[发明专利]一种滚球式机械原理演示教具

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚球式机械原理演示教具。具体的说是基于机械原理，构建多级传动机构，实现多级空间传动，进而驱动球体运动，属于机械教具领域。

背景技术

随着中国工业化的迅速发展，特别是制造业的发展，社会对机械行业的人才需求量越来越大。机械原理课程教学意义日益凸显，然而，大学生对机械原理方面知识不甚了解，亟需一种生动直观的教具辅助教学。

市场上较成熟的机械原理教具功能单一，机构不够多样化，不能满足组合演示的要求，且趣味性和创新性不强，滚球式教具将极大的提高教学效率。

中国专利CN204257113U虽然是组合式教具，但结构复杂直观性和趣味性不强，不能很好地提高学生学习复杂的机械原理课程的兴趣。中国专利CN204010513U趣味性有所提高，演示了四杆机构的工作，但局限于平面连杆机构，不能组合演示多种机构，因而不便于学生综合学习机械原理知识。滚球式教具将组合演示多种机构，并大大增强趣味性，有效提高教学质量。

发明内容

针对现有机械原理教具存在的上述诸多问题，本发明提供一种新型的滚球式机械原理演示教具。具体的讲，是利用旋转手柄作为动力输入端，经组合式机械传动机构，进行动力输出和传递运动，驱动球体运动的滚球式教具。

本发明提供的技术方案是：

一种滚球式机械原理演示教具，所述教具包括竖直升球系统、滚球系统、旋转降球系统、推球系统、旋转升球系统、翻球系统。竖直升球系统由(1)机架、(2)轴承座a、(3)轴a、(4)链轮a、(5)链条、(6)托盘a、(7)旋转手柄a、(8)轴承座b、(9)链轮b组成；滚球系统由(10)导轨a、(11)轴承座c、(12)销钉a、(13)摇杆a、(14)齿条、(15)导轨b、(16)轴承座d、(17)齿轮、(18)旋转手柄b、(19)摇杆b、(20)销钉b、(22)轴承座f、(54)导轨f、(55)轴f组成；旋转降球系统由(21)轴承座e、(48)旋转拨杆b、(49)锥齿轮b、(50)轴承座l、(51)旋转手柄f、(52)轴e组成；推球系统由(23)导轨c、(24)旋转手柄c、(25)蜗轮、(26)轴承座g、(27)蜗杆、(46)轴承座k、(47)轴d组成；旋转升球系统由(28)轴承座h、(41)旋转拨杆a、(42)锥齿轮a、(43)轴c、(44)轴承座j、(45)旋转手柄e组成；翻球系统由(29)导轨d、(30)旋转手柄d、(31)轴承座i、(32)滑块、(33)螺杆、(34)连杆、(35)托盘b、(36)轴b、(37)直线导轨、(38)螺旋支架、(39)车体、(40)滚轮、(53)导轨e组成。(1)机架支承该教具所有零件，由不锈钢管制成，轴承座均通过螺纹紧固件固定于(1)机架，内置有轴承，用于支撑轴体，并保证旋转精度。一对(2)轴承座a支承(3)轴a，(4)链轮a由轴肩和套筒轴向固定于(3)轴a上，同理，一对(8)轴承座b支承(3)轴a，(3)轴a上装有(9)链轮b(此处(3)轴a指分别支承(4)链轮a、(9)链轮b的两轴)。(5)链条上固定有(6)托盘a，用于摇动(7)旋转手柄a时承载球体竖直上升。一对(11)轴承座c支承(10)导轨a，(13)摇杆a一端通过(12)销钉a连接(10)导轨a，另一端通过(12)销钉a连接(14)齿条，同理,一对(16)轴承座d支承(54)导轨f，(19)摇杆b一端通过(20)销钉b连接(54)导轨f，另一端通过(20)销钉b连接(14)齿条。(17)齿轮通过轴肩和套筒轴向固定于(55)轴f上，一对(16)轴承座d支承(55)轴f。当球升至最高处，恰好滑入(10)导轨a，手摇动(18)旋转手柄b，(17)齿轮旋转，带动(14)齿条横向做线性运动，(13)摇杆a、(19)摇杆b摆动，进而实现(10)导轨a、(15)导轨b及(54)导轨f相连，球体沿导轨运动，运动至端部恰好落入(1)机架螺旋部分。(48)旋转拨杆b呈直立的“皿”状，由上下一对(21)轴承座e支承固定，下方有通过轴肩和套筒固定(49)锥齿轮b。一对(50)轴承座l支承(52)轴e，端部装有(49)锥齿轮b(此处(49)锥齿轮b指一对啮合传动的锥齿轮)，另一端装有(51)旋转手柄f。当摇动(51)旋转手柄f时，带动(52)轴e旋转，进而(48)旋转拨杆b旋转，驱动球体螺旋下降，运动到底部落入(23)导轨c。一对(26)轴承座g支承(27)蜗杆，(27)蜗杆端部装有(24)旋转手柄c，(46)轴承座k支承(47)轴d，(47)轴d有外伸“皿”状结构，上端部装有(25)蜗轮。当摇动(24)旋转手柄c时，带动(25)蜗轮旋转，(25)蜗轮与(27)蜗杆啮合传动，进而(47)轴d驱动球体运动通过(23)导轨c中部环形部分，后沿(23)导轨c运动至(1)机架下一螺旋部分。一对(44)轴承座j支承(43)轴c，(43)轴c一端装有(42)锥齿轮a，另一端装有(45)旋转手柄e。一对(28)轴承座h支承(41)旋转拨杆a，(41)旋转拨杆a下端部装有(42)锥齿轮a(此处(42)锥齿轮a指一对啮合传动的锥齿轮)。摇动(45)旋转手柄e，锥齿轮啮合传动，(41)旋转拨杆a旋转，驱动球体螺旋上升至上端部，后落入(29)导轨d。一对(31)轴承座i支承(33)螺杆，一对(32)滑块内攻有螺纹，与(33)螺杆相配，下方由(1)机架的滑槽约束，并与相连两(34)连杆刚性固定。(34)连杆四四组成平行四边形，均通过销钉相连接，组成横向伸缩架。(39)车体与伸缩架采用销钉相连，(1)机架上置有(37)直线导轨。(35)托盘b固定于(36)轴b，有与竖直方向呈一定角度的斜杆结构。摇动(30)旋转手柄d，(32)滑块相向运动，伸缩架线性伸缩，推动(39)车体运动，(39)车体下方(40)滚轮于(37)直线导轨上做横向往复运动，(35)托盘b承载球体运动至(38)螺旋支架，(35)托盘b斜杆部分碰触(1)机架翻转，球体投入(38)螺旋支架，自然螺旋下降至(53)导轨e，继而自然运动回原位置，因而此教具可循环教学演示。