一种机械传动无级变速科普互动展教设备

1.本发明涉及机械传动技术领域，具体为一种机械传动无级变速科普互动展教设备。


背景技术：

2.无级变速技术是一种能连续改变输入轴与输出轴的传动比或输出轴转速的传动技术，按工作原理，无级变速传动可分为机械、液力、液压、气压和电，无级变速是自动挡车型变速箱中的一种，指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统，通过无级变速可以得到传动系与发动机工况的最佳匹配。
3.在进行无级变速科普教学环节时，往往需要使用专用的模拟变速设备来实际展示试验，从而方便对机械传动无级变速进行科普，而现有的无级变速设备往往需要调节机械传动结构的啮合距离，从而利用不同状态的传动比进行变速，然而在调节传动结构的啮合距离时，由于传动结构的位移调节，难以保证结构啮合的稳定性，在机械啮合传动过程中很容易产生偏移和晃动，从而导致传动结构的变速体系无法正常转变，降低展示和教学科普的质量及效率；当对无级变速的演示设备实际使用时，由于机械传动结构的复杂性，设备往往需要通过壳体对传动结构进行保护，因此传动结构往往只能在壳体内进行展示，大大的减少观测人员对无级变速过程的直观性，从而影响无级变速的展示成效，降低设备使用的灵活性。


技术实现要素：

4.发明目的：针对背景技术中的问题，本发明提供一种机械传动无级变速科普互动展教设备，通过无级变速机构与展开收纳机构的结构配合，促使展开收纳机构的无级变速科普结构置于仓体内收纳保护，并可根据需求直接在仓体内进行变速演示或利用无级变速机构自动将展开收纳机构的主体结构展出仓体内，从而得以更加直观的对无级变速操作的整体流程进行观测，大大的增加机械传动无级变速的科普成及展示成效。
5.技术方案：本发明提供一种机械传动无级变速科普互动展教设备，包括仓体、无级变速机构和展开收纳机构，所述无级变速机构和展开收纳机构均设置于所述仓体内，且所述展开收纳机构动力输出端与所述无级变速机构俩连接，用于将所述无级变速机构在所述仓体升降；所述无级变速机构分别包括升降台、转杆、盖板、转盘、固定台、驱动电机、主动齿轮和从动多级齿轮，所述升降台顶部的两侧固接有一对固定台，一对所述固定台的内侧套设有转杆，所述转杆外侧的两端固接有转盘，所述转杆中间位置处固接有从动多级齿轮，所述驱动电机的输出端设有主动齿轮，所述从动多级齿轮与主动齿轮相互啮合，所述从动多级齿轮由多组长度不同半径的齿盘组合而成，所述升降台的两端固接与盖板固接；所述盖板上还设置有定位调节组件，所述定位调节组件用于调节所述主动齿轮分别与所述从动多级齿轮中的若干个齿盘啮合；
所述展开收纳机构包括动力输出机构、升降台升降机构，所述动力输出机构的输出端与所述升降台升降机构连接，所述升降台升降机构设置于所述升降台下方，用于控制升降台的升降。
6.进一步地，所述升降台升降机构包括内螺纹管、螺杆，所述动力输出机构包括齿盘、外齿环、内齿环、滑块、环形滑槽、齿轮和伺服电机，所述仓体内部底端的两侧转动连接有螺杆，一对所述螺杆的外侧设有相互适配的内螺纹管，所述内螺纹管上端设置于所述升降台下表面；一对所述螺杆外侧的底部设有所述齿盘，所述仓体内侧底部的边缘处固接有环形滑槽，所述环形滑槽的内侧对称设有滑块，两组所述滑块相互靠近的一侧固接有内齿环，且内齿环与齿盘相互啮合，所述内齿环顶部的边缘处固接有外齿环，所述仓体内部一侧的底部固接有伺服电机，所述伺服电机的输出端设有齿轮，且齿轮与外齿环相互啮合。
7.进一步地，所述橡胶吸盘座顶部的中间位置处设有轴承，所述转轴与轴承套设连接，两组所述导向槽由导向滑槽和导向块组合而成，所述圆板与导向块固接。
8.进一步地，所述安装槽的两侧设有伸缩导杆，且伸缩导杆与圆板固接，所述圆板顶部的中间位置处设有铰接座，且铰接座与铰接板相互铰接。
9.进一步地，所述定位调节组件包括密封帽、导块、定位插杆、斜型导槽、定位插孔和固定柱，所述固定柱连接于驱动电机，所述固定柱的顶部套设有密封帽，且其外侧的顶部设有导块，所述盖板中间位置处开设有斜型导槽，所述密封帽外侧的两侧固接有定位插杆，所述盖板顶部靠近斜型导槽的两侧对称排设有定位插孔；所述导块带动所述固定柱在所述斜型导槽内移动过程中，所述定位插杆能够依次插入对称排设的定位插孔内且插入不同的定位插孔内时，所述主动齿轮和从动多级齿轮中的多个齿盘分别啮合。
10.进一步地，所述导块的两侧设有滑轮，且滑轮与斜型导槽滑动适配，两组所述定位插杆与定位插孔插合适配。
11.进一步地，所述升降台顶部的中间位置处设有与所述斜型导槽匹配的斜型滑槽，且斜型滑槽的内侧设有滑动配合的连接块，而连接块与驱动电机固接。
12.进一步地，所述仓体下端还设置有角度转向机构，所述角度转向机构包括安装槽、圆板、转轴、橡胶吸盘座、导向槽、内螺纹套块、铰接板和双向丝杆，所述安装槽固接于仓体内部底部的中间位置处，所述安装槽内部的一端套设有双向丝杆，所述双向丝杆的外侧对称设有相互适配的内螺纹套块，两组所述内螺纹套块的底部铰接有铰接板，两组所述铰接板的底部设有相互铰接的圆板，所述圆板底部的中间位置处固接有转轴，所述转轴的底部套设有橡胶吸盘座，所述导向槽为两组，两组所述导向槽与仓体固接；所述仓体正面一端的中间位置处开设有通孔，且通孔的内侧套设有与双向丝杆固接的摇杆。
13.进一步地，所述仓体两侧的顶部、与转盘位置对应处设有观察窗，所述仓体的顶部开设有通口，且通口与盖板相互适配，所述仓体底部的中间位置处设有凹槽，所述角度转向机构位于凹槽内安置，所述升降台底部的两侧与内螺纹管顶部固接，所述升降台底部的两端设有伸缩导管，且伸缩导管与仓体内部底部的两端固接。
14.进一步地，两组所述转盘相互远离的一侧均匀排设有钢珠，所述盖板底部的两侧设有挂环，且挂环与钢珠相互对应。
15.有益效果：1、本发明通过无级变速机构与展开收纳机构的结构配合，促使展开收纳机构的无
级变速科普结构置于仓体内收纳保护，并可根据需求直接在仓体内进行变速演示或利用无级变速机构自动将展开收纳机构的主体结构展出仓体内，从而得以更加直观的对无级变速操作的整体流程进行观测，大大的增加机械传动无级变速的科普成及展示成效，此外，通过无级变速机构的升降配合便于自动将展开收纳机构的整体结构进行收纳，即可减少该展教设备的体积大小，不仅便于携带，同时很好的将机械传动结构在仓体内安全的保护，以防传动结构受到碰撞产生损坏，增加设备的防护性和使用的灵活性。
16.2、本发明利用定位调节组件的结构配合，可按照预设的定位插杆与定位插孔的插合适配，对主动齿轮与从动多级齿轮啮合的距离进行调节与啮合，促使传动啮合结构调节的匹配率更佳，并通过导块与斜型导槽的滑动导向以及定位插杆和定位插孔的插合限位，让主动齿轮与从动多级齿轮和转杆旋转的转速更为稳定，滑动率小，无级变速的演示工作更加安定可靠，并且该结构简单，便于教学人员手动调节和使用，减少无级变速科普的操作流程和工作难度。
17.3、本发明通过角度转向机构的结构配合，可在演示作业时根据需求将橡胶吸盘座整体降下，促使橡胶吸盘座高于仓体的水平面并与物体吸附定位，此时便可自由旋转仓体带动无级变速机构结构整体进行角度调整，方便观测人员根据自身最佳的方位快速调整，进一步提高结构无级变速展示的观测成效，并与展开收纳机构的升降结构相互配合，可使该结构连同无级变速机构皆收拢于仓体内，从而便于操作人员携带拿取仓体使用，增加该展教设备使用的便捷性。
附图说明
18.图1为本发明的立体图；图2为本发明的主视剖视图；图3为本发明的侧视剖视图；图4为本发明的主视展开图；图5为本发明图1的a处放大图；图6为本发明图2的b处放大图；图7为本发明图2的c处放大图；图8为本发明的主动齿轮和从动多级齿轮俯视图。
19.图中：1、仓体；11、观察窗；2、角度转向机构；21、安装槽；22、圆板；23、转轴；24、橡胶吸盘座；25、导向槽；26、内螺纹套块；27、铰接板；28、双向丝杆；29、伸缩导杆；210、摇杆；3、控制面板；4、无级变速机构；41、升降台；42、转杆；43、定位调节组件；431、密封帽；432、导块；433、定位插杆；434、斜型导槽；435、定位插孔；436、固定柱；437、斜型滑槽；438、连接块；44、盖板；45、连接臂；46、转盘；47、固定台；48、驱动电机；49、主动齿轮；410、从动多级齿轮；5、展开收纳机构；51、内螺纹管；52、螺杆；53、齿盘；54、外齿环；55、内齿环；56、滑块；57、环形滑槽；58、齿轮；59、伺服电机。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.请参阅图1-8，本发明公开一种机械传动无级变速科普互动展教设备，包括仓体1、角度转向机构2、控制面板3、无级变速机构4和展开收纳机构5。无级变速机构4和展开收纳机构5均设置于仓体1内，且展开收纳机构5动力输出端与无级变速机构4连接，用于将无级变速机构4在仓体1升降，控制面板3用于控制展开收纳机构5工作、控制无级变速机构4的驱动电机48工作等。角度转向机构2用于控制整个仓体1进行升降，并能依据角度转向机构2进行360度旋转。
22.无级变速机构4分别包括升降台41、转杆42、定位调节组件统43、盖板44、连接臂45、转盘46、固定台47、驱动电机48、主动齿轮49和从动多级齿轮410，升降台41顶部的两侧固接有固定台47，两组固定台47的内侧套设有转杆42，转杆42外侧的两侧固接有转盘46，转杆42外侧的中间位置处固接有从动多级齿轮410，驱动电机48的输出端设有主动齿轮49，从动多级齿轮410与主动齿轮49相互啮合，从动多级齿轮410由多组长度不同半径的齿盘组合而成，升降台41的两端固接有连接臂45，且连接臂45与盖板44固接。盖板44上还设置有定位调节组件43，定位调节组件43用于调节主动齿轮49分别与从动多级齿轮410中的若干个齿盘啮合。
23.定位调节组件43分别包括密封帽431、导块432、定位插杆433、斜型导槽434、定位插孔435和固定柱436，固定柱436与驱动电机48固接，固定柱436的顶部套设有密封帽431，固定柱436外侧的顶部设有导块432，盖板44内部的中间位置处开设有斜型导槽434，密封帽431外侧的两侧固接有定位插杆433，盖板44顶部靠近斜型导槽434的两侧对称排设有定位插孔435。导块432带动固定柱436在斜型导槽434内移动过程中，定位插杆433能够依次插入对称排设的定位插孔435内且插入不同的定位插孔435内时，主动齿轮49和从动多级齿轮410中的多个齿盘分别啮合。
24.导块432的两侧设有滑轮，且滑轮与斜型导槽434滑动适配，两组定位插杆433与定位插孔435插合适配，促使导块432在滑轮和斜型导槽434的配合下稳定移动，并在定位插杆433与定位插孔435的插合定位下使无级变速的调整结构快速定位。
25.升降台41顶部的中间位置处设有斜型滑槽437，且斜型滑槽437的内侧设有滑动配合的连接块438，而连接块438与驱动电机48固接，促使驱动电机48移动的导向性和稳定性更佳，从动多级齿轮410由多组长度不同半径的齿盘组合而成，从而通过从动多级齿轮410不同直径的齿轮与主动齿轮49啮合进行无级变速工作。
26.展开收纳机构5包括动力输出机构、升降台升降机构，动力输出机构的输出端与升降台升降机构连接，升降台升降机构设置于升降台41下方，用于控制升降台41的升降。升降台升降机构包括内螺纹管51、螺杆52，动力输出机构包括齿盘53、外齿环54、内齿环55、滑块56、环形滑槽57、齿轮58和伺服电机59，仓体1内部底部的两侧套设有螺杆52，两组螺杆52的外侧设有相互适配的内螺纹管51，两组螺杆52外侧的底部设有齿盘53，仓体1内侧底部的边缘处固接有环形滑槽57，环形滑槽57的内侧对称设有滑块56，两组滑块56相互靠近的一侧固接有内齿环55，且内齿环55与齿盘53相互啮合，内齿环55顶部的边缘处固接有外齿环54，仓体1内部一侧的底部固接有伺服电机59，伺服电机59的输出端设有齿轮58，且齿轮58与外齿环54相互啮合。
27.伺服电机59的顶部设有连接台，且连接台的顶部设有蓄电池，提高部件安装的稳定性，便于将电能集中蓄电池，方便后续进行供电，易于携带，两组螺杆52的底部设有轴承座，且轴承座与仓体1固接，可通过轴承座的连接配合促使螺杆52得以旋转。
28.角度转向机构2分别包括安装槽21、圆板22、转轴23、橡胶吸盘座24、导向槽25、内螺纹套块26、铰接板27和双向丝杆28，安装槽21固接于仓体1内部底部的中间位置处，安装槽21内部的一端套设有双向丝杆28，双向丝杆28的外侧对称设有相互适配的内螺纹套块26，两组内螺纹套块26的底部铰接有铰接板27，两组铰接板27的底部设有相互铰接的圆板22，圆板22底部的中间位置处固接有转轴23，转轴23的底部套设有橡胶吸盘座24，导向槽25为两组，两组导向槽25与仓体1固接。
29.橡胶吸盘座24顶部的中间位置处设有轴承，转轴23与轴承套设连接，两组导向槽25由导向滑槽和导向块组合而成，圆板22与导向块固接。
30.安装槽21的两侧设有伸缩导杆，且伸缩导杆与圆板22固接，增加圆板22升降的导向性，圆板22顶部的中间位置处设有铰接座，且铰接座与铰接板27相互铰接，可通过铰接座和两组铰接板27的活动配合使结构进行升降。
31.上述结构的仓体1由圆柱状结构组成，仓体1两侧的顶部设有观察窗11，且观察窗11与转盘46位置对应，可使无级变速结构在装置内进行模拟实验以及观测，仓体1的两端对称设有提手，仓体1正面一端的中间位置处开设有通孔，且通孔的内侧套设有与双向丝杆28固接的摇杆210，便于旋转摇杆210带动双向丝杆28旋转，仓体1的顶部开设有通口，且通口与盖板44相互适配，仓体1底部的中间位置处设有凹槽，角度转向机构2位于凹槽内安置，升降台41底部的两侧与内螺纹管51顶部固接，升降台41底部的两端设有伸缩导管，且伸缩导管与仓体1内部底部的两端固接。
32.两组转盘46相互远离的一侧均匀排设有钢珠，盖板44底部的两侧设有挂环，且挂环与钢珠相互对应，可利用挂环提供转盘46旋转的钢珠形成参照物体系，从而使观测人员更容易的感知转盘46无级变速的过程，提高无级变速科普成效。
33.如图1-4所示，当设备使用时，可通过手动旋转摇杆210，进而旋转双向丝杆28迫使两组内螺纹套块26相互靠近移动，从而使内螺纹套块26带动铰接板27和圆板22活动下降，随着圆板22的下降可在导向槽25进行限位移动，促使圆板22带动转轴23及橡胶吸盘座24展出仓体1内，从而使橡胶吸盘座24与桌面物体等进行吸合定位，此时便可直接拉动仓体1在转轴23与橡胶吸盘座24的旋转配合下呈环形移动，即可根据观测人员的需求快速调整无级变速结构的角度，便于操作人员进行观察。
34.如图5和图7所示，在操作人员滑动固定柱436时，可将定位结构的密封帽431和定位插杆433拔出定位插孔435内，此时便可拉动固定柱436带动导块432在斜型导槽434内滑动，进而带动驱动电机48和主动齿轮49进行位置调节，当调节指定位置后，可再次将密封帽431带动定位插杆433插入预制的定位插孔435内进行插合定位，从而保证驱动电机48与主动齿轮49调节的稳定性，提高无级变速机构运作的安定性。
35.工作原理：当装设备使用时，可通过控制面板3启动伺服电机59，利用伺服电机59的启动带动齿轮58旋转与外齿环54相互啮合，随着外齿环54的啮合旋转可带动相连接的内齿环55在滑块56与环形滑槽57的导向配合下旋转，接着通过内齿环55带动两组相互啮合的齿盘53迫使两组螺杆52转动，此时便可在螺杆52的转动下促使两组内螺纹管51上升，然后
通过内螺纹管51将升降台41和连接臂45以及盖板44整体框架顶出仓体1内，从而将无级变速机构4完整展出。
36.其次，在无级变速机构4的主体结构展出仓体1的外部时，可利用驱动电机48的启动带动主动齿轮49与从动多级齿轮410相互啮合，迫使从动多级齿轮410带动转杆42和转盘46旋转，在需要进行无级变速演示时，可手动拉动固定柱436带动导块432在斜型导槽434内滑动移动，促使固定柱436带动驱动电机48和主动齿轮49呈弦切面移动，进而调节主动齿轮49与从动多级齿轮410啮合的距离，此时便可利用主动齿轮49与不同直径大小的从动多级齿轮410调节转变，从而改变转盘46的转速，模拟出无级变速的过程并进行展示和科普。
37.最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。