本实用新型专利技术涉及一种内摆线轨迹演示装置。该演示装置包括分别固设在支架上的定圆齿轮和副旋转轴，副旋转轴的轴身上可转动地套设有与支架固定联接的副轴承座；副旋转轴的伸出在副轴承座上部的端头处可转动地设有转动部件，所述转动部件上设置有与定圆齿轮构成内啮合的动圆齿轮，所述转动部件与所述动圆齿轮构成转动配合，所述动圆齿轮上固设有画笔，该演示装置还包括罩设在所述画笔上侧用于显示画笔轨迹的透明罩；该演示装置还包括用于驱动所述副旋转轴转动的驱动装置，所述驱动装置通过驱动所述副旋转轴旋转而带动动圆齿轮绕定圆齿轮公转和自转。本实用新型专利技术能让参观者或学习者更加直观的感受到内摆线的形成和轨迹，并且适合长期的科普和教学使用。
【技术实现步骤摘要】
内摆线轨迹演示装置
本技术涉及一种内摆线轨迹演示装置，主要用于科普教育和教学实践活动。
技术介绍
摆线是数学中众多的迷人曲线之一，内摆线指的是一个动圆内切于一个定圆作无滑动的滚动，动圆圆周上一个定点的轨迹。它与摆线相当，但是它不是在线上做纯滚动的圆，而是在大圆内表面做纯滚动的圆。物理学中的物体运动方程，在数学上就是参数方程。参数方程对于解决实际问题具有重要意义。摆线是一类十分重要的曲线，可以分为平摆线、圆摆线、渐开线三大类。我们常见的大部分曲线都可以看成是摆线的特例，如星形线、心脏线、阿基米德螺线、玫瑰线等等。摆线也是很有用的一类曲线，如最速降线就是平摆线；工厂中常用的齿轮通常是渐开线或圆摆线；公共汽车的两折门利用了星形线的原理。再如像收割机、翻土机等许多农业机械和工厂中的车床等，大都采用的是摆线原理。而且，摆线在天文中也有重要应用，行星相对地球的轨迹、月亮相对太阳的轨迹都可以看作是摆线。在教学过程中，通常教师都要在参数方程说明摆线，并在黑板上通过绘制摆线，尽力地描述摆线的形成和轨迹，由于摆线的轨迹非常多，形状差异较大，无法通过简单的绘制加以描述，造成了直观教学的困难。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足之处，本技术要解决的技术问题是提供一种内摆线轨迹演示装置，能让参观者或学习者更加直观的感受到内摆线的形成和轨迹，并且适合长期的科普和教学使用。为了实现上述目的，本技术通过以下技术方案实现：一种外摆线轨迹演示装置，该演示装置包括支架以及分别固设在支架上的定圆齿轮和副旋转轴，所述副旋转轴的轴身上套设有与支架固定联接并与所述副旋转轴构成转动配合的副轴承座；所述副旋转轴的伸出在副轴承座上部的端头处可转动地设有转动部件，所述转动部件上设置有与所述定圆齿轮构成内啮合的动圆齿轮，所述转动部件与所述动圆齿轮构成转动配合，所述动圆齿轮上固设有与动圆齿轮偏心设置的画笔，该演示装置还包括罩设在所述画笔上侧用于显示画笔轨迹的透明罩；该演示装置还包括用于驱动所述副旋转轴转动的驱动装置，所述驱动装置通过驱动所述副旋转轴旋转而带动动圆齿轮绕定圆齿轮公转和自转。优选的，所述定圆齿轮的半径与动圆齿轮的半径之比可调。优选的，所述转动部件为圆盘，所述动圆齿轮包括动圆齿轮轴，所述动圆齿轮轴插设在轴承中，所述轴承的外侧设置有固定在圆盘上的动圆齿轮轴承座。优选的，该演示装置还包括设置在支架上的台面板，所述定圆齿轮固设在所述台面板上；所述副旋转轴穿过所述台面板与所述转动部件相连接；所述台面板与所述透明罩构成一个封闭的空间。优选的，所述的画笔可以是白板笔或发光笔；所述透明罩采用亚克力或玻璃制作；当画笔采用白板笔时，白板笔笔尖与所述透明罩顶部接触；当画笔采用发光笔时，发光笔笔尖与所述透明罩顶部有1-2mm的间隙。进一步优选的，当画笔采用发光笔时，所述透明罩顶部涂覆长余辉发光材料，或者所述透明罩采用调光玻璃制作。优选的，所述驱动装置包括便于人手抓握的手轮，所述手轮设置在台面板的上部，且手轮套设固定在旋转主轴上，所述旋转主轴穿过台面板与副旋转轴通过传动机构相联接。作为传动机构的第一种优选方案，所述传动机构为皮带传动机构，由主皮带轮、皮带以及副皮带轮构成；所述主皮带轮固定安装在旋转主轴上，所述副皮带轮固定安装在副旋转轴上，所述主皮带轮通过皮带驱动副皮带轮转动。作为传动机构的第二种优选方案，所述传动机构为齿轮传动机构，由主齿轮、过渡齿轮以及副齿轮构成；所述主齿轮固定安装在旋转主轴上，所述副齿轮固定安装在副旋转轴上，所述主齿轮通过过渡齿轮驱动副齿轮转动。作为传动机构的第三种优选方案，所述传动机构由发电机、导线以及电动机构成；所述发电机与旋转主轴底部固定连接，所述电动机与副旋转轴固定连接，所述发电机经由导线将电传输至电动机并驱使电动机旋转。本技术的有益效果在于：1)、本技术采用由彼此内啮合的定圆齿轮(内齿轮)和动圆齿轮(外齿轮)所构成的一对齿轮，模拟了一个动圆沿着一个定圆在定圆内作无滑动的滚动的情况，并通过设置在动圆齿轮上的画笔，描述了动圆周上一定点的轨迹。由于采用了透明罩，因此观众可以清晰地观察到内摆线的形成过程，并且通过动圆齿轮上的画笔和透明罩配合，记录了内摆线的形成过程和轨迹，从而大大促进了参观者或学习者对内摆线的形成和轨迹的认知。2)、在操作过程中，参观者或学习者通过摇动手轮增加了该装置演示过程中的互动性和趣味性，可以实现人为的控制转速的快慢和周期，大大提高了科普和教学质量，使参观者或学习者能够实现自我“画出”内摆线，并体验内摆线的形成过程。3)通过在圆盘上的径向不同尺寸处开孔，可以根据需要放置直径不同的动圆齿轮，所述动圆齿轮可以根据直径的大小(此时定圆齿轮和动圆齿轮半径比例或直径比例也大小不同)画出不同的内摆线轨迹。4)、本演示装置中的画笔有多种选择，比如可以采用白板笔直接在透明罩顶部画出内摆线，当然画笔也可以采用发光笔。当本演示装置中的画笔采用发光笔，同时透明罩顶部涂覆长余辉发光材料时，由于长余辉发光材料其本质上是一种光致发光材料，又被称为蓄光型发光材料、夜光材料，因此，此时透明罩不但可以显示内摆线的形成过程和轨迹，并且可以通过长余辉发光材料的选择，将内摆线的轨迹在适当的时间内消失(复原)，从而实现在适当的时间内反复显示的技术效果。当画笔采用发光笔和透明罩顶部采用调光玻璃(即通电玻璃)材料制作时，参观者或学习者首先看到的是发光笔光点的轨迹，在调光玻璃通电变成透明时，才能看到内部机构，可以激发参观者或学习者对内摆线形成的探究欲望。5)、本技术设有活动连接的有机玻璃或玻璃材料制作的透明罩，可根据使用需要打开或关闭有透明罩，在演示过程中，透明罩与台面板构成一个内部可视的封闭空间，降低了外界的干扰，为科普和教学成果提供了保证，同时也发挥了长期放置时的防尘作用。6)、本技术由人力驱动，发光笔可采用LED光源和充电电池，可根据实际需要在各种条件和不同场所进行演示，符合目前节能减排的社会需要，并且结构简单，操作方便，易于维护，降低了使用和维护费用，适合于长期的科普和教学使用。附图说明图1为本技术手摇式皮带传动结构示意图；图2为本技术手摇式齿轮传动结构示意图；图3为本技术手摇式发电机驱动构示意图；图4为图1、2、3中的局部放大图；图5为本技术圆盘的俯视图。图中标记符号的含义如下：1-手轮2-旋转主轴3-主轴承座4a-主皮带轮4b-主齿轮4c-发电机5a-皮带5b-过渡齿轮5c-导线6a-副皮带轮6b-副齿轮6c-电动机7-副旋转轴8-副轴承座9-支架10-台面板11-定圆齿轮12-透明罩13-圆盘14-画笔15-画笔座16-动圆齿轮轴17-轴承18-动圆齿轮轴承座19-动圆齿轮具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1如图1所示，本实施例为一种皮带传动的手摇式内摆线轨迹演示装置。该装置包括设置在支架9上的台面板10，在台面板10的上侧设有圆盘13和定圆齿轮11，所述圆盘13支撑固定在副旋转轴7上，所述副旋转轴7可转动地支撑固定在副轴承座8上，所述副轴承座8固定在所述支架9本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内摆线轨迹演示装置，其特征在于，该演示装置包括支架(9)以及分别固设在支架(9)上的定圆齿轮(11)和副旋转轴(7)，所述副旋转轴(7)的轴身上套设有与支架(9)固定联接并与所述副旋转轴(7)构成转动配合的副轴承座(8)；所述副旋转轴(7)的伸出在副轴承座(8)上部的端头处可转动地设有转动部件，所述转动部件上设置有与所述定圆齿轮(11)构成内啮合的动圆齿轮(19)，所述转动部件与所述动圆齿轮(19)构成转动配合，所述动圆齿轮(19)上固设有与动圆齿轮(19)偏心设置的画笔(14)，该演示装置还包括罩设在所述画笔(14)上侧用于显示画笔轨迹的透明罩(12)；该演示装置还包括用于驱动所述副旋转轴(7)转动的驱动装置，所述驱动装置通过驱动所述副旋转轴(7)旋转而带动动圆齿轮(19)绕定圆齿轮(11)公转和自转。
【技术特征摘要】
1.一种内摆线轨迹演示装置，其特征在于，该演示装置包括支架(9)以及分别固设在支架(9)上的定圆齿轮(11)和副旋转轴(7)，所述副旋转轴(7)的轴身上套设有与支架(9)固定联接并与所述副旋转轴(7)构成转动配合的副轴承座(8)；所述副旋转轴(7)的伸出在副轴承座(8)上部的端头处可转动地设有转动部件，所述转动部件上设置有与所述定圆齿轮(11)构成内啮合的动圆齿轮(19)，所述转动部件与所述动圆齿轮(19)构成转动配合，所述动圆齿轮(19)上固设有与动圆齿轮(19)偏心设置的画笔(14)，该演示装置还包括罩设在所述画笔(14)上侧用于显示画笔轨迹的透明罩(12)；该演示装置还包括用于驱动所述副旋转轴(7)转动的驱动装置，所述驱动装置通过驱动所述副旋转轴(7)旋转而带动动圆齿轮(19)绕定圆齿轮(11)公转和自转。2.根据权利要求1所述的一种内摆线轨迹演示装置，其特征在于：所述定圆齿轮(11)的半径与动圆齿轮(19)的半径之比可调。3.根据权利要求1所述的一种内摆线轨迹演示装置，其特征在于：所述转动部件为圆盘(13)，所述动圆齿轮(19)包括动圆齿轮轴(16)，所述动圆齿轮轴(16)插设在轴承(17)中，所述轴承(17)的外侧设置有固定在圆盘(13)上的动圆齿轮轴承座(18)。4.根据权利要求1所述的一种内摆线轨迹演示装置，其特征在于：该演示装置还包括设置在支架(9)上的台面板(10)，所述定圆齿轮(11)固设在所述台面板(10)上；所述副旋转轴(7)穿过所述台面板(10)与所述转动部件相连接；所述台面板(10)与所述透明罩(12)构成一个封闭的空间。5.根据权利要求1所述的一种内摆线轨迹演示装置，其特征在于：所述的画笔(14)是白板笔或发光笔；所述透明罩(12)采用亚克力或玻...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪先亮，李小瓯，仝文浩，方猛，李瑞敏，张爱群，冯帅将，吉胜旺，刘卫庄，李春，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34
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