一种竹蜻蜓演示装置的制作方法

本技术属于科教展览，具体涉及一种竹蜻蜓演示装置。

背景技术：

1、直升机飞行时，旋翼的桨叶会形成一个带有一定锥度的底面朝上的大锥体，将其称为旋翼椎体。旋翼的拉力垂直于旋翼椎体的底面；当向上的拉力大于直升机自重，直升机就上升；小于直升机自重，直升机就下降；刚好相等，直升机就悬停。

2、日常生活中的竹蜻蜓的动作方式类似上述动作方式，竹蜻蜓通常具有一直杆，直杆末端安装一对叶片，使用者以双手旋转直杆后，竹蜻蜓可自动飞行一段距离。后来，专利公告号为“cn106512433a”的名称为“一种改进型竹蜻蜓”的专利中公开了改进方案，也即包括螺旋飞盘、中心轴、手柄和设在手柄内的驱动装置；螺旋飞盘的中心连接体套设在所述中心轴的上部，二者之间动配合并采用对插式连接传动；所述中心连接体的下端面固定有环形铁片，该环形铁片所在位置的中心轴上固定有环形永久磁铁，所述的螺旋飞盘承托在该环形永久磁铁上；所述的驱动装置由摇杆机构、齿轮齿条机构、棘轮机构、齿轮增速机构和齿轮变向机构组成。工作时，利用摇杆机构驱动棘轮机构，随之带动齿轮增速机构动作，随后通过齿轮变向机构将驱动力变向后，带动螺旋飞盘也即翼片产生升程动作。

3、上述“先增速后变向”的竹蜻蜓为目前竹蜻蜓演示或作为玩具时的普遍设计方案，但会存在以下问题：传统增速机构均依靠齿轮啮合后，会将输入轴的高速低扭矩转换成输出轴的低速高扭矩；而由于目前竹蜻蜓的增速机构紧邻操作端，增速效应会使得参与者的操作阻尼感非常强烈，直观表现为更费力才能使得叶片到达升程动作所需的初速，这尤其对手劲较小的小朋友十分不友好，严重降低了操作体验感和参与感。因此，亟待解决。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种竹蜻蜓演示装置，其可使得参与者的操作阻尼感显著降低，使得叶片能迅速到达升程动作所需的初速，从而提升操作体验感和参与感，尤其适合手劲较小的小朋友所使用。

2、为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

3、一种竹蜻蜓演示装置，包括轴线铅垂布置的翼片组件以及位于翼片组件下方的咬合组件，咬合组件通过驱动组件驱动从而带动翼片组件处叶片产生回转及升程动作，其特征在于：所述驱动组件包括回转配合于机架上的轮轴，轮轴的输出端与换向器的输入轴同轴固接，换向器的输出轴同轴配合于增速器的输入口；增速器的输出口同轴固定所述咬合组件，从而驱使咬合组件产生回转动作。

4、优选的，该装置还包括轴线铅垂设置的用于导向翼片组件行进方向的导向杆，导向杆的顶端固定于定位板处，底端向下延伸并穿入定位套杆的套腔内，且导向杆底端与定位套杆间形成回转配合；定位套杆底端固接增速器的输出口；翼片组件的叶片套设于导向杆处，且翼片组件底端与定位套杆顶端间形成齿轮啮合配合或磁力配合。

5、优选的，所述定位套杆包括轴身以及同轴布置于轴身顶端的开口朝上的筒口，机架的工作台面处铅垂贯穿设置安装孔，轴身同轴的穿过所述安装孔且与增速器外壁间形成轴承配合；筒口的筒腔壁与导向杆外壁之间夹设有第一耐磨衬套。

6、优选的，咬合组件包括下咬合齿以及与下咬合齿齿型适配的上咬合齿，所述下咬合齿外形呈沿定位套杆轴线向上凸设的单齿状，且下咬合齿的齿型呈向叶片转动方向倾斜的斜齿状，下咬合齿的底端向下延伸，并通过紧固螺钉固定于第一耐磨衬套与筒口的筒腔壁之间处；上咬合齿固定于翼片组件的底端处。

7、优选的，所述翼片组件包括同轴套设在导向杆外的外套筒，外套筒的顶端通过上定位环固定所述叶片，外套筒的底端通过下定位环固定所述下咬合齿。

8、优选的，上定位环与下定位环的内环面处均布置有第二耐磨衬套。

9、优选的，该装置还包括用于遮蔽所述安装孔的不透明的内罩体。

10、优选的，导向杆顶端与定位板之间通过增程安装架彼此连接。

11、优选的，该装置还包括亚克力材质的透明的外罩体，所述外罩体外形呈与导向杆轴线彼此同轴的直筒体状，外罩体底部固定于机架的工作台面上。

12、优选的，所述轮轴水平贯穿位于机架处工作台面底部处的两处轴承座，从而形成回转构造，轮轴的输入端处设置便于操作的手轮。

13、本实用新型的有益效果在于：

14、1)抛弃了传统的“先增速后转向”所带来的大阻尼感结构，转而采用了“先转向后增速”的反向设计思路，从而通过将齿轮增速机构后置进而达到远离操作端的目的，可有效降低驱动轮轴转动所需的力，提升了操作手感，操作更为省力。至此，本实用新型可使得参与者的操作阻尼感显著降低，使得叶片能迅速到达升程动作所需的初速，从而提升操作体验感和参与感，尤其适合手劲较小的小朋友所使用。

15、2)作为上述方案的进一步优选方案，本实用新型出于展示需求，更着重于操作的可重复性和动作的精确性。为此，本实用新型一方面依靠导向杆，从而实现了对翼片组件动作方向的精准定位效果；另一方面，依靠齿轮啮合或磁力配合，使得叶片后期失力而下降时，能自然的再次配合定位套杆，从而为下一次的再次驱动回转和产生升程动作提供基础保证。

16、3)定位套杆的存在，起到的是良好过渡驱动组件、咬合组件以及导向杆的功能。一方面，定位套杆底端为轴体，因此能自然配合增速器；定位套杆顶端为筒体，以利于定向导向杆底端的同时，又不会因自身的回转动作而干涉到导向杆的正常安装和工作。另一方面，定位套杆又构成下咬合齿的配合部，从而起到了与上咬合齿的配合效果，整体构造紧凑合理，一举多得。

17、4)本实用新型优选采用齿轮啮合的方式，来实现叶片的驱动效果；当然，实际操作时，采用磁力吸附方式也可以实现其驱动功能。齿轮啮合时，依靠下咬合齿的倾斜齿型，可起到刚性的驱动上咬合齿乃至翼片组件工作的目的，动作十分精准可靠。

18、5)翼片组件实际上是一个增长结构，用于将叶片抬高，不仅利于参与者迅速观测到叶片的初始位置，提升全过程的参与感；同时，作为延长管的外套筒，也使得咬合组件能够深埋于内罩体内，保证了装置外观的简约性。此外，较长的外套筒，也使得翼片组件与导向杆的配合区更长，叶片的动作也更为稳定，成效显著。

19、6)第一耐磨衬套和第二耐磨衬套的使用，不仅起到耐磨的效果，也能通过精加工相应耐磨衬套的内壁，从而起到降低接触区域摩擦力的效果。

20、7)透明的亚克力材质的外罩体，则起到安全防护的功能。对于轮轴而言，其在通过手轮驱动的同时，本身也是水平结构；当然，实际设计时，轮轴为轴线倾斜结构，也是可以使用的，只是需注意所购置的换向器的型号，此处就不再赘述。

技术特征：

1.一种竹蜻蜓演示装置，包括轴线铅垂布置的翼片组件(10)以及位于翼片组件(10)下方的咬合组件(20)，咬合组件(20)通过驱动组件(30)驱动从而带动翼片组件(10)处叶片(11)产生回转及升程动作，其特征在于：所述驱动组件(30)包括回转配合于机架(40)上的轮轴(31)，轮轴(31)的输出端与换向器(32)的输入轴同轴固接，换向器(32)的输出轴同轴配合于增速器(33)的输入口；增速器(33)的输出口同轴固定所述咬合组件(20)，从而驱使咬合组件(20)产生回转动作。

2.根据权利要求1所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：该装置还包括轴线铅垂设置的用于导向翼片组件(10)行进方向的导向杆(50)，导向杆(50)的顶端固定于定位板(61)处，底端向下延伸并穿入定位套杆(70)的套腔内，且导向杆(50)底端与定位套杆(70)间形成回转配合；定位套杆(70)底端固接增速器(33)的输出口；翼片组件(10)的叶片(11)套设于导向杆(50)处，且翼片组件(10)底端与定位套杆顶端间形成齿轮啮合配合或磁力配合。

3.根据权利要求2所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：所述定位套杆(70)包括轴身(71)以及同轴布置于轴身(71)顶端的开口朝上的筒口(72)，机架(40)的工作台面(41)处铅垂贯穿设置安装孔，轴身(71)同轴的穿过所述安装孔且与增速器(33)外壁间形成轴承配合；筒口(72)的筒腔壁与导向杆(50)外壁之间夹设有第一耐磨衬套(81)。

4.根据权利要求3所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：咬合组件(20)包括下咬合齿(21)以及与下咬合齿(21)齿型适配的上咬合齿(22)，所述下咬合齿(21)外形呈沿定位套杆(70)轴线向上凸设的单齿状，且下咬合齿(21)的齿型呈向叶片(11)转动方向倾斜的斜齿状；下咬合齿(21)的底端向下延伸，并通过紧固螺钉固定于第一耐磨衬套(81)与筒口(72)的筒腔壁之间处；上咬合齿(22)固定于翼片组件(10)的底端处。

5.根据权利要求4所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：所述翼片组件(10)包括同轴套设在导向杆(50)外的外套筒(14)，外套筒(14)的顶端通过上定位环(12)固定所述叶片(11)，外套筒(14)的底端通过下定位环(13)固定所述下咬合齿(21)。

6.根据权利要求5所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：上定位环(12)与下定位环(13)的内环面处均布置有第二耐磨衬套(82)。

7.根据权利要求3或4或5所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：该装置还包括用于遮蔽所述安装孔的不透明的内罩体(91)。

8.根据权利要求2或3或4或5所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：导向杆(50)顶端与定位板(61)之间通过增程安装架(62)彼此连接。

9.根据权利要求2或3或4或5所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：该装置还包括亚克力材质的透明的外罩体(92)，所述外罩体(92)外形呈与导向杆(50)轴线彼此同轴的直筒体状，外罩体(92)底部固定于机架(40)的工作台面(41)上。

10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种竹蜻蜓演示装置，其特征在于：所述轮轴(31)水平贯穿位于机架(40)处工作台面(41)底部处的两处轴承座，从而形成回转构造，轮轴(31)的输入端处设置便于操作的手轮(34)。

技术总结
本技术属于科教展览技术领域，具体涉及一种竹蜻蜓演示装置。本技术包括轴线铅垂布置的翼片组件以及位于翼片组件下方的咬合组件，咬合组件通过驱动组件驱动从而带动翼片组件处叶片产生回转及升程动作，其特征在于：所述驱动组件包括回转配合于机架上的轮轴，轮轴的输出端与换向器的输入轴同轴固接，换向器的输出轴同轴配合于增速器的输入口；增速器的输出口同轴固定所述咬合组件，从而驱使咬合组件产生回转动作。本技术可使得参与者的操作阻尼感显著降低，使得叶片能迅速到达升程动作所需的初速，从而提升操作体验感和参与感，尤其适合手劲较小的小朋友所使用。

技术研发人员：刘立伟,郝鹤
受保护的技术使用者：吉林省科技馆
技术研发日：20230515
技术公布日：2024/1/14