[發明專利]一種雙輪盤陀螺進動演示裝置

在審

• 申請號: 202010524841.8
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111524441A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 楊建新;曹宇軒;于濟川;孫成愷;錢軼凡;李家聰;劉瑩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種雙輪盤陀螺進動演示裝置，包括：輸入部分，包括手輪，手輪的手輪軸將動力傳遞至小同步帶輪；傳動部分，包括主軸，主軸上有與小同步帶輪通過同步帶傳遞動力的大同步帶輪；展示部分，包括外環，外環的底部外側與主軸的最上端連接，外環通過內外環連接軸連接內環，內環能夠沿內外環連接軸旋轉，兩個對稱的轉盤套筒的一端固定在內環內壁，另一端分別連接有一個轉盤，兩個轉盤通過轉盤連接軸連接，每個轉盤套筒中設置有一個電機，每個電機的聯軸器驅動一個轉盤自轉。本發明可生動形象地演示旋轉陀螺的進動現象及其有關性質，并通過多種陀螺自轉模式充分展示進動現象產生的原理。

技術領域

本發明屬于教學演示實驗儀器等技術領域，特別涉及一種雙輪盤陀螺進動演示裝置，適用于陀螺進動原理的展示。

背景技術

陀螺進動現象是一個重要的物理現象，以陀螺進動現象為基本原理的陀螺儀在定位與導航系統有著重要的應用。為了使學習者能夠理解進動現象的穩定特性和進動現象產生的原理，許多應用于科普和教學的陀螺進動現象演示裝置被發明出來，其中已經授權、公開的專利包括《一種陀螺進動演示儀》(申請號：201420391706.0公告號：CN203931278U)、《一種陀螺特性演示裝置》(申請號：201410221836.4公告號：CN103971564A)、《一種可調穩定性和運動軌跡的陀螺》(申請號：201510303856.0公告號：CN104857719A)等。目前已經發明出的進動演示裝置大多仿照經典的兩自由度陀螺儀結構，只有一個自轉陀螺，雖然能夠明顯地演示進動現象，但難以清楚地說明進動現象產生的原因。此外，這些進動演示裝置往往結構復雜卻功能單一，不能實現陀螺轉速的精確控制，也缺乏與觀眾互動演示的接口。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種雙輪盤陀螺進動演示裝置，可生動形象地演示旋轉陀螺的進動現象及其有關性質，并通過多種陀螺自轉模式充分展示進動現象產生的原理。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種雙輪盤陀螺進動演示裝置，包括：

輸入部分，包括手輪1，手輪1的手輪軸將動力傳遞至小同步帶輪9；

傳動部分，包括主軸18，主軸18上有與小同步帶輪9通過同步帶40傳遞動力的大同步帶輪39；

展示部分，包括外環17，外環17的底部外側與主軸18的最上端連接，外環17通過內外環連接軸12連接內環14，內環14能夠沿內外環連接軸12旋轉，兩個對稱的轉盤套筒31的一端固定在內環14內壁，另一端分別連接有一個轉盤36，兩個轉盤36通過轉盤連接軸38連接，每個轉盤套筒31中設置有一個電機32，每個電機32的聯軸器33驅動一個轉盤36自轉。

更具體地，所述手輪1的手輪軸底部通過平鍵與單向離合器5的內圈相連，單向離合器5的外圈通過平鍵與同步帶輪軸6相連，以實現單向傳動，同步帶輪軸6通過鍵連接小同步帶輪9。

更具體地，所述手輪1的手輪軸外套有用于定位的手輪軸套3，手輪1下方有固定在桌面13上的墊板2，墊板2下方連接手輪承力圓柱4，同步帶輪軸6通過深溝球軸承7與手輪下方底盤8連接，手輪下方底盤8通過螺釘連在手輪承力圓柱4上，對輸入部分的裝配體進行豎直方向定位。

更具體地，所述大同步帶輪39通過平鍵與主軸18相連傳遞扭矩，主軸18下方通過軸套25與角接觸球軸承28相接以實現定位，角接觸球軸承28內圈與主軸18配合，外圈與主軸下軸承座27配合，主軸下軸承座27頂部與主軸下端蓋26連接，角接觸球軸承28安裝于主軸下軸承座27中。

更具體地，在桌面13下方連接主軸承力圓柱24，主軸承力圓柱24下方連接主軸支撐板29，主軸下軸承座27固定設置在主軸支撐板29上，主軸下端蓋26、主軸下軸承座27、主軸支撐板29實現對角接觸球軸承28的密封，主軸支撐板29下方固定有為主軸18提供阻尼的阻尼器30，主軸支撐板29與阻尼器30之間通過螺栓定位。