉軸與公轉軸夾角定位齒輪軸(19)-自轉軸與公轉軸夾角傳動齒輪(16)和(15)-自轉軸與公轉軸夾角定位管軸(10)；軸架(17)固定在公轉管軸(18)上。
2.如權利要求1所述的演示儀，在地球模型公轉一周時其自轉設計為36周的前提下，主動軸傳動齒輪(25)做成三十五個齒，自轉齒輪(21)做成三十六個齒。
3.如權利要求1所述的演示儀，自轉軟軸(20)做成軟軸並從自轉軸與公轉軸夾角定位管軸(10)的管孔中穿過。
4.如權利要求1所述的演示儀，在太陽光線模型與地球模型相接觸的端裝有原子筆芯，在地球模型轉動時能劃出太陽光線照射在南北回歸線之間的軌跡。
專利摘要本實用新型涉及一種教學用地球自轉公轉演示儀,使學生能直觀地了解地球自轉公轉的原理,促進教學效果。當搖動演示儀搖柄時,通過多個傳動軸及齒輪的傳動,地球模型能夠自轉,自轉的同時還能圍繞太陽模型公轉,並能使地球模型自轉軸與公轉軸始終保持一定夾角,且使地球模型自轉軸始終指向同一個方向。演示儀轉動時,通過太陽光線模型尾端裝有的原子筆芯,還能在地球模型上劃出太陽光線直射到南北回歸線之間的軌跡。
文檔編號G09B27/00GK2303344SQ9720131
公開日1999年1月6日 申請日期1997年2月17日 優先權日1997年2月17日
發明者高尼格爾 申請人:高尼格爾