專利名稱：地月運(yùn)行演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及演示天體運(yùn)行規(guī)律的科教模型，具體地指一種反映月球圍繞地球公轉(zhuǎn)、地球自轉(zhuǎn)并圍繞太陽公轉(zhuǎn)的地月運(yùn)行演示儀。
目前，市場上所出售的演示月球、地球和太陽之間運(yùn)行關(guān)系的天體科普教育模型大多為靜態(tài)結(jié)構(gòu)，或是僅具有簡單運(yùn)動關(guān)系的動態(tài)結(jié)構(gòu)，其形象較為呆滯，運(yùn)動關(guān)系失真度較大，從中人們并不能較直觀地看到月球、地球和太陽之間的真實(shí)位置關(guān)系及其在空間的立體運(yùn)動規(guī)律，從而使人們不能客觀地了解自然界的天文景觀。
本實(shí)用新型的目的就是要提供一種能更準(zhǔn)確更直觀地反映天體星球之間立體位置和運(yùn)動規(guī)律的地月運(yùn)行演示儀。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的地月運(yùn)行演示儀，由太陽殼體、地球殼體、月球殼體及其支承連接件，以及地球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地軸指向控制機(jī)構(gòu)和月球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成。整個(gè)裝置中的各個(gè)部件由一安裝在基座內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動。被電機(jī)的主動齒輪直接驅(qū)動的從動齒輪和固聯(lián)在其上的加長臂桿共同套裝在基座上的太陽空心支桿上，加長臂桿上承載著地球、月球殼體及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)。因而，加長臂桿繞太陽空心支桿的旋轉(zhuǎn)速度也即是地球繞太陽公轉(zhuǎn)的速度。加長臂桿上設(shè)有若干不同功能的齒輪，其中一個(gè)中間齒輪與固定在太陽空心支桿上的固定齒輪相嚙合，當(dāng)加長臂桿轉(zhuǎn)動時(shí)，此中間齒輪一方面隨加長臂桿公轉(zhuǎn)，另一方面與固定齒輪嚙合而自轉(zhuǎn)，這一自轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)其他各個(gè)齒輪的傳動到達(dá)加長臂桿的遠(yuǎn)端，從而使地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地軸指向控制機(jī)構(gòu)和月球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作。具體地說，通過數(shù)個(gè)中間齒輪的傳動，將轉(zhuǎn)動傳遞給一個(gè)三級復(fù)合齒輪，即在同一轉(zhuǎn)軸上相連有三個(gè)不同齒數(shù)的齒輪，以產(chǎn)生地球自轉(zhuǎn)，地軸自轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)三種不同的轉(zhuǎn)速。三級復(fù)合齒輪下端的一級齒輪將轉(zhuǎn)動傳遞給一軟軸，而軟軸是與地球殼體相聯(lián)的，從而實(shí)現(xiàn)地球的自轉(zhuǎn)。三級復(fù)合齒輪中間的一級齒輪將轉(zhuǎn)動傳遞給地軸自轉(zhuǎn)齒輪，而地軸自轉(zhuǎn)齒輪緊配合套裝在空心彎管狀地軸上，從而控制地軸總是固定指向同一方向，即北極星方向。三級復(fù)合齒輪上端的一級齒輪將轉(zhuǎn)動傳遞給月球公轉(zhuǎn)齒輪，而月球公轉(zhuǎn)齒輪上聯(lián)接有月球支桿及月球殼體，從而滿足月球公轉(zhuǎn)的要求。對于月球公轉(zhuǎn)軌道平面與地球軌道平面呈一定夾角這一事實(shí)，本方案將月球支桿設(shè)計(jì)成杠桿形式，同時(shí)在空心彎管狀地軸上安裝一個(gè)斜面圓盤，利用杠桿狀月球支桿的下端與斜面圓盤的轉(zhuǎn)動接觸，使月球殼體在公轉(zhuǎn)過程中始終處于同一傾斜面內(nèi)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的演示儀依照真實(shí)天體的尺度和運(yùn)行周期等比例縮小制作，可以形象、生動、逼真地模擬月球、地球和太陽在空間的立體運(yùn)行規(guī)律，使人們可以更直觀地了解所居住地球上日夜的更替、四季的變化、南北極的極晝和極夜、日食、月食、偏食、滿月、望月、新月、上、下弦月等多種自然界的天文景觀，是寓教于樂的理想科普教學(xué)儀器。
以下結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的描述附圖為一種地月運(yùn)行演示儀的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中所示的地月運(yùn)行演示儀，包括太陽殼體10、地球殼體20、月球殼體15及其支承連接件，還有地球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地軸指向控制機(jī)構(gòu)和月球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
地球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由電機(jī)2、主動齒輪5、從動齒輪6和加長臂桿4構(gòu)成。電機(jī)2安裝在基座3內(nèi)，基座3具有一下蓋板1，電機(jī)2的主軸向上穿出基座3與主動齒輪5相連，主動齒輪5與從動齒輪6相嚙合，從動齒輪6與加長臂桿4固聯(lián)為一整體，共同套裝在基座3中央的太陽空心支桿7上，太陽空心支桿7的上端安裝有太陽殼體10及光源9。主動齒輪5和從動齒輪6為一對減速齒輪，電機(jī)2啟動后，主動齒輪5通過從動齒輪6帶動加長臂桿4繞太陽空心支桿7逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這一旋轉(zhuǎn)速度即是地球繞太陽公轉(zhuǎn)的速度。
地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由固定齒輪8、中間齒輪11、12、13、復(fù)合齒輪14、傳動齒輪27、地球自轉(zhuǎn)齒輪26和軟軸21構(gòu)成。固定齒輪8安裝固定在太陽空心支桿7上，其他齒輪及部件則支承在加長臂桿4上。加長臂桿4旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動其上的中間齒輪11繞固定齒輪8嚙合運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)。這里中間齒輪11與固定齒輪8之間的運(yùn)動實(shí)際上就是運(yùn)用了齒輪與齒條傳動的原理，只不過此處齒條的功能由靜止的固定齒輪8所替代罷了。中間齒輪11通過依次嚙合的中間齒輪12、13將轉(zhuǎn)動傳遞給復(fù)合齒輪14，復(fù)合齒輪14的轉(zhuǎn)軸下端穿過加長臂桿4，與傳動齒輪27同軸相連。傳動齒輪27與地球自轉(zhuǎn)齒輪26相嚙合，地球自轉(zhuǎn)齒輪26則通過下端軟軸帽28與設(shè)置在空心彎管狀地軸19內(nèi)的軟軸21相連，軟軸21的另一頭則通過上端軟軸帽18與地球殼體20相連。地球殼體20及上端軟軸帽18支承在空心彎管狀地軸19上。這樣，中間齒輪11自轉(zhuǎn)時(shí)，通過上述各個(gè)齒輪的逐級傳遞，使地球自轉(zhuǎn)齒輪26旋轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)齒輪26再通過軟軸21將旋轉(zhuǎn)傳遞給地球殼體20，這一旋轉(zhuǎn)速度即是地球的自轉(zhuǎn)速度。
地軸指向控制機(jī)構(gòu)由復(fù)合齒輪14、過渡齒輪17、地軸自轉(zhuǎn)齒輪25和空心彎管狀地軸19構(gòu)成。復(fù)合齒輪14的中間齒與過渡齒輪17相嚙合，過渡齒輪17又與地軸自轉(zhuǎn)齒輪25相嚙合，其作用是保證地軸自轉(zhuǎn)齒輪25的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，即與加長臂桿4的轉(zhuǎn)動方向相反。而地軸自轉(zhuǎn)齒輪25又緊配合套裝在空心彎管狀地軸19上，帶動空心彎管狀地軸19隨之一起旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與加長臂桿4的轉(zhuǎn)速即地球的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大小相等，方向相反。這樣，空心彎管狀地軸19就會處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，其指向始終指向同一個(gè)方向，即北極星的方向。
月球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由復(fù)合齒輪14、月球公轉(zhuǎn)齒輪23、斜面圓盤22、杠桿狀月球支桿16和杠桿支座24構(gòu)成。復(fù)合齒輪14的上端齒與月球公轉(zhuǎn)齒輪23相嚙合，月球公轉(zhuǎn)齒輪23松配合套裝在空心彎管狀地軸19上。月球公轉(zhuǎn)齒輪23的端面安裝有一杠桿支座24，杠桿支座24上連著杠桿狀月球支桿16。該杠桿狀月球支桿16的上端安裝有月球殼體15，下端利用月球殼體15的自重與緊配合套裝在空心彎管狀地軸19上的斜面圓盤22保持接觸，從而使杠桿狀月球支桿16處于動態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)月球公轉(zhuǎn)齒輪23旋轉(zhuǎn)時(shí)，一方面帶動杠桿狀月球支桿16及月球殼體15繞地球殼體20公轉(zhuǎn)，另一方面通過杠桿狀月球支桿16下端與固定在空心彎管狀地軸19上的斜面圓盤22的轉(zhuǎn)動接觸，使月球殼體15的運(yùn)行軌道保持在斜面圓盤22所控制的傾斜面內(nèi)。這一傾斜面也正是所設(shè)計(jì)的月球軌道平面，即所謂的白道面。白道面與地球軌道平面即所謂的黃道面之間有一個(gè)約為5°的夾角，因而斜面圓盤22的傾斜角度設(shè)計(jì)為5°。
當(dāng)電機(jī)2驅(qū)動各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，太陽殼體10里面的光源9也被點(diǎn)亮，地球殼體20和月球殼體15在運(yùn)行中被光線直射照亮的部分將隨著其位置的移動而呈現(xiàn)出不同的天文景象。
本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本設(shè)計(jì)原理所作出的變通方案亦是本專利所要求的權(quán)利。如固定齒輪8可以設(shè)計(jì)成可轉(zhuǎn)動的齒輪，只要它的轉(zhuǎn)速與加長臂桿4的轉(zhuǎn)速有一個(gè)速差，即可實(shí)現(xiàn)中間齒輪11的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，進(jìn)而傳遞運(yùn)動。而中間齒輪11～13之間的傳動也可以依加長臂桿4的長短而設(shè)計(jì)成鏈條傳動、錐齒輪傳動、帶齒傳動、軟軸傳動等各種不同形式，以滿足造型等的需要。此外軟軸21也可根據(jù)不同場合的要求而設(shè)計(jì)成萬向節(jié)傳動或錐齒輪傳動方式，以實(shí)現(xiàn)變向傳動的要求。
權(quán)利要求1．一種地月運(yùn)行演示儀，包括太陽殼體(10)、地球殼體(20)、月球殼體(15)及其支承連接件，以及地球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地軸指向控制機(jī)構(gòu)和月球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于地球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由電機(jī)(2)、主動齒輪(5)、從動齒輪(6)和加長臂桿(4)構(gòu)成，電機(jī)(2)安裝在基座(3)內(nèi)，電機(jī)(2)的主軸穿出基座(3)與主動齒輪(5)相連，主動齒輪(5)與從動齒輪(6)相嚙合，從動齒輪(6)與加長臂桿(4)聯(lián)為一體，共同套裝在基座(3)上的太陽空心支桿(7)上，太陽空心支桿(7)的上端裝有太陽殼體(10)及其光源(9)，電機(jī)(2)通過主動齒輪(5)、從動齒輪(6)帶動加長臂桿(4)繞太陽空心支桿(7)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的速度即是地球的公轉(zhuǎn)速度；地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由固定齒輪(8)、中間齒輪(11、12、13)、復(fù)合齒輪(14)、傳動齒輪(27)、地球自轉(zhuǎn)齒輪(26)和軟軸(21)構(gòu)成，固定齒輪(8)安裝在太陽空心支桿(7)上，其他齒輪及部件支承在加長臂桿(4)上，加長臂桿(4)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動中間齒輪(11)繞固定齒輪(8)嚙合運(yùn)動實(shí)現(xiàn)既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)，中間齒輪(11)通過依次嚙合的中間齒輪(12、13)將轉(zhuǎn)動傳遞給復(fù)合齒輪(14)，復(fù)合齒輪(14)的轉(zhuǎn)軸下端穿過加長臂桿(4)聯(lián)接著傳動齒輪(27)，傳動齒輪(27)與地球自轉(zhuǎn)齒輪(26)相嚙合，地球自轉(zhuǎn)齒輪(26)通過下端軟軸帽(28)與設(shè)置在空心彎管狀地軸(19)內(nèi)的軟軸(21)相連，軟軸(21)的另一頭則通過上端軟軸帽(18)與地球殼體(20)相連，地球殼體(20)及上端軟軸帽(18)支承在空心彎管狀地軸(19)上，地球自轉(zhuǎn)齒輪(26)通過軟軸(21)傳遞給地球殼體(20)的轉(zhuǎn)速即是地球的自轉(zhuǎn)速度；地軸指向控制機(jī)構(gòu)由復(fù)合齒輪(14)、過渡齒輪(17)、地軸自轉(zhuǎn)齒輪(25)和空心彎管狀地軸(9)構(gòu)成，復(fù)合齒輪(14)的中間齒與過渡齒輪(17)相嚙合，過渡齒輪(17)又與地軸自轉(zhuǎn)齒輪(25)相嚙合，地軸自轉(zhuǎn)齒輪(25)緊配合套裝在空心彎管狀地軸(19)上，帶動空心彎管狀地軸(19)隨之一起旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與加長臂桿(4)的轉(zhuǎn)速相等，方向相反，這樣空心彎管狀地軸(19)處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，始終指向同一方向，即北極星方向；月球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由復(fù)合齒輪(14)、月球公轉(zhuǎn)齒輪(23)、斜面圓盤(22)、杠桿狀月球支桿(16)和杠桿支座(24)構(gòu)成，復(fù)合齒輪(14)的上端齒與月球公轉(zhuǎn)齒輪(23)相嚙合，月球公轉(zhuǎn)齒輪(23)松配合套裝在空心彎管狀地軸(19)上，月球公轉(zhuǎn)齒輪(23)端面裝有杠桿支座(24)，杠桿支座(24)上連著杠桿狀月球支桿(16)，杠桿狀月球支桿(16)的上端連有月球殼體(15)，杠桿狀月球支桿(16)的下端與緊配合套裝在空心彎管狀地軸(19)上的斜面圓盤(22)保持接觸，月球公轉(zhuǎn)齒輪(23)旋轉(zhuǎn)一方面帶動月球殼體(15)繞地球殼體(20)公轉(zhuǎn)，另一方面通過其上的杠桿狀月球支桿(16)下端與斜面圓盤(22)的轉(zhuǎn)動接觸使月球殼體(15)的運(yùn)行軌道保持在斜面圓盤(22)所控制的傾斜面內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種地月運(yùn)行演示儀,它由太陽殼體、地球殼體、月球殼體及其支承連接件,以及地球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、地軸指向控制機(jī)構(gòu)和月球公轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成整個(gè)裝置中的各個(gè)部件由一安裝在內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動,被電機(jī)驅(qū)動的從動齒輪和固聯(lián)在其上的加長臂桿共同套裝在基座上的太陽空心支桿上,加長臂桿上承載著地球,月亮殼體及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)。此演示儀能逼真再現(xiàn)地球、月球在各自軌道上的運(yùn)行規(guī)律,是進(jìn)行科普教育的理想儀器。
文檔編號G09B27/00GK2450732SQ0023227
公開日2001年9月26日 申請日期2000年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月30日
發(fā)明者朱紹連 申請人:朱紹連