一種機械式差速原理演示教具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機械式差速原理演示教具，該差速原理演示教具不僅包括行星差速輪系，還包括兩個輸入齒輪、一個輸出齒輪、多個傳動齒輪和同步傳動裝置，在輸入齒輪軸和輸出齒輪軸的前端安裝有手輪，并在輸入齒輪和輸出齒輪的前方設有刻度盤。本實用新型能清楚直觀地演示差動輪系運動的合成與分解，并證明公式2nH＝n1±n2的成立(nH為行星架的轉速，n1、n2為兩個半軸的轉速)，學生通過現場演示，能快速理解并記住抽象的公式及難以理解的差速原理。
【專利說明】一種機械式差速原理演示教具

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機械式差速原理演示教具，屬教學演示裝置領域。

【背景技術】
[0002]現有差速器或差動輪系教學演示設備都只能展示其基本結構，不能驗證其效果。以汽車后橋結構演示教具為例，其工作原理是:當轉彎時，由于外側車輪有拖滑現象，內側車輪有滑轉的現象，兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力，根據“最小能耗原理”，必然導致兩邊車輪的轉速不同，并通過半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產生自轉，使外側半軸轉速加快，內側半軸轉速減慢，從而實現兩邊車輪轉速的差異。但此類教具目前只能演示其結構和工作過程，不能驗證差速器工作時的轉速關系。另外此類差速器演示教具結構都較為復雜，制造和裝配精度要求較高，導致成本高，使用及維護麻煩。


【發明內容】

[0003]本實用新型的目的在于提供一種機械式差速原理演示教具，該差速原理演示教具能清楚直觀地演示差動輪系運動的合成與分解，并證明公式2nH = ηι±η2的成立。
[0004]為達到上述目的，本實用新型采用的解決方案是:一種機械式差速原理演示教具，包括底板、半軸A、半軸齒輪A、半軸B、半軸齒輪B、行星齒輪和行星架，所述半軸齒輪A和半軸齒輪B分別安裝在半軸A和半軸B上，并同時與行星齒輪嚙合，行星齒輪通過行星齒輪軸安裝在行星架上，行星架活套在半軸A和半軸B上，在底板上通過支架還安裝有傳動齒輪A、傳動齒輪B、傳動齒輪C和傳動齒輪D，其中傳動齒輪B通過半軸B安裝在支架上，同時在底板上通過滑動支架安裝有輸入齒輪A、輸入齒輪B和輸出齒輪，輸入齒輪A通過輸入齒輪軸A安裝在滑動支架上，并位于傳動齒輪A和傳動齒輪B之間，可隨滑動支架的移動與傳動齒輪A或傳動齒輪B嚙合或分離，輸入齒輪B通過輸入齒輪軸B安裝在滑動支架上，并位于傳動齒輪B和傳動齒輪C之間，可隨滑動支架的移動與傳動齒輪B或傳動齒輪C嚙合或分離，輸出齒輪通過輸出齒輪軸安裝在滑動支架上，并位于傳動齒輪C和傳動齒輪D之間，可隨滑動支架的移動與傳動齒輪C或傳動齒輪D嚙合或分離，在輸入齒輪軸A、輸入齒輪軸B和輸出齒輪軸的前端均安裝有手輪，同時在輸入齒輪A、輸入齒輪B和輸出齒輪的前方均設有刻度盤，以顯示輸入齒輪A、輸入齒輪B和輸出齒輪的轉動角度,上述各齒輪之間的傳動比均為I ;所述傳動齒輪A安裝在傳動軸A的一端，在傳動軸A的另一端安裝有傳動齒輪E，半軸A的一端安裝有傳動齒輪F，傳動齒輪E和傳動齒輪F之間安裝有同時與傳動齒輪E和傳動齒輪F嚙合的過輪，傳動軸A與安裝傳動齒輪D的傳動軸B之間通過同步傳動裝置連接；所述行星架靠近傳動齒輪B的一側還固接有行星架齒輪，行星架齒輪活套在半軸B上，并與增速齒輪嚙合，增速齒輪與行星架齒輪的傳動比為2:1，傳動齒輪C與增速齒輪安裝在同一傳動軸C上。
[0005]上述同步傳動裝置為同步帶、同步輪傳動裝置或鏈輪、鏈條傳動裝置。
[0006]本實用新型具有如下效果:
[0007](I)能清楚直觀地演示差動輪系運動的合成與分解，并證明公式2nH = Ii1 ±n2的成立(nH為行星架的轉速，ηι、η2為兩個半軸的轉速)，學生通過現場演示，能快速理解并記住抽象的公式及難以理解的差速原理；
[0008](2)能豐富教學模式，提高學生動手能力，有利于教學質量的提高；
[0009](3)結構簡單，質量較小，能方便老師上課時帶入教室。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的主視圖。
[0011]圖2為本實用新型的左視圖。
[0012]圖3為本實用新型第一種工作狀態的橫剖圖。
[0013]圖4為本實用新型第二種工作狀態的橫剖圖。
[0014]圖中:I一底板2—支架3—傳動齒輪A 4—行星架齒輪5—傳動軸A 6—行星齒輪軸7—行星齒輪8—傳動齒輪E9—同步輪10—過輪11一同步帶12—半軸A 13—傳動齒輪F14—半軸齒輪A 15—傳動軸B 16—增速齒輪17—滑動支架18—固定銷19一固定支架20—傳動齒輪D 21—輸出齒輪22—手輪23—傳動軸C 24—傳動齒輪C 25—刻度盤26—輸入齒輪B 27—半軸B 28—傳動齒輪B 29—輸入齒輪A

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0016]實施例
[0017]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型主要由底板1、支架2、傳動齒輪A 3、行星架齒輪4、傳動軸A 5、行星齒輪軸6、行星齒輪7、傳動齒輪E 8、同步輪9、過輪10、同步帶11、半軸A 12、傳動齒輪F 13、半軸齒輪A 14、傳動軸B 15、增速齒輪16、滑動支架17、固定支架19、傳動齒輪D 20、輸出齒輪21、手輪22、傳動軸C 23、傳動齒輪C 24、刻度盤25、輸入齒輪B 26、半軸B 27、傳動齒輪B 28和輸入齒輪A 29組成，所述支架2固定在底板I上，傳動齒輪A 3、傳動齒輪B 28、傳動齒輪C 24和傳動齒輪D 20安裝在支架2上。在支架2上還設有滑動支架17，輸入齒輪A 29、輸入齒輪B 26和輸出齒輪21安裝在滑動支架17上，當滑動支架17向左移動時，輸入齒輪A 29與傳動齒輪A 3嚙合，輸入齒輪B 26與傳動齒輪B 28嚙合，輸出齒輪21與傳動齒輪C 24嚙合。當滑動支架17向右移動時，輸入齒輪A29與B 28嚙合，輸入齒輪B 26與傳動齒輪C 24嚙合，輸出齒輪21與傳動齒輪D 20嚙合，滑動支架17滑動到位后，通過固定銷18插入固定支架19中而固定。在輸入齒輪軸A、輸入齒輪軸B和輸出齒輪軸的前端均安裝有手輪22，用于扳動齒輪，同時在輸入齒輪A29、輸入齒輪B26和輸出齒輪21的前方均設有刻度盤25，用于顯示輸入齒輪A29、輸入齒輪B26和輸出齒輪21的轉動角度，上述各齒輪之間的傳動比均為I。
[0018]傳動齒輪A 3安裝在傳動軸A 5的一端，在傳動軸A 5的另一端安裝有傳動齒輪E8，半軸A 12的一端安裝有傳動齒輪F 13，傳動齒輪E 8和傳動齒輪F 13之間安裝有過輪10，過輪10同時與傳動齒輪E和傳動齒輪F嚙合，傳動軸A 5與安裝傳動齒輪D 20的傳動軸B 15之間通過同步帶11和同步輪9連接。
[0019]半軸A 12的另一端安裝有半軸齒輪A 14，半軸B 27為階梯軸，半軸齒輪B安裝在半軸B 27的一端，傳動齒輪B 28安裝在半軸B 27的另一端，半軸齒輪A 12和半軸齒輪B同時與行星齒輪4嚙合，行星齒輪4通過行星齒輪軸6安裝在行星架上，行星架靠近傳動齒輪B 28的一側固接有行星架齒輪4，行星架齒輪4活套在半軸B 27上，并與增速齒輪16嚙合，增速齒輪16與行星架齒輪16的傳動比為2:1，傳動齒輪C 24與增速齒輪16安裝在同一傳動軸C 23上。
[0020]使用本實用新型驗證公式2ηΗ = ηι±η2(ηΗ為行星架的轉速，!^、!^為兩個半軸的轉速)的過程如下:
[0021](I)驗證 2nH = Ii^n2
[0022]將滑動支架17向左移動并固定，此時輸入齒輪A 29與傳動齒輪A 3嚙合，輸入齒輪B 26與傳動齒輪B 28嚙合，輸出齒輪21與傳動齒輪C 24嚙合，如圖3所示，順時針轉動輸入齒輪軸A上的手輪22，轉動的角度通過其刻度盤25顯示，同時固定輸入齒輪軸B上的手輪22不動，輸入齒輪A 29的轉動通過齒輪間的傳動帶動半軸A 12上的傳動齒輪E 8和半軸齒輪A 14轉動，最終通過行星架齒輪4與增速齒輪16的嚙合傳遞給輸出齒輪21，其轉動的角度顯示在其刻度盤25上，由于輸入齒輪A 29與傳動齒輪A3的傳動比為1，傳動齒輪A 3與傳動齒輪E 8為同軸齒輪，傳動齒輪E 8、過輪10、傳動齒輪F 13的傳動比為1:1:1，因此輸入齒輪A 29的轉動的角度相當于半軸A 12的轉動角度，輸出齒輪21轉動的角度相當于行星架轉動的角度；
[0023]固定輸入齒輪軸A上的手輪22不動，順時針轉動輸入齒輪軸B上的手輪22，轉動的角度通過其刻度盤25顯示，輸入齒輪B 26的轉動通過傳動齒輪B 28、以及行星架齒輪4與增速齒輪16的嚙合傳遞給輸出齒輪21，其轉動的角度顯示在其刻度盤25上，由于輸入齒輪B 26與傳動齒輪B 28的傳動比為1，因此此時輸入齒輪B 26的轉動的角度相當于半軸B 27的轉動角度，輸出齒輪21轉動的角度相當于行星架轉動的角度；
[0024]從上可以看出，輸出齒輪21最終轉動的角度等于輸入齒輪A 29和輸入齒輪B 26轉動的角度之和，即輸出齒輪21最終的轉速等于半軸A 12的轉速與半軸B 27的轉速之和，由于輸出齒輪21的轉速等于2倍行星架的轉速，因此最終驗證2nH = ηι+η2成立。
[0025](2)驗證 2nH = Ii1-1i2
[0026]將滑動支架17向右移動并固定，此時輸入齒輪A 29與B 28嚙合，輸入齒輪B 26與傳動齒輪C 24嚙合，輸出齒輪21與傳動齒輪D 20嚙合，如圖4所示，順時針轉動輸入齒輪軸A上的手輪22，轉動的角度通過其刻度盤25顯示，同時固定輸入齒輪軸B上的手輪22不動，輸入齒輪A 29的轉動通過傳動齒輪B 28、半軸齒輪B、以及行星架齒輪4與增速齒輪16的嚙合傳遞給輸出齒輪21，由于輸入齒輪A 29與傳動齒輪B 28的傳動比為1，因此此時輸入齒輪A 29的轉動的角度相當于半軸B 27的轉動角度，輸出齒輪21轉動的角度相當于行星架轉動的角度；
[0027]固定輸入齒輪軸A上的手輪22不動，逆時針轉動輸入齒輪軸B上的手輪22，轉動的角度通過其刻度盤25顯示，輸入齒輪B 26的轉動依次通過傳動齒輪C 24、增速齒輪16、行星架齒輪4、行星齒輪、半軸齒輪A 14、傳動齒輪F 13、過輪10、傳動齒輪E 8、同步輪9、同步帶11、傳動軸B 15和傳動齒輪D 20傳遞給輸出齒輪21，其轉動的角度顯示在其刻度盤25上，由于各齒輪之間的傳動比為1，因此此時輸入齒輪B 26的轉動的角度相當于半軸B 27的轉動角度，輸出齒輪21轉動的角度相當于行星架轉動的角度；
[0028]從上可以看出，輸出齒輪21最終轉動的角度等于輸入齒輪A 29和輸入齒輪B 26轉動的角度之差，即輸出齒輪21最終的轉速等于半軸A 12的轉速與半軸B 27的轉速之差，由于輸出齒輪21的轉速等于2倍行星架的轉速，因此最終驗證2nH = H1-1i2成立。
[0029]以上所述僅為本實用新型優選實施例之一，需要指出的是，對本領域普通技術人員在不脫離本實用新型使用原理的前提下，還可以做若干變型及改進，也應視為本實用新型保護范圍。
【權利要求】
1.一種機械式差速原理演示教具，包括底板(I)、半軸A0、半軸齒輪A(14)、半軸B (27)、半軸齒輪B、行星齒輪(7)和行星架，所述半軸齒輪A (14)和半軸齒輪B分別安裝在半軸A(14)和半軸B上，并同時與行星齒輪(7)嚙合，行星齒輪(7)通過行星齒輪軸(6)安裝在行星架上，行星架活套在半軸A (14)和半軸B上，其特征在于: (1)在底板(I)上通過支架(2)還安裝有傳動齒輪A(3)、傳動齒輪B(28)、傳動齒輪C (24)和傳動齒輪D (20)，其中傳動齒輪B (28)通過半軸B (27)安裝在支架(2)上，同時在底板(I)上通過滑動支架(17)安裝有輸入齒輪A(29)、輸入齒輪B (26)和輸出齒輪(21)，輸入齒輪A (29)通過輸入齒輪軸A安裝在滑動支架(17)上，并位于傳動齒輪A (3)和傳動齒輪B(28)之間，能隨滑動支架(17)的移動與傳動齒輪A(3)或傳動齒輪B(28)嚙合或分離，輸入齒輪B (26)通過輸入齒輪軸B安裝在滑動支架(17)上，并位于傳動齒輪B (28)和傳動齒輪C (24)之間，能隨滑動支架(17)的移動與傳動齒輪B (28)或傳動齒輪C (24)嚙合或分離，輸出齒輪(21)通過輸出齒輪軸安裝在滑動支架(17)上，并位于傳動齒輪C (24)和傳動齒輪D (20)之間，能隨滑動支架(17)的移動與傳動齒輪C (24)或傳動齒輪D (20)嚙合或分離，在輸入齒輪軸A、輸入齒輪軸B和輸出齒輪軸的前端均安裝有手輪(22),同時在輸入齒輪A(29)、輸入齒輪B (26)和輸出齒輪(21)的前方均設有刻度盤(25)，以顯示輸入齒輪A (29)、輸入齒輪B (26)和輸出齒輪(21)的轉動角度，上述各齒輪之間的傳動比均為I ; (2)傳動齒輪A(3)安裝在傳動軸A (5)的一端，在傳動軸A (5)的另一端安裝有傳動齒輪E (8)，半軸A (12)的一端安裝有傳動齒輪F (13)，傳動齒輪E (8)和傳動齒輪F (13)之間安裝有同時與傳動齒輪E(8)和傳動齒輪F(13)嚙合的過輪(10)，傳動軸A(5)與安裝傳動齒輪D (20)的傳動軸B (15)之間通過同步傳動裝置連接； (3)行星架靠近傳動齒輪B(28)的一側固接有行星架齒輪(4)，行星架齒輪(4)活套在半軸B上，并與增速齒輪(16)嚙合，增速齒輪(16)與行星架齒輪的傳動比為2:1，傳動齒輪C(24)與增速齒輪(16)安裝在同一傳動軸C(23)上。
2.根據權利要求1所述的機械式差速原理演示教具，其特征在于:所述同步傳動裝置為同步帶(11)、同步輪(9)傳動裝置或鏈輪、鏈條傳動裝置。
【文檔編號】G09B25/02GK204066590SQ201420513998
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月6日 優先權日:2014年9月6日
【發明者】唐茂, 王成啟, 楊力綱, 莊錦龍, 劉娟 申請人:成都大學