一種玩具天象儀的製作方法

2023-10-07 09:01:09

專利名稱：一種玩具天象儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種玩具天象儀，是將標註有星座圖案的天球儀與機電結構結合，用來演示天象的裝置。
自古到今，演示天體運動規律和現象的儀器有很多，他們對天文的發展起到重要作用，但卻沒有更廣泛的普及於社會，其原因，他們多以專業性儀器出現，並分別存在結構鬆散，結構龐大，使用複雜，精密驕貴等弱點。
本實用新型的目的是克服已有技術不足，提供一種將主體傳動結構設計於天球體內，球面標繪有人們喜愛的動物，人物神話傳說的形象或兒童喜愛的卡通形象圖案，並按人們直覺的形式，演示星體、太陽、月亮、地球的相互運動過程、規律及現象的玩具性和裝飾性天象儀。使人們在玩耍中觀察星座，認識宇宙。
本實用新型利用視運動原理設計。地球自西向東繞地軸自轉，但我們生活在地球上感覺不到地球自轉，而相對地球卻觀察到天球帶著所有的天體自東向西勻速轉動，觀察天體東升西落，這種運動叫天體周日視運動。在解釋天體運動規律時，通常假定地球不動，而天體繞著地球自東向西作周日視運動。太陽相對地球作周年視運動。月球作月亮視運動來分析問題。這樣做形象直觀，所得結論相同。
本實新型是這樣實現它由天球、太陽、月球、地球、動力源及減速裝置，還有支架和基座構成。它的結構特點是天球是一個透光殼體，兩端由與主體支架相連的天極軸支撐，在其球面上標有星座的人物、動物等形象圖案和天赤道、黃道；太陽、月球置於天球殼內，與天球是由同一動力源通過各自減速裝置傳動，它們的減速裝置固定於天球的黃極處，它們可隨天球同步自東向西繞天極軸轉動，同時減速裝置驅動太陽相對天球自西向東沿著黃道軌跡移動，驅動月球相對太陽自西向東移動。
由上述方案可以看出以標註有星座形象圖案的透光天球為主體，把太陽、月球置於天球殼體內，天球轉動及星座運動，太陽、月球隨轉，同時又相對天球上的星座運動，演示地球自轉、公轉和月球公轉的視運動現象。
本實用新型中各部分減速裝置做如下設計令動力源為直流電機，經減速後使天球低速轉動。太陽在天球內跟隨天球轉動，每晝夜轉一周，此時天球應轉366／365周，比太陽多轉1／365周，365晝夜天球轉366周，太陽正好相對天球移動一周，因此太陽相對天球傳動比為366。將天球表面的黃道上標明公曆365天日期格，這樣隨著太陽相對天球的移動指示公曆日期。月球相對天球移動一周是27.32天(一個恆星月)此時天球轉了27.39周，因此取月球與天球傳動比為27.39。當太陽相對天球移動29.5日期格時，月球與太陽重合一次，及一個朔望月。
在月球軸上和太陽軸上分別裝一齒數相同的齒輪，當月球相對太陽移動一周時，月球〃自轉〃一周，完成一個月相周期。
上述方案中的透光天球體，可用透明或半透明材料製成，天球面上星座圖案用透明彩色染料或螢光材料標註；恆星按星等及光譜標註，星座圖案為神話傳說形象或卡通形象。
當天球透明度大時，天球中心處有一個地球儀，由與主體支架相連的天極軸支撐，地球儀為半透明殼體，殼體內裝有燈泡和電機及減速器，可驅動地球殼體繞天極軸轉動，便於調整地球位置，燈泡可使整個球體明亮。
在天球黃道同一平面上，以太陽為終，始點裝一個由太陽帶動的農曆刻度圓環，將該環等分29.5分格，並標明農曆一個月日期，供月球移動指示農曆日期。並將該環等分24分格，標明24時，太陽在12時處，透過天球體看到不同時刻的太陽相對地球的位置。
天球透明度小時或球體小時，可用燈泡象徵地球；農曆刻度環可不裝。
本實用新型的優點是1.它把主體部件設計於天球體內，使其結構完整，便於造型和裝飾，而且可以觀看地球任意地區的天象。
2.將雜亂無章的恆星，按國際通用星座標繪出一幅幅生動的人物、動物、物體的畫面，成為一種玩具或裝飾品，具有生動的特點，人們通過趣味的畫面認識星空。
3.按人們在地球上，以地球為參照點，所感覺到的地球以外的天體視運動形式，演示恆星、太陽、月亮的運動所產生的天文地理現象，具有直觀的特點，人們從直觀現象入手了解天體的運動原理。
上述方案的結構和傳動比，是為模擬天體視運動規律而設計。在實施過程中，可根據工藝、成本、傳動可靠性適當調整。
以下結合附圖對本實用新型最佳實施例做一敘述。
附


圖1為實用新型結構示意圖。
附圖2為本實用新型中減速裝置結構示意圖。
附圖3為本實用新型中地球減速裝置示意圖。
如
圖1所示的玩具天象儀，由天球(1)、太陽(2)、地球(3)、月球(9)、月象變化裝置(14)、動力源及減速裝置(5)、農曆刻度環(8)、子午環(11)、託環(7)、基座(6)，地平環(10)構成。
天球由透明塑料製成，球面上的星座圖案，為兒童喜愛的卡通形象圖案，用彩色透明油墨標繪；恆星按星等和光譜標註；天球面上，還標註有天赤道、赤經、赤緯、黃道。黃道帶上有365天12個月的日期。
天球中心處有一個半透明的地球儀(3)由天極軸(12)固定在子午環(11)上。
動力源及減速裝置(5)固定在天球(1)內殼體上，使太陽和月球軸在黃極處。太陽(2)、月球(9)置於天球(1)內，與天球(1)用同一動力源。
農曆刻度環(8)有29.5等份，注有農曆日期，並有24等份，注有24時。太陽為一紅色球殼，內有光源，固定在〃初一〃和〃12時〃處，農曆刻度環(8)由三根杆支撐於太陽軸上，隨太陽轉動。
月球(9)是半邊透光半邊不透光的黃色球殼，內有光源。它相對太陽移動，在農曆刻度環(8)上指示農曆，同時自轉象徵月相的變化。
天球(1)兩極與固定在子午環(11)上的天極軸(4)或(12)動配合，子午環(11)在託環(7)槽內，託環由基座支撐。電源在基座內，導線由天極軸(4)孔引入天球(1)內，經導電環分配給動力源、太陽(2)、月球(9)；地球(3)電源由天極軸(12)孔引入球內。
如圖2所示，動力源及減速裝置箱體(16)固定在天球內殼體上使天極軸(4)在天軸線上，太陽軸(21)在黃軸線上，兩軸夾角為23°26′。減速傳動裝置採用齒輪組合成。動力源採用1.5V－3V直流電機(15)齒輪Z0固定在電機軸上，當電機轉動時齒輪Z0傳動Z1和Z1′，因齒輪Z2與天極軸(4)相連，天極軸(4)另一端與子午環(11)固定，所以齒輪Z1′轉動時帶動箱體(16)及天球(1)與齒輪Z2嚙合繞著天極軸(4)轉動。
限定電機(15)電源極性，處於工作狀態時，自上向下看天球(1)繞天極軸(4)順時針轉動〈即自東向西〉。齒輪Z3與Z2′嚙合，隨天球轉動同時，順時針轉動。經Z3′傳動Z4，Z4與月球軸(20)相連，使月球軸(20)逆時針轉動。經軸(20)上的Z4′傳動Z5、Z5′和Z6，齒輪Z6與太陽軸(21)相連，使太陽(2)逆時針轉動。
月相變化裝置由空心軸(17)、軸(18)、齒輪Z7和Z6′及半邊透光半邊不透光球殼構成，空心軸(17)與Z7相連，軸(18)與月球軸(20)相連，當月球軸(20)相對太陽軸(21)轉動時，經太陽軸(21)上的齒輪Z6′驅動齒輪Z7，使空心軸(17)及月球殼順時針轉動。齒輪Z6′與Z7齒數相同，傳動比為1。月球(9)相對太陽(2)轉動一周，月球〃自轉〃一周，月象變化一個周期。
齒輪Z3採用圓錐齒輪，Z6′為盆齒，其它均採用漸開線齒輪。各轉數比設計如下設電機轉數為N0、天球轉數為N1、月球轉數為N2、太陽轉數為N3。
天球轉數N1設計最高轉數為50轉／分鐘，並有電位器在其範圍內可調，現選用電機轉數為2100轉／分鐘。
天球傳動比I1＝N0／N1＝42月球傳動比I2＝N1／N2＝27.39太陽傳動比I3＝N2／N3＝366根據上述傳動比及同軸齒輪中心距，各齒輪模數均採用M＝0.5，各齒輪齒數定為Z0＝8 Z1＝48 Z1′＝8 Z2＝56 Z2′＝12Z3＝58 Z3′＝12 Z4＝68 Z4′＝15 Z5＝45Z5′＝11 Z6＝49 Z6′＝24 Z7＝24為調整地球的位置或觀看地球自轉現象，地球內可裝有獨立的減速裝置，如圖3所示天軸(12)在子午環(11)上固定，減速裝置箱體(26)在軸(12)上固定。電機(25)在箱體(26)上固定。當電機轉動時Z10傳動Z11、Z11′及Z12，因Z12與地球殼體固連，所以地球繞軸(12)轉動。選電機2100轉／分鐘，確定各齒輪齒數為Z10＝6 Z11＝60 Z11′＝6 Z12＝60。地球轉數為21轉／分鐘，其轉向由基座電源極性轉換開關控制。
權利要求1.一種玩具天象儀，是天球儀與機電結構結合，用於演示天象的裝置，其特徵是a.天球是一個透光球殼體，兩端由與主體支架相連的天極軸支撐，在其球面上標註有天赤道，黃道和星座的人物，動物形象圖案，b.太陽，月球置於天球殼體內，與天球是由同一動力源通過各自減速裝置傳動，它們的減速裝置固定於天球的黃極處，它們可隨天球同步自東向西繞天極軸轉動，同時減速裝置驅動太陽相對天球自西向東沿著黃道軌跡移動，驅動月球相對太陽自西向東移動。
2.根據權利要求1所述的玩具天象儀，其特徵是月球相對天球傳動比為27.39，太陽相對天球傳動比為366。
3.根據權利要求1所述的玩具天象儀，其特徵是在月球軸和太陽軸上分別裝有齒數相同的齒輪，當月球相對太陽移動一周，同時月球自轉一周。
4.根據權利要求1所述的玩具天象儀，其特徵是天球殼體上的恆星按星等及光譜標註，星座圖案為神話傳說形象或卡通形象。
5.根據權利要求1所述的玩具天象儀，其特徵是天球中心處有一個地球儀，由與主體支架相連的天極軸支撐，地球儀為半透明殼體，殼體內裝有燈泡和電機及減速器，可驅動地球殼體繞天極軸轉動。
6.根據權利要求1所述的玩具天象儀，其特徵是在天球體內黃道同一平面上裝一個由太陽帶動的圓環，環上分別刻有29.5等份和24等份，標明農曆一個月的日期和24時，太陽在環上〃初一〃和〃12時〃處。
專利摘要本實用新型涉及一種天象儀，它是標註有星座圖案的天球儀與機電結構結合，用來演示天象的裝置。本實用新型結構是以一個透光天球為主體，天球殼體上標註有星座的人物，動物等形象圖案，天球亮體內裝有動力源與減速裝置和象徵地球、太陽、月球及月相變化的裝置，在動力源驅動下，通過減速傳動裝置，使天球、太陽、月球及月相按視運動規律轉動和變化，它將宇宙天體間相互運動規律與現象按人們直觀感覺的形式演示出來。
文檔編號G09B27/06GK2186945SQ9322091
公開日1995年1月4日 申請日期1993年8月7日 優先權日1993年8月7日
發明者姬成良, 姬成強 申請人:姬成良