一种齿轮定比传动演示仪的制作方法
【专利摘要】一种齿轮定比传动演示仪，包括安装在支架上能够相互啮合的绝缘齿轮和导体齿轮，且绝缘齿轮与动力装置相连，绝缘齿轮的齿面上设有若干与齿面接触线平行的第一漆包线，第一漆包线对应与用于显示啮合线的LED灯相连，且LED灯沿绝缘齿轮的齿廓轨迹设置在绝缘齿轮的轮齿一端。本发明通过在绝缘齿轮上设置与齿面接触线平行的第一漆包线，同时，第一漆包线与LED灯相连，当绝缘齿轮与导体齿轮啮合时，整个电路导通，LED灯发光，而依次闪烁的灯光形成一条直线，该直线即为要模拟的啮合线。本发明将传统通过动画模拟啮合线转化为实际装置模拟啮合线，这样能够形象的展示啮合线的形成过程，为教学带来了极大的方便。
【专利说明】一种齿轮定比传动演示仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种教学仪器，具体涉及一种齿轮定比传动演示仪。
【背景技术】
[0002] 在知识日新月异的今天，好多新生事物都是建立在对原有的原理以及规律的基础 之上。但是我们却忽视了对原理的正确认识。确切的说，好多人都是有着对知识的感性认 识，而没有达到理性的认识。人们普遍感受到需要对知识有着充分的认识，发现规律，掌握 规律，利用规律。
[0003] 齿轮定比传动演示仪是一种广泛用于实验以及教学的设备，根据齿轮啮合基本定 律可知，当两个齿轮相互啮合时，在两齿轮齿廓之间会出现一条定直线，此直线称为啮合 线。随着教学设备的多样化出现。例如FLASH，S0LIDERW0RKES等软件的出现，教学样式的 丰富多样，三维动画的出现也大大方便了老师的正常教学条件。但是实物才更有利于学生 的理解和对知识的掌握，而现在这种现场模拟啮合线的仪器却是没有的，因此，开发一种用 于模拟啮合线的仪器是非常必要的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种能够显示齿廓啮合线的齿轮定比传动演示仪。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括安装在支架上能够相互啮合 的绝缘齿轮和导体齿轮，且导体齿轮与动力装置相连，绝缘齿轮的齿面上设有若干与齿面 接触线平行的第一漆包线，第一漆包线对应与用于显示啮合线的LED灯相连，且LED灯沿绝 缘齿轮的齿廓轨迹设置在绝缘齿轮的轮齿一端，第一漆包线与LED灯电源的正极相连，LED 灯电源的负极与导体齿轮相连。
[0006] 所述的导体齿轮的轮齿齿面上沿导体齿轮的齿廓轨迹开设有凹槽,凹槽内镶嵌有 一条第二漆包线。
[0007] 所述的轮齿齿面上贴合有一层导电胶。
[0008] 每个LED灯通过塑料板贴合在轮齿的一端。
[0009] 所述的支架由底座以及支撑架构成，且支撑架的侧面设置有用于安放底座的底座 凹槽，支撑架上设置有用于安装绝缘齿轮和导体齿轮的支撑凹槽。
[0010] 所述的绝缘齿轮通过第一齿轮轴安装在支撑架的凹槽中，导体齿轮通过第二齿轮 轴安装在支撑架的凹槽中。
[0011] 所述的导体齿轮与动力装置通过联轴器相连。
[0012] 所述的动力装置为步进电机。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0014] 本发明通过在绝缘齿轮上设置与齿面接触线平行的第一漆包线，同时，第一漆包 线与LED灯相连，当绝缘齿轮与导体齿轮啮合时，整个电路导通，LED灯发光，而依次闪烁的 灯光形成一条直线，该直线即为要模拟的啮合线。本发明将传统通过动画模拟啮合线转化 为实际装置模拟啮合线，这样能够形象的展示啮合线的形成过程，为教学带来了极大的方 便。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本发明结构示意图；
[0016] 图2为本发明侧视图；
[0017] 图3为本发明支架的结构示意图；
[0018] 其中，1、绝缘齿轮，2、导体齿轮，3、第一齿轮轴，4、支架，5、LED灯，6、第二齿轮轴。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0020] 本发明是一款能够形象的展现出齿轮的啮合线的仪器，主要用作实验仪器以及教 学仪器。该产品的出现主要是为广大师生服务的，把深奥的道理讲到透彻，使得人们可以很 快理解平常不太注意思考的问题，从而很快掌握知识。
[0021] 参见图1-2,本发明包括安装在支架4上能够相互啮合的绝缘齿轮1和导体齿轮 2,且导体齿轮2通过联轴器与动力装置相连，绝缘齿轮1的齿面上设有若干与齿面接触线 平行的第一漆包线，每根第一漆包线对应与一个用于显示啮合线的LED灯5相连，且LED灯 5沿绝缘齿轮的齿廓轨迹设置在绝缘齿轮1的轮齿一端；每个LED灯5通过塑料板贴合在 轮齿的一端，而LED灯就代表这两齿轮啮合过程中啮合线的啮合点。由于LED灯5沿绝缘 齿轮的齿廓轨迹布置在绝缘齿轮1的轮齿一端，这样LED灯就能精确地将LED灯安装在齿 轮的齿廓上，从而精确地展示出啮合点，最终达到精确显示啮合线的目的。导体齿轮2的轮 齿齿面上贴合有一层导电胶，导体齿轮2的轮齿齿面上沿导体齿轮2的轨迹开设凹槽，凹槽 内镶嵌有一根第二漆包线，第一漆包线与LED灯电源的正极相连，LED灯电源的负极与导体 齿轮2相连。
[0022] 参见图3,所述的支架4由底座以及支撑架构成，且支撑架的侧面设置有用于安放 底座的底座凹槽，支撑架上设置有用于安装绝缘齿轮1和导体齿轮2的支撑凹槽。绝缘齿 轮1通过第一齿轮轴3安装在支撑架的凹槽中，导体齿轮2通过第二齿轮轴6安装在支撑 架的凹槽中。本发明利用绝缘材料尼龙板做成支撑两个单个轴承座的机架。本发明的支架 4的特点是装拆方便。由于考虑到老师上课会受到条件的限制，教学仪器不便于携带。整体 的架子被设计成可装拆式，不用的时候，将会被放置箱子里面，需要的时候很快组装便能成 型。这样的设计充分考虑到了使用者的需求。
[0023] 本发明采用的动力装置采用步进电机，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或 线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速，停止的位置只取决于脉 冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就 驱动步进电机按设定方向转动一个固定的角度，称为"步距角"，它的旋转是一固定的角度 一步一步运行的。可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同 时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
[0024] 本发明的传动装置为联轴器，通过联轴器传递扭矩。在高速重载的动力传动中，有 些联轴器还有缓冲，减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动 轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。本发明型通过联轴器将 步进电机的轴与固定导体齿轮2的轴相联接，从而将步进电机的旋转形式和能量传递到齿 轮轴上来带动齿轮旋转啮合。
[0025] 本发明的工作过程：使用本发明装置前，首先从支撑架的底座凹槽中取出底座，组 装成支架4 ;然后将绝缘齿轮1和导体齿轮2分别安装在支架4的凹槽中，本发明齿轮定比 传动演示仪采用m = 16mm，z = 20的一对啮合齿轮，其中，绝缘齿轮1作为电路的负极，导 体齿轮2作为电极的正极。当步进电机带动绝缘齿轮1转动时，绝缘齿轮1和导体齿轮2 啮合，啮合点通过在绝缘齿轮的齿面的一端沿齿廓轨迹粘贴用于显示啮合线的LED灯，当 电源通电时，因为齿轮啮合基本定律，依次亮起的LED灯组成一条直线，即为啮合线。另外， 本发明的第一、二漆包线均采用非常细的漆包线，这样就可以保证齿轮的正确啮合，而又不 至于被卡死。
[0026] 本发明的研发过程中发现当导体齿轮2的轮齿齿面上的凹槽内镶嵌有三条第二 漆包线时，随着齿轮转动，绝缘齿轮1与导体齿轮2的各对轮齿依次接触不同接触点的电路 依次导通和断开，LED灯逐个发光，虽然依次亮起的LED灯组成的直线代表了啮合线。但是 由于加工的误差导致绝缘齿轮1和导体齿轮2中的各个漆包线存在垂直误差，从而在端面 上会同时看到导亮的三盏灯，无法正确观看到啮合线。经过研究发现，当将导体齿轮2的第 二漆包线由三条改为一条时，就能确保一个啮合点保证一个LED灯的导亮，从而能够观察 到真实的啮合线。
【权利要求】
1. 一种齿轮定比传动演示仪，其特征在于：包括安装在支架（4)上能够相互啮合的绝 缘齿轮（1)和导体齿轮（2)，且导体齿轮（2)与动力装置相连，绝缘齿轮（1)的齿面上设有 若干与齿面接触线平行的第一漆包线，第一漆包线对应与用于显示啮合线的LED灯（5)相 连，且LED灯（5)沿绝缘齿轮⑴的齿廓轨迹设置在绝缘齿轮⑴的轮齿一端，第一漆包线 与LED灯电源的正极相连，LED灯电源的负极与导体齿轮（2)相连。
2. 根据权利要求1所述的齿轮定比传动演示仪，其特征在于：所述的导体齿轮（2)的 轮齿齿面上沿导体齿轮（2)的齿廓轨迹开设有凹槽，凹槽内镶嵌有一条第二漆包线。
3. 根据权利要求2所述的齿轮定比传动演示仪，其特征在于：所述的轮齿齿面上贴合 有一层导电胶。
4. 根据权利要求1所述的齿轮定比传动演示仪，其特征在于：每个LED灯（5)通过塑 料板贴合在轮齿的一端。
5. 根据权利要求1所述的齿轮定比传动演示仪，其特征在于：所述的支架（4)由底座 以及支撑架构成，且支撑架的侧面设置有用于安放底座的底座凹槽，支撑架上设置有用于 安装绝缘齿轮（1)和导体齿轮（2)的支撑凹槽。
6. 根据权利要求5所述的齿轮定比传动演示仪，其特征在于：所述的绝缘齿轮（1)通 过第一齿轮轴（3)安装在支撑架的凹槽中，导体齿轮（2)通过第二齿轮轴（6)安装在支撑 架的凹槽中。
7. 根据权利要求1所述的齿轮定比传动演示仪，其特征在于：所述的导体齿轮（2)与 动力装置通过联轴器相连。
8. 根据权利要求1或7所述的齿轮定比传动演示仪，其特征在于：所述的动力装置为 步进电机。
【文档编号】G09B25/02GK104103209SQ201410341264
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】史丽晨, 王海涛, 陈凯, 张文辉, 韦兴, 王嘉谦, 岑立长 申请人:西安建筑科技大学