[实用新型]一种行星轮系内摆线演示教具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学用具。特别涉及一种行星轮系内摆线演示教具。

背景技术

在大学数学教学中，教师在给学生讲授有关内摆线的形状及形成过程时，由于没有相关的教学用具，教师只能徒手绘制，不仅费时费力，同时学生也很难理解，从而影响教学的质量。内摆线的定义是一个动圆内切于一个定圆作无滑动的滚动，动圆圆周上一个定点的轨迹叫做内摆线。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种行星轮系内摆线演示教具，它不仅可以显示内摆线图形，还将便于学生理解内摆线的形成过程和原理。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种行星轮系内摆线演示教具，它主要由底座、行星轮系、电机、LED灯组成。通过电机带动行星轮系的转臂高速旋转，利用人眼视觉残留原理（物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4 秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象）使固结在行星轮上的LED灯显示内摆线轨迹。

所述的行星轮系由内齿轮、转臂、行星轮和中心轮组成。内齿轮固结在底座上，内齿轮中心位置安装有电机，电机轴上固结轴套，转臂中心的内花键与轴套上的外花键配合实现径向定位传递转矩，轴套的外花键上开有环形槽通过弹簧挡圈实现转臂轴向定位。转臂上沿圆周方向均布有四个心轴 ，心轴上空套行星轮通过弹簧挡圈轴向定位，行星轮端面的一侧上固结有灯架，灯架上有不同颜色的LED灯径向布置，其中一个LED灯位于行星轮的节圆上，另一侧装有配重块用于调节动平衡。四个行星轮上的灯架依次错位90度，由空套在轴套上的中心轮与四个行星轮外啮合，控制四个行星轮之间的相位。内齿轮、行星轮、中心轮的齿数之比为4:1:2。              

在电机带动转臂转动时行星轮与内齿轮内啮合，中心轮与四个行星轮外啮合，当电机转速大于300r/min，行星轮上的LED灯在人眼视觉残留下显示了具有四转折的内摆线，其中位于节圆上的LED灯显示为四角星形线。

本实用新型的有益效果是：

1.利用人眼视觉残留原理将抽象的内摆线形成过程具体的显示出来。

2.利用行星轮系中的内齿轮作为定圆、行星轮作为动圆、内啮合作为动圆沿定圆内切纯滚动，完美的演示了内摆线的定义。

3.为了更容易形成人眼视觉残留效应，该四个行星轮上的灯架依次错位90度布置，使每个行星轮灯架上对应位置的相同颜色LED灯轨迹重合。同时由于多种不同颜色的LED灯径向位置不同，所以可以区分显示不同的摆线轨迹，加深学者对内摆线的认识和理解,提高了教学质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是图1的I处局部放大图。 

图3是图1的主视图。

图4是本实用新型的爆炸视图。

图5是本实用新型轴套的结构示意图。

图6是轴套主视图的剖视图。

图7是本实用新型转臂的结构示意图。

图8是图7的主视图。

图9是本实用新型在高速转动时LED灯形成的摆线轨迹。

图中1.底座，2.内齿轮，3.电机 ，4.轴套，5.转臂，6. 行星轮 ，7.中心轮 ，8.弹簧挡圈，9.灯架，10.LED灯，11.配重块，12.内圆柱面，13.外花键，14. 外圆柱面，15.内花键，16.心轴。

具体实施方式

在图1、图4中，一种行星轮系内摆线演示教具主要由底座、行星轮系、电机、LED灯组成。行星轮系由内齿轮2、转臂5、行星轮6和中心轮7组成。内齿轮2固结在底座1上，内齿轮2的中心位置安装有电机3，轴套4的内圆柱面12固结在电机轴上，转臂5通过内花键15与轴套4上的外花键13配合实现径向定位，轴套4的外花键13上开有环形槽通过弹簧挡圈实现转臂5轴向定位。转臂5上沿圆周方向均布有四个心轴16 ，心轴16上空套行星轮6通过弹簧挡圈8轴向定位。

在图2中，行星轮6与内齿轮2内啮合，行星轮6与行星轮7外啮合，行星轮6端面的一侧上固结有灯架9，灯架9上有不同颜色的LED灯10径向布置，另一侧装有配重块11用于调节动平衡。     

在图3中，四个行星轮6上的灯架9依次错位90度，由空套在轴套4外圆柱面14上的中心轮7与四个行星轮6外啮合，控制四个行星轮6之间的相位。内齿轮2、行星轮6、中心轮7的齿数之比为4:1:2。              

在图9中，在电机带动转臂转动时，当电机转速大于300r/min，行星轮上的LED灯在人眼视觉残留下显示了具有四转折的内摆线，5种不同颜色的LED灯，显示了5种不同颜色的摆线轨迹，其中位于节圆上的LED灯显示为四角星形线。