專利名稱：多功能三球儀的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及天文教學(xué)演示儀器，具體地說是涉及演示地球、月球和太陽這三個(gè)星球在空間運(yùn)行時(shí)的軌道以及它們與天球上其他天體之間相互位置關(guān)系的儀器。
二背景技術(shù)：
三球儀能演示日食、月食的發(fā)生、月相變化、四季成因、太陽的運(yùn)動(dòng)以及黃道、赤道、白道等諸多天文現(xiàn)象和天文原理，是進(jìn)行天文直觀教學(xué)和演示的教學(xué)儀器。以往的三球儀大部分采用軸向齒輪傳動(dòng)方式，少數(shù)采用皮帶傳動(dòng)，由三組齒輪或三組皮帶分別帶動(dòng)太陽、月亮和地球運(yùn)動(dòng)，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易引起故障，且不易維修，因而常常造成儀器不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，成為無法演示的擺設(shè)(據(jù)了解，許多學(xué)校所購的三球儀都因這個(gè)問題而在不太長的時(shí)間內(nèi)變成廢物)。另外，以往的三球儀模擬的月亮運(yùn)動(dòng)不真實(shí)，與自然界月亮的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相去甚遠(yuǎn)，而且功能單一，如要演示任一時(shí)刻三球在天球上的位置以及眾多星座在天球上的分布等，實(shí)屬無能為力。由于三球脫離了天球而獨(dú)立存在，因而所演示出的運(yùn)動(dòng)較為抽象，給人的印象也比較模糊，往往看過三球儀表演的人們搞不清太陽在天球上是如何運(yùn)行的，以及黃道、赤道、白道交角與變化等基本問題。由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜與功能的單一，因而嚴(yán)重影響了該儀器的推廣應(yīng)用。
三
發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以往三球儀存在的不足，重新設(shè)計(jì)提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，真實(shí)性強(qiáng)、功能多樣的三球儀。
2、技術(shù)方案本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的多功能三球儀是由底座20、球形外殼14、中軸18、平衡機(jī)構(gòu)17、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21、曲軸10、太陽1、地球4和月亮2等部件構(gòu)成，其特征是球形外殼14由上下兩個(gè)半球合并組成，并固定在底座20上，空心中軸18穿過外殼14，平衡機(jī)構(gòu)17、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21，緊固在底座20上。中軸頂端裝有太陽模型1，并與中軸內(nèi)的電源相連接，通電后可使太陽發(fā)光。球形外殼部分內(nèi)壁上繪制了黃道、赤道和黃道帶附近的恒星、星座及中國古代的四象、二十八宿等圖案，是天球的象征；平衡機(jī)構(gòu)17由地軸指向保持器11、同步帶12、月相盤支撐9、月相盤3，太陽位置指示器和移動(dòng)手柄16所組成。同步帶12的一端與中軸18相連，另一端與地軸指向保持器11連接。太陽位置指示器與手柄是合二為一的結(jié)構(gòu)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21由圓盤(示意黃道面)13和一根傳動(dòng)皮帶8構(gòu)成。傳動(dòng)皮帶8的一端鑲嵌在圓盤(示意黃道面)圓周邊緣的凹槽中，另一端與曲軸上的月球運(yùn)行器7相連接；曲軸10的下端與地軸指向保持器11連接，曲軸上裝有月球運(yùn)行器7、地月傳動(dòng)器6、地球自轉(zhuǎn)器(地軸)5，在地軸頂端安裝地球模型4、月球運(yùn)行器7上安裝著月球模型2。轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(示意黃道面)13，使傳動(dòng)皮帶8帶動(dòng)曲軸上的月球運(yùn)行器7，再帶動(dòng)月球2圍繞地球4轉(zhuǎn)動(dòng)，在地月傳動(dòng)器6上裝有地月傳動(dòng)器主動(dòng)齒輪(或摩擦輪)24、并與過橋齒輪(或摩擦輪)23相連，再與地軸齒輪(或摩擦輪)22連接。當(dāng)月球運(yùn)行器7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使地月傳動(dòng)器主動(dòng)齒輪24帶動(dòng)過橋齒輪23轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)地軸齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使地軸5帶動(dòng)地球4作自轉(zhuǎn)運(yùn)行。太陽指示器與手柄16合二為一，其中太陽指示器用以指示太陽在恒星中的位置，手柄用來推動(dòng)整個(gè)三球儀的運(yùn)行。當(dāng)用手推動(dòng)手柄16使地球4圍繞太陽1作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過同步帶12帶動(dòng)地軸指向保持器11，使曲軸10以與平衡機(jī)構(gòu)17相同的角速度作反向的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而保證地軸5在空間的指向恒定不變。上述所有這些旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輪的直徑比，均按計(jì)算好的速比(月亮相對(duì)于地球29.53∶1，地球相對(duì)于太陽365.25∶1)進(jìn)行加工制作，因此能相當(dāng)準(zhǔn)確地模擬出日、地、月三球運(yùn)動(dòng)的真實(shí)情況。多功能三球儀外觀呈球形，在這個(gè)代表天球的球形透明外殼的部分內(nèi)壁用彩色繪制出黃道、赤道和黃道帶附近的恒星、星座及中國古代的四象、二十八宿等圖案，使它又兼具天球儀的標(biāo)示功能。當(dāng)推動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，手柄上的太陽位置指示器則能形象地指示出太陽任意時(shí)刻在黃道上位置。月相盤3則能直觀地指示出任一時(shí)刻月球的相位。
本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)在于曲軸10和地軸指向保持器11的創(chuàng)新以及與天球儀的有機(jī)結(jié)合，才使得本儀器僅用一根傳動(dòng)皮帶作為傳遞動(dòng)力來帶動(dòng)整個(gè)三球儀的運(yùn)行；用一根同步帶來保持地球自轉(zhuǎn)器(地軸)5在空間的指向恒定不變；用三個(gè)齒輪(地軸齒輪22、過橋齒輪23和地月傳動(dòng)器主動(dòng)齒輪24)帶動(dòng)地球自轉(zhuǎn)。此外，由于將傳統(tǒng)的天球儀的部分標(biāo)示功能引入了本儀器，使得本儀器還具有天球儀的某些展示功能，并且還能形象地指示出任意時(shí)刻太陽在恒星空間的位置；月相盤則能直觀地標(biāo)志出月球在任意時(shí)刻的相位。由于多功能三球儀拋棄了復(fù)雜且易損難修的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使本實(shí)用新型以極為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來模擬出日、地、月三者間相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，能較為真實(shí)地展示月球相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)、地球相對(duì)于太陽的運(yùn)動(dòng)、月球的軌道和傾角及其變化、日食和月食的發(fā)生、月相的變化、地球的四季變化、遠(yuǎn)日點(diǎn)和近日點(diǎn)等等天文現(xiàn)象。
3、有益效果本多功能三球儀非常巧妙地設(shè)計(jì)了曲軸與地軸指向保持器這兩個(gè)完全創(chuàng)新的機(jī)構(gòu)，使得原來十分繁雜的齒輪傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)變成了極其簡(jiǎn)化的兩根皮帶加兩個(gè)齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。全儀器僅用一根皮帶傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)整個(gè)儀器的運(yùn)行；用一根同步帶保持地球自轉(zhuǎn)軸的空間指向不變；用三個(gè)齒輪(地軸齒輪22、過橋齒輪23和地月傳動(dòng)器主動(dòng)齒輪24)帶動(dòng)地球自轉(zhuǎn)。此外，由于將傳統(tǒng)的天球儀作了某些改進(jìn)后加入了本儀器，使得本儀器還能具有天球儀的展示功能，并且還能形象地指示出任意時(shí)刻太陽在恒星空間的位置；月相盤則能直觀地標(biāo)志出月球在任意時(shí)刻的相位。由于多功能三球儀拋棄了復(fù)雜且易損難修的齒輪或皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使整個(gè)系統(tǒng)以極為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)了三球相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，不但降低了成本，而且因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠和功能的多樣使其大范圍推廣成為可能。
四

圖1多功能三球儀的結(jié)構(gòu)示意圖圖2地月傳動(dòng)示意圖五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述透明的球形外殼14由上下兩個(gè)半球組成，并緊固在底座20上，空心中軸18穿過球形外殼14、平衡機(jī)構(gòu)17、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21、并緊固在底座20上。中軸頂端裝有太陽模型1，并與中軸內(nèi)的電源相連接，通電后可使太陽發(fā)光；球形外殼的部分內(nèi)壁上用彩色繪制出黃道、赤道和黃道帶附近的恒星、星座及中國古代的四象、二十八宿等圖案，這是天球的象征；平衡機(jī)構(gòu)17的一端裝有地軸指向保持器11，并與同步帶12相連接，同步帶另一端與中軸連接。月相盤支撐9的上端裝有月相盤3，平衡機(jī)構(gòu)的另一端裝有太陽位置指示器與手柄16兩者合二為一，其中太陽指示器用以指示太陽在恒星中的位置，手柄用來推動(dòng)整個(gè)三球儀的運(yùn)行；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21由圓盤(示意黃道面)13和一根傳動(dòng)皮帶8構(gòu)成。傳動(dòng)皮帶8的一端鑲嵌在圓盤(示意黃道面)圓周邊緣的凹槽中，另一端與曲軸上的月球運(yùn)行器7相連接；曲軸10的下端與地軸指向保持器11連接，曲軸上裝有月球運(yùn)行器7、地月傳動(dòng)器6、地球自轉(zhuǎn)器(地軸)5，在地軸頂端安裝地球4、月球運(yùn)行器7上裝有月球2。轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(示意黃道面)13，使傳動(dòng)皮帶8帶動(dòng)曲軸上的月球運(yùn)行器7，再帶動(dòng)月球2圍繞地球4轉(zhuǎn)動(dòng)，地月傳動(dòng)器主動(dòng)齒輪24，帶動(dòng)過橋齒輪23，再帶動(dòng)地軸齒輪22，從而使地軸5帶動(dòng)地球4作自轉(zhuǎn)運(yùn)行。當(dāng)用手推動(dòng)手柄16，使地球4圍繞太陽1作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過同步帶12帶動(dòng)地軸指向保持器11，使曲軸10以與平衡機(jī)構(gòu)17相同的角速度作反向的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而保證地軸在空間的指向恒定不變。當(dāng)推動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，太陽位置指示器能形象地指示出太陽任意時(shí)刻在黃道上的位置。月相盤3則能直觀地指示出任一時(shí)刻月球的相位。上述這些旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輪的直徑比，均按計(jì)算好的速比(月亮相對(duì)于地球29.53∶1，地球相對(duì)于太陽365.25∶1)進(jìn)行加工制作，因此能相當(dāng)準(zhǔn)確地模擬出日、地、月三球運(yùn)動(dòng)的真實(shí)情況。
權(quán)利要求1.一種多功能三球儀，包括底座(20)、中軸(18)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)、太陽(1)、地球(4)、月球(2)，其特征在于(a)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)由圓盤(13)和一根傳動(dòng)皮帶(8)所構(gòu)成，通過一根傳動(dòng)皮帶(8)作為傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)整個(gè)儀器的運(yùn)行；圓盤的周邊呈凹槽形，傳動(dòng)皮帶(8)鑲嵌在凹槽中，傳動(dòng)皮帶的另一端與曲軸上的月球運(yùn)行器(7)相連接；(b)平衡機(jī)構(gòu)(17)上的同步帶(12)一端與中軸(18)連接，另一端與地軸指向保持器(11)相連，而地軸指向保持器(11)又與曲軸(10)相連，通過同步帶(12)帶動(dòng)地軸指向保持器(11)，使曲軸(10)以與平衡機(jī)構(gòu)(17)相同的角速度作反向的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而保證地軸(5)在空間的指向恒定不變；(c)曲軸(10)上裝有月球運(yùn)行器(7)、地月傳動(dòng)器(6)、地軸5，由傳動(dòng)皮帶(8)帶動(dòng)曲軸上的月球運(yùn)行器(7)，再帶動(dòng)月球(2)圍繞地球(4)轉(zhuǎn)動(dòng)；(d)球形外殼(14)由上下兩個(gè)半球合成，上半球透明外殼的部分內(nèi)壁上用彩色繪制了黃道、赤道和黃道帶附近的恒星、星座及中國古代的四象、二十八宿等圖案，象征著天球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能三球儀，其特征在于上述(b)中所述的平衡機(jī)構(gòu)(17)由地軸指向保持器(11)、同步帶(12)、月相盤支撐(9)、月相盤(3)、太陽位置指示器及手柄(16)所組成，同步帶(12)的一端與中軸(18)相連，另一端與地軸指向保持器(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能三球儀，其特征是在(c)中所述的地月傳動(dòng)器的上端裝有地月傳動(dòng)器主動(dòng)齒輪(24)與過橋齒輪(23)連接，再與地軸齒輪(22)相連接，然后與地軸(5)、地球(4)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能三球儀，其特征在于月相盤(3)固定安裝在月相盤支撐(9)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能三球儀，其特征在于太陽位置指示器及手柄(16)是合二為一的結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種多功能三球儀，由底座、外殼、中軸、平衡機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、曲軸和模擬的太陽、地球、月球等部件組成。全儀器僅用一根傳動(dòng)皮帶作為傳遞力來帶動(dòng)整個(gè)三球儀的運(yùn)行，用一根同步帶來保持地球自轉(zhuǎn)器(地軸)在空間的指向恒定不變，用三個(gè)齒輪帶動(dòng)地球自轉(zhuǎn)，本儀器還引入了傳統(tǒng)天球儀的部分標(biāo)示功能，并能形象地指示出任意時(shí)刻太陽在恒星空間的位置，月相盤能直觀地標(biāo)志出月球在任意時(shí)刻的相位，該儀器以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來模擬出日、地、月三者間相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，能較為真實(shí)地展示月球相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)，地球相對(duì)于太陽的運(yùn)動(dòng)，月球的軌道和傾角及其變化，日食和月食的發(fā)生，月相的變化，地球的四季變化，遠(yuǎn)日點(diǎn)和近日點(diǎn)等天文現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G09B27/06GK2658875SQ03278099
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者嚴(yán)家榮, 季國平 申請(qǐng)人:南京南大天尊電子有限公司