CN110164284A - 一种多级调速的行星轮系示教仪 - Google Patents

Abstract

一种多级调速的行星轮系示教仪，包括基板、行星轮系和输入轴，行星轮系包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和太阳轮的转动轴，基板上设有左支座和右支轴；转动轴与输入轴同轴设置，行星架的中心设有与转动轴同轴的轴套，行星架的轴套滑套在转动轴左端上，转动轴左端在轴套左侧设有凸肩，转动轴右端通过轴承支撑在右支座上，轴套上设有右滑动套；输入轴中部通过轴承支撑在左支座上，输入轴右端设有左滑动套；凸肩和输入轴右端上设有第一键槽，左滑动套内设有第一凸键，轴套和左滑动套上设有第二键槽，右滑动套内设有第二凸键；转动轴与输入轴之间设有连接轴。本发明可用于行星轮系传动原理的教学展示，能够实现多级调速输出，有利于增加教学趣味性。

Description

一种多级调速的行星轮系示教仪

技术领域

本发明涉及一种多级调速的行星轮系示教仪。

背景技术

行星轮系是指只具有一个自由度的周转轮系。行星轮系是一种共轴式(即输出轴线与输入轴线重合)的传动装置，并且又采用了几个完全相同的行星轮均布在中心轮的四周。行星轮系是一种先进的齿轮传动机构，具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、传递功率范围及传动范围大、运行噪声小、效率高及寿命长等优点。

而在机械类专业的课程中，行星轮系是一个很重要的知识点，由于行星轮系的传动方式与其他齿轮不大相同，学生在初步学习行星轮系知识时，大部分都存在过于抽象的问题，传统的教学方式一般是对着课本上的原理图或者PPT进行讲解，这样很难让学生有个直观、准确的印象。

有鉴于此，如果能够提供一种行星轮系类的教具，并用于行星轮系传动原理的教学展示，这就可以为学生学习机械类专业中的行星轮系知识点提供极大的方便和辅助了。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种多级调速的行星轮系示教仪，可用于行星轮系传动原理的教学展示，同时能够实现多级调速输出，有利于增加教学的趣味性，并具有较广的适用范围。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多级调速的行星轮系示教仪，包括基板、行星轮系和输入轴，行星轮系包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和太阳轮的转动轴，基板上设有左支座和右支轴；转动轴与输入轴同轴设置，行星架的中心设有与转动轴同轴的轴套，行星架的轴套滑套在转动轴左端上，转动轴左端在轴套左侧设有与输入轴外径相同的凸肩，转动轴右端通过轴承支撑在右支座上，轴套上设有右滑动套；输入轴中部通过轴承支撑在左支座上，输入轴右端设有与轴套外径相同的左滑动套；凸肩和输入轴右端上设有相连通且同轴的第一键槽，左滑动套内设有可沿第一键槽滑动的第一凸键，轴套和左滑动套上设有相连通且同轴的第二键槽，右滑动套内设有可沿第二键槽滑动的第二凸键；转动轴与输入轴之间设有连接轴，转动轴左端和输入轴右端分别滑套在连接轴的两端。

由上可知，本发明可以通过驱动单元向输入轴输入扭矩，当左滑动套处于输入轴右端时，由于转动轴左端和输入轴右端分别滑套在连接轴的两端，连接轴只是支撑作用并没有起到扭矩传动作用，此时行星轮系并没有扭矩输入；当左滑动套处于输入轴右端时，将左滑动套沿第一键槽滑向凸肩，此时左滑动套通过凸肩与输入轴实现扭矩传动，输入轴驱动转动轴转动，转动轴带动行星轮系转动，此时将齿圈按住固定，则行星架作为动力输出，传动比远大于1，即可以演示低速档；接着上面左滑动套沿第一键槽滑向凸肩后，再将右滑动套沿第二键槽滑向左滑动套，此时右滑动套在轴套和左滑动套之间实现键传动，输入轴的扭矩同时传递到行星轮系的太阳轮和行星架上，太阳轮和行星架同时作为行星轮系中的动力输入，齿圈将作为动力输出，此时传动比为1，即可以演示直接档；当左滑动套处于输入轴右端时，将右滑动套沿第二键槽滑向左滑动套，此时右滑动套与左滑动套直接实现扭矩传动，行星架作为行星轮系中的动力输入，此时，将齿圈或者太阳轮其中任意一个按住固定，另一个将作为行星轮系的动力输出，此时传动比小于1，即可以演示超速档。

综上所述，本发明可用于行星轮系传动原理的教学展示，同时能够实现多级调速输出，有利于增加教学的趣味性，并具有较广的适用范围；通过行星轮系多级调速输出，可以加速学生对行星轮系传动性能的理解，有助于提高教学质量。

作为本发明的一种改进，所述左滑动套左端上设有第一环形槽，第一环形槽上设有第一套环，第一套环的下端设有第一支撑板，第一支撑板上设有水平的第一操作杆，第一操作杆的左端穿过左支座的通孔并可滑动地支承在左支座上；所述右滑动套上设有第二环形槽，第二环形槽上设有第二套环，第二套环的下端设有第二支撑板，第二支撑板上设有水平的第二操作杆，第二操作杆的左端穿过左支座的通孔并可滑动地支承在左支座上。

作为本发明的一种改进，所述第一套环和第二套环为U型环，U型环置于第一环形槽和第二环形槽的下方，基板在左支座和行星轮系之间设有中支座，左支座与中支座之间设有平衡杆，第一支撑板和第二支撑板分别滑套在平衡杆上。

作为本发明的一种改进，所述转动轴上在行星轮系与右支座之间设有限制转动轴转动的第一制动器，所述齿圈右侧设有滑套在转动轴上的转环，转环上设有限制齿圈转动的第二制动器。

进一步地，所述第一制动器和第二制动器分别包括设在转动轴下方的制动支架，制动支架上端设有开口环，开口环环套在转动轴上，开口环的自由端上设有制动手柄，通过按压制动手柄令开口环外径收缩使得开口环抱紧转动轴或转环而实现转动轴或齿圈制动。

作为本发明的一种改进，所述基板上设有制动操作机构，制动操作机构包括操作支座以及通过固定在操作支座上的支撑轴，支撑轴上设有可转动的第一卷线盘，第一卷线盘上缠绕有钢丝，第一卷线盘钢丝的自由端与第一制动器的制动手柄固定连接，支撑轴上设有可转动的第二卷线盘，第二卷线盘上缠绕有钢丝，第二卷线盘钢丝的自由端与第二制动器的制动手柄固定连接；支撑轴上在第一卷线盘与第二卷线盘之间设有可自由滑动的转动套，转动套的两端分别设有外齿牙，第一卷线盘的内侧和第二卷线盘的内侧分别设有与外齿牙相啮合的内齿牙，转动套上设有操作手柄。

进一步地，所述第一卷线盘和第二卷线盘以偏心轮的形式设在支撑轴上。

进一步地，所述行星架通过弹性销与行星轮相传动连接。

作为本发明的一种改进，所述弹性销在轴向开槽的底部设有U型槽。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明可用于行星轮系传动原理的教学展示，同时能够实现多级调速输出，有利于增加教学的趣味性，并具有较广的适用范围；通过行星轮系多级调速输出，可以加速学生对行星轮系传动性能的理解，有助于提高教学质量。

附图说明

图1为本发明多级调速的行星轮系示教仪的立体图；

图2为本发明多级调速的行星轮系示教仪的右视图；

图3为图2的D-D剖视图；

图4为本发明多级调速的行星轮系示教仪行星轮系的立体图；

图5是图4的分解图；

图6为本发明多级调速的行星轮系示教仪输入轴与行星轮系之间的传动示意图；

图7为图6的分解图；

图8为本发明多级调速的行星轮系示教仪第一制动器和第二制动器的示意图；

图9为本发明多级调速的行星轮系示教仪弹性销的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例

请参考图1至图9，一种多级调速的行星轮系示教仪，包括基板10、行星轮系20和输入轴30，行星轮系20包括太阳轮21、行星轮22、齿圈23、行星架25和太阳轮21的转动轴24，基板上设有左支座和右支座；

转动轴24与输入轴30同轴设置，行星架25的中心设有与转动轴24同轴的轴套26，行星架25的轴套26滑套在转动轴24左端上，转动轴24左端在轴套26左侧设有与输入轴30外径相同的凸肩27，转动轴24右端通过轴承支撑在右支座12上，轴套26上设有右滑动套40；

输入轴30中部通过轴承支撑在左支座11上，输入轴30右端设有与轴套26外径相同的左滑动套50；凸肩26和输入轴30右端上设有相连通且同轴的第一键槽31，左滑动套50内设有可沿第一键槽31滑动的第一凸键52，轴套26和左滑动套50上设有相连通且同轴的第二键槽51，右滑动套40内设有可沿第二键槽51滑动的第二凸键41；

转动轴24与输入轴30之间设有连接轴32，转动轴24左端和输入轴30右端分别滑套在连接轴32的两端。

由上可知，本发明可以通过驱动单元向输入轴输入扭矩，当左滑动套处于输入轴右端时，由于转动轴左端和输入轴右端分别滑套在连接轴的两端，连接轴只是支撑作用并没有起到扭矩传动作用，此时行星轮系并没有扭矩输入；当左滑动套处于输入轴右端时，将左滑动套沿第一键槽滑向凸肩，此时左滑动套通过凸肩与输入轴实现扭矩传动，输入轴驱动转动轴转动，转动轴带动行星轮系转动，此时将齿圈按住固定，则行星架作为动力输出，传动比远大于1，即可以演示低速档；接着上面左滑动套沿第一键槽滑向凸肩后，再将右滑动套沿第二键槽滑向左滑动套，此时右滑动套在轴套和左滑动套之间实现键传动，输入轴的扭矩同时传递到行星轮系的太阳轮和行星架上，太阳轮和行星架同时作为行星轮系中的动力输入，齿圈将作为动力输出，此时传动比为1，即可以演示直接档；当左滑动套处于输入轴右端时，将右滑动套沿第二键槽滑向左滑动套，此时右滑动套与左滑动套直接实现扭矩传动，行星架作为行星轮系中的动力输入，此时，将齿圈或者太阳轮其中任意一个按住固定，另一个将作为行星轮系的动力输出，此时传动比小于1，即可以演示超速档。

综上所述，本发明可用于行星轮系传动原理的教学展示，同时能够实现多级调速输出，有利于增加教学的趣味性，并具有较广的适用范围；通过行星轮系多级调速输出，可以加速学生对行星轮系传动性能的理解，有助于提高教学质量。

在本实施例中，所述左滑动套50左端上设有第一环形槽53，第一环形槽53上设有第一套环54，第一套环54的下端设有第一支撑板55，第一支撑板55上设有水平的第一操作杆56，第一操作杆56的左端穿过左支座11的通孔并可滑动地支承在左支座11上；所述右滑动套40上设有第二环形槽42，第二环形槽42上设有第二套环43，第二套环43的下端设有第二支撑板44，第二支撑板44上设有水平的第二操作杆45，第二操作杆45的左端穿过左支座11的通孔并可滑动地支承在左支座11上。通过第一操作杆和第二操作杆分别来移动左滑动套和右滑动套更加方便快捷。在本实施例中，在上述基础上再作进一步的改进，所述第一套环54和第二套环43为U型环，U型环置于第一环形槽53和第二环形槽42的下方，基板10在左支座11和行星轮系20之间设有中支座13，左支座11与中支座13之间设有平衡杆57，第一支撑板55和第二支撑板44分别滑套在平衡杆57上。将第一套环和第二套环设为U型环的形式，方便更换和拆卸，而且平衡杆可以平衡第一支撑板和第二支撑板，并防止第一支撑板和第二支撑板摆动。

在本实施例中，所述转动轴24上在行星轮系20与右支座12之间设有限制转动轴24转动的第一制动器60，所述齿圈23右侧设有滑套在转动轴34上的转环，转环上设有限制齿圈23转动的第二制动器70。利用制动器可以对行星轮系的太阳轮或齿圈进行手动制动，能够灵活控制行星轮系的输出，从而可以多角度观察行星轮系的传动情况。在上述基础上，所述第一制动器60和第二制动器70分别包括设在转动轴24下方的制动支架61、71，制动支架61、71上端设有开口环62、72，开口环62、72环套在转动轴24上，开口环62、72的自由端上设有制动手柄63、73，通过按压制动手柄63、73令开口环62、72外径收缩使得开口环抱紧转动轴24或转环而实现转动轴24或齿圈23制动。

在本实施例中，所述基板10上设有制动操作机构80，制动操作机构80包括操作支座81以及通过固定在操作支座81上的支撑轴82，支撑轴82上设有可转动的第一卷线盘83，第一卷线盘83上缠绕有钢丝90，第一卷线盘83钢丝90的自由端与第一制动器60的制动手柄63固定连接，支撑轴82上设有可转动的第二卷线盘84，第二卷线盘84上缠绕有钢丝90，第二卷线盘84钢丝90的自由端与第二制动器70的制动手柄73固定连接；支撑轴82上在第一卷线盘83与第二卷线盘84之间设有可自由滑动的转动套85，转动套85的两端分别设有外齿牙86，第一卷线盘83的内侧和第二卷线盘84的内侧分别设有与外齿牙86相啮合的内齿牙87，转动套85上设有操作手柄88。利用转动套的外齿牙与第一卷线盘或第二卷线盘的内齿牙相配合，通过转动操作手柄即可令开口环外径收缩使得开口环抱紧转动轴或转环而实现转动轴或齿圈制动，方便省力，而且一个转动套可以分别与第一卷线盘或第二卷线盘相配合，结构简单功能强大。

在本实施例中，所述第一卷线盘83和第二卷线盘84以偏心轮的形式设在支撑轴82上。通过偏心轮的形式，第一卷线盘和第二卷线盘可以以较少转动角来将开口环收缩，开口环收缩得更加迅速。

在本实施例中，所述行星架25通过弹性销28与行星轮22相传动连接。采用弹性销方便装配更换拆卸。在上述基础上，再作进一步改进，所述弹性销28在轴向开槽281的底部设有U型槽282，弹性销在轴向开槽的底部开有U型槽，目的是为了增加弹性，更加方便快速装配。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：包括基板、行星轮系和输入轴，行星轮系包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和太阳轮的转动轴，基板上设有左支座和右支轴；转动轴与输入轴同轴设置，行星架的中心设有与转动轴同轴的轴套，行星架的轴套滑套在转动轴左端上，转动轴左端在轴套左侧设有与输入轴外径相同的凸肩，转动轴右端通过轴承支撑在右支座上，轴套上设有右滑动套；输入轴中部通过轴承支撑在左支座上，输入轴右端设有与轴套外径相同的左滑动套；凸肩和输入轴右端上设有相连通且同轴的第一键槽，左滑动套内设有可沿第一键槽滑动的第一凸键，轴套和左滑动套上设有相连通且同轴的第二键槽，右滑动套内设有可沿第二键槽滑动的第二凸键；转动轴与输入轴之间设有连接轴，转动轴左端和输入轴右端分别滑套在连接轴的两端。

2.根据权利要求1所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述左滑动套左端上设有第一环形槽，第一环形槽上设有第一套环，第一套环的下端设有第一支撑板，第一支撑板上设有水平的第一操作杆，第一操作杆的左端穿过左支座的通孔并可滑动地支承在左支座上；所述右滑动套上设有第二环形槽，第二环形槽上设有第二套环，第二套环的下端设有第二支撑板，第二支撑板上设有水平的第二操作杆，第二操作杆的左端穿过左支座的通孔并可滑动地支承在左支座上。

3.根据权利要求2所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述第一套环和第二套环为U型环，U型环置于第一环形槽和第二环形槽的下方，基板在左支座和行星轮系之间设有中支座，左支座与中支座之间设有平衡杆，第一支撑板和第二支撑板分别滑套在平衡杆上。

4.根据权利要求1所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述转动轴上在行星轮系与右支座之间设有限制转动轴转动的第一制动器，所述齿圈右侧设有滑套在转动轴上的转环，转环上设有限制齿圈转动的第二制动器。

5.根据权利要求4所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述第一制动器和第二制动器分别包括设在转动轴下方的制动支架，制动支架上端设有开口环，开口环环套在转动轴上，开口环的自由端上设有制动手柄，通过按压制动手柄令开口环外径收缩使得开口环抱紧转动轴或转环而实现转动轴或齿圈制动。

6.根据权利要求5所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述基板上设有制动操作机构，制动操作机构包括操作支座以及通过固定在操作支座上的支撑轴，支撑轴上设有可转动的第一卷线盘，第一卷线盘上缠绕有钢丝，第一卷线盘钢丝的自由端与第一制动器的制动手柄固定连接，支撑轴上设有可转动的第二卷线盘，第二卷线盘上缠绕有钢丝，第二卷线盘钢丝的自由端与第二制动器的制动手柄固定连接；支撑轴上在第一卷线盘与第二卷线盘之间设有可自由滑动的转动套，转动套的两端分别设有外齿牙，第一卷线盘的内侧和第二卷线盘的内侧分别设有与外齿牙相啮合的内齿牙，转动套上设有操作手柄。

7.根据权利要求6所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述第一卷线盘和第二卷线盘以偏心轮的形式设在支撑轴上。

8.根据权利要求1所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述行星架通过弹性销与行星轮相传动连接。

9.根据权利要求8所述的多级调速的行星轮系示教仪，其特征在于：所述弹性销在轴向开槽的底部设有U型槽。