учебный прибор для демонстрации зубчатой передачи с помощью кодоскопа

Формула изобретения

Учебный прибор для демонстрации зубчатой передачи с помощью кодоскопа, содержащий корпус из прозрачного материала в виде пластин, приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, ведущее зубчатое колесо с внешней нарезкой зубьев и ведомое зубчатое колесо с внутренней нарезкой зубьев, закрепленные на осях, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен зубчатой парой внешнего зацепления, одно зубчатое колесо которой входит в зацепление с ведомым зубчатым колесом, при этом упомянутая зубчатая пара смонтирована на нижней пластине корпуса, ведущее зубчатое колесо - на приводном диске, а ведомое зубчатое колесо - на верхней пластине корпуса посредством дополнительного диска, жестко закрепленного на верхней плоскости ведомого зубчатого колеса, и оси, соединяющей дополнительный диск и верхнюю пластину с возможностью свободного вращения ведомого зубчатого колеса относительно верхней пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области учебно-наглядных пособий, использующихся в учебном процессе при изучении механики, физики, теории механизмов и машин и других дисциплин.

Известны учебные приборы для изучения зубчатого зацепления, входящие в перечень технических средств обучения и типового учебно-лабораторного оборудования /1/. Среди учебных приборов известны модель "Пара цилиндрических прямозубых колес с внешним зацеплением" и "Пара цилиндрических прямозубых колес с внутренним зацеплением". Модели зубчатых передач установлены на унифицированных массивных металлических подставках и состоят из ведущего и ведомого колес. В первой модели оба колеса имеют внешнюю нарезку зубьев, во второй модели - одно колесо имеет внешнюю нарезку зубьев, а другое - внутреннюю. Демонстрация видов зубчатой передачи осуществляется вращением ведущего колеса посредством рукоятки.

Недостатком известных устройств является их массивность и большая металлоемкость, сложность конструкции, большая трудоемкость изготовления и невозможность их использования при чтении лекций перед большой аудиторией, так как предназначены для индивидуального обучения учащихся.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для демонстрации работы плоских механизмов с помощью эпидиаскопа (кодоскопа) /2/.

Устройство имеет корпус в виде трех и более пластин из прозрачного органического стекла, причем в пространстве между средней и нижней пластинами расположен приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, а между средней и верхней пластинами располагаются звенья модели плоского механизма, в том числе и механизма зубчатой передачи. Передача вращательного момента от приводного диска к зубчатому колесу осуществляется с помощью многоступенчатой квадратно-цилиндрической оси.

Известное устройство может быть использовано для демонстрации зубчатой передачи внешнего зацепления и зубчатой передачи внутреннего зацепления по отдельности, для чего требуется иметь два прибора. Это обстоятельство приводит к расширению парка моделей и непроизводительному расходу материалов при их изготовлении. Кроме того недостатком известных моделей является многогоэтажность конструкции и значительная их высота, что в некоторых случаях приводит к нечеткому изображению механизмов на экране из-за плохой фокусировки светового потока.

Предлагаемое изобретение направлено на унификацию учебного прибора для демонстрации зубчатой передачи, расширение его демонстрационных возможностей, упрощение его конструкции и повышение эффективности использования в учебном процессе.

Задача решена тем, что учебный прибор для демонстрации зубчатой передачи, содержащий корпус из прозрачного материала в виде пластин, приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, ведущее зубчатое колесо с внешней нарезкой зубьев и ведомое зубчатое колесо с внутренней нарезкой зубьев, закрепленные на осях, дополнительно снабжен зубчатой парой внешнего зацепления, одно зубчатое колесо которой входит в зацепление с ведомым зубчатым колесом, при этом упомянутая зубчатая пара смонтирована на нижней пластине корпуса, ведущее зубчатое колесо - на приводном диске, а ведомое зубчатое колесо - на верхней пластине корпуса посредством дополнительного диска, жестко закрепленного на верхней плоскости ведомого колеса, и оси, соединяющей дополнительный диск и верхнюю пластину с возможностью свободного вращения ведомого зубчатого колеса относительно верхней пластины.

Устройство учебного прибора иллюстрируется чертежом,на котором изображен учебный прибор в двух проекциях - вид спереди и вид сверху.

Учебный прибор полностью выполнен из прозрачного цветного органического стекла. Звенья механизма имеют разные цвета. Корпус выполнен из бесцветного стекла. Все устройство размещено в корпусе, состоящем из нижней 1 и верхней 2 пластин, скрепленных винтами 3. Между пластинами 1 и 2 имеются прокладки 4, регулирующие высоту расположения пластин и обеспечивающие необходимые зазоры между звеньями для их свободного вращения.

На нижней пластине 1 смонтирован приводной диск 5, сегмент которого выступает за пределы пластин с целью обеспечения ручного или электрического привода механизма. Приводной диск закреплен на оси 6, имеющей квадратно-цилиндрическую форму. На приводном диске 5 смонтировано ведущее зубчатое колесо 7 с внешней нарезкой зубьев. Они оба "посажены" на ось с натягом для обеспечения передачи вращательного момента и исключения выпадения оси из корпуса прибора.

Ведомое зубчатое колесо 8 снабжено дополнительным диском 9, жестко закрепленным на его верхней плоскости с помощью штырей 10, впаянных в обе детали. Ведомое зубчатое колесо 8 с дополнительным диском 9 с помощью оси 11 скреплено с верхней пластиной 2 корпуса с зазором с тем, чтобы обеспечивалась возможность свободного вращения ведомого зубчатого колеса 8 относительно верхней пластины. Ведущее зубчатое колесо 7 входит в зацепление с ведомым зубчатым колесом 8. Эта пара демонстрирует зубчатую передачу внутреннего зацепления.

На нижней пластине 1 корпуса на осях 12 и 13, впаянных в пластину, смонтирована зубчатая пара внешнего зацепления, одно зубчатое колесо 14 которой входит в зацепление с ведомым зубчатым колесом 8, а другое зубчатое колесо 15 входит в зацепление с зубчатым колесом 14. Эта пара демонстрирует зубчатую передачу внешнего зацепления.

Учебный прибор работает следующим образом. При вращении приводного диска 5 ведущее зубчатое колесо 7 передает вращательный момент ведомому зубчатому колесу 8 и оно начинает вращаться на оси 11, демонстрируя работу зубчатой передачи внутреннего зацепления.

Ведомое зубчатое колесо 8 одновременно с этим связано с зубчатым колесом 14 и вращает его. Зубчатое колесо 14 передает вращательное движение зубчатому колесу 15, демонстрируя при этом зубчатую передачу внешнего зацепления.

Таким образом, конструкция прибора позволяет обеспечить одновременный показ двух основных видов зубчатой передачи - передачи внешнего и внутреннего зацепления.

Использование прибора в учебном процессе сводится к следующему. Сначала учащимся показывается прибор, его устройство и работа. Далее прибор кладется на стол кодоскопа и на экране демонстрируется цветная, наглядная и эффектная статическая "картинка" прибора, по которой изучается устройство зубчатых передач. Далее механизм приводят в движение (вручную или электроприводом) и по динамической "картинке" изучается работа механизма и взаимодействие звеньев друг с другом.

Предлагаемый учебный прибор по сравнению с прототипом и аналогами обладает следующими преимуществами:

1). Введение в конструкцию дополнительной зубчатой передачи внешнего зацепления позволяет унифицировать два отдельных различных прибора для демонстрации внешнего и внутреннего зацепления и расширить их демонстрационные возможности.

2). Закрепление ведущего зубчатого колеса 7 непосредственно на приводном диске 5 и закрепление ведомого зубчатого колеса 8 на верхней пластине корпуса обеспечивает возможность устранения из конструкции промежуточной пластины, разделяющей приводной диск и звенья механизма, что позволяет значительно уменьшить высоту прибора и расход материала.

3). Уменьшение высоты прибора позволяет повысить четкость изображения на экране за счет лучшей фокусировки светового потока.

4). Повышается эффективность использования прибора в учебном процессе за счет расширения его демонстрационных возможностей, одновременного показа двух видов зубчатой передачи и более четкого изображения на экране.

5). Прибор проще по конструкции, содержит меньшее количество деталей (чем два прибора по отдельности), прост в изготовлении и обслуживании.

По предлагаемому изобретению проведены конструкторские работы и предварительные испытания, которые дали положительные результаты. Намечено изготавливать учебный прибор в рамках программы "Учебная техника" для распространения в учебных заведениях.

Источники информации

1). Юденич В.В. Технические средства обучения и типовое учебно-лабораторное оборудование. М.: Высшая школа, 1974.

2). АС СССР № 341071. Устройство для демонстрации работы плоских механизмов с помощью эпидиаскопа. М. кл. G 09 B 1/22, 1972.