專利名稱：天象三球儀的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種模擬天體運動的天象三球儀，屬于天體運動演示教具。
天體運動的現(xiàn)象頗為復雜，因此，用模型進行直觀演示是常用的教學手段。但由于天體的復雜性，要精確、逼真地演示太陽、地球、月亮三星球運動是比較困難的。CN88201078U中公開了一種地月系統(tǒng)繞日運行演示儀。它采用四連桿結構模仿地、月、日三球的運動現(xiàn)象，但它不能如實反映黃、白兩道交點的西退運動。
本實用新型的目的在于提供一種能精確模擬地、月、日三球的實際運動情況，通過真實地模擬黃白兩道交點的西退運動，實現(xiàn)長期與實際天象同步運行的天體三球運動演示儀。
本實用新型的目的可以通過以下方式來實現(xiàn)。
本實用新型包括有分別固裝在三根軸上用來表示太陽、地球和月亮的三個模型球體，月球曲柄軸的豎直部份和太陽軸相平行、地球軸和太陽軸的傾角為23°26′，其特征在于(a)整個模型的運動采用全齒輪傳動太陽軸緊固在底座上，太陽軸上固裝有三個齒輪，其中之一Z1通過中間齒輪和連接軸上的齒輪Z3構成地月公轉齒輪組，其速比為11。該連接軸支承在地日框架和地球框架上，并通過連接軸套、月球連接座分別和月亮球，齒輪Z15連成一體，連接軸和其軸套及軸套外徑和地日框架上下底板孔的配合均為間隙配合，當人力推動地日框架繞太陽軸轉動時，由于該齒輪組的作用使地球和月亮也圍繞太陽轉動以模擬四季成因；太陽軸上的另一個齒輪Z4通過中間齒輪與連接軸軸套上固連的齒輪Z9構成月亮繞地球公轉齒輪組，其速比為112.36826698，所述連接軸軸套與月球連接座固連，當軸套在齒輪Z9作用下轉動時，帶動月球連接器繞連接軸轉動，從而使月亮圍繞地球轉動；太陽軸上的第三個齒輪Z10通過中間齒輪與空套在連接軸軸套上的齒輪Z13構成月球黃白道交點移動齒輪組，其速比為10.053861489，Z13同時與月球移動器固連，月球移動器與連接軸軸套間隙配合，該月球移動器的上表面支承著連接在月球連接器上的月球軸，因此，當月球移動器跟隨齒輪Z13轉動時，帶動月球沿著移動器的上表面相對運動；齒輪Z10還通過中間齒輪和空套在月球移動器上的齒輪Z14構成能標志陰歷月歷的齒輪組，其速比為11；固裝在連接軸軸套上的另一個齒輪Z15通過一對轉換齒輪與固裝在地球軸上的圓錐齒輪Z18構成地球自轉齒輪組，其速比為129.53059，Z15跟隨連接軸軸套轉動，并通過齒輪轉換使圓錐齒輪Z18轉動，實現(xiàn)地球的自轉運動。由于齒輪傳動能得到精確的傳動比，因此按照計算給出各齒輪齒數(shù)，即控制地球和月亮的運行速度，就能精確模擬天體運動狀況。
(b)月球的運動軌跡是空間的，所述連接在月球連接器上并隨之繞地球轉動的月球軸，還支承在月球移動器的上表面上，該月球移動器的上表面為與水平面有5°09′夾角的傾斜平面，當月球移動器跟隨Z13轉動時，使繞著地球轉動的月球還能產生微小的上、下移動，從而真實地模擬了黃白道交點的西退運動。
(c)也可以用電機作為整個裝置的動力源，這時需要在太陽軸上安裝一個軸套，使齒輪Z1、Z4、Z10和軸套固連，太陽軸和該軸套成間隙配合，電機固定在底座上，通過齒輪或皮帶傳動使軸套有相對于太陽軸的轉動，從而帶動齒輪Z1、Z4、Z10。當需要精確控制速度時，可以配置微機系統(tǒng)或電子線路控制。
為了精確地表示各天體間的真實位置關系，可以使日、地、月三個模型球直徑及它們之間的距離滿足或近似滿足下列關系式首先設定一個R值和一個S值，其余為R－R1＝S1×4.61×10－3， R－R2＝S3×4.65×10－3R－R1＝S2×1.21×10－2， S3＝S1－S2其中，R為太陽球半徑，R1為地球模型半徑，R2為月球模型半徑。S1、S2、S3分別為模型的地日距離，地月距離，月球與太陽的最近距離。在上述方程組中，當設定其中的一個R，一個S時，其余變量就隨之為確定值。為了直觀顯示并方便閱讀，可在所述齒輪Z10上安裝標志公歷的日歷盤，在所述齒輪Z14上安裝標志陰歷的月歷盤。
下面通過實施例附圖作進一步描述。


圖1是本實用新型結構示意圖，用人力作為推動動力。
圖2是
圖1左部份放大圖圖3是
圖1右部份放大圖圖中，1太陽軸，2太陽球，3地日框架，4右銷軸，5滾珠固定塊，6底座滾珠，7上螺栓軸，8下螺栓軸，9左銷軸，10地球框架，11雙齒軸，12月球移動器，13地球底座，14地球軸，15月球連接座，16彈簧，17月球曲柄軸，18地球，19月球，20滾珠，21連接軸，22連接軸軸套，23底柱本實施例中，Z1、Z2、Z3構成地月公轉齒輪組，Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9構成月球繞地球公轉齒輪組，Z10、Z11、Z12、Z13構成黃白道交點移動齒輪組，Z10、Z11、Z14構成陰歷月歷齒輪組，Z15、Z16、Z17、Z18構成地球自轉齒輪組。所列上、下螺栓軸和左、右銷軸為各中間齒輪的支承軸，上、下螺栓軸分別固定在地日框架的上、下底板上，它們與齒輪Z11、Z12及Z2的配合均為間隙配合。左、右銷軸與地日框架上下底板上孔的配合為間隙配合，齒輪Z5、Z6及齒輪Z7、Z8均固裝在左、右銷軸上。齒輪Z13和月球移動器12由平頭螺釘固連在一起。在月球軸17上的凸起穿套在月球連接座15的盲孔中，盲孔里有彈簧16，在彈力作用下，月球軸始終和下方的滾珠20保持接觸，該滾珠安放在月球移動器12上表面的圓形槽中。地球底座13固連在地球框架10上，地球底座上的孔的軸線與鉛垂線有23°26′夾角。為了加強地日框架的支承穩(wěn)定性，在下螺栓軸下方設置一個有半圓槽的滾珠固定塊5，其中的滾珠6與底座23的上平面接觸，當?shù)厝湛蚣苻D動時，滾珠沿底座平面作圓周運動。
圖4是本實用新型使用電機作動力時需改裝部份結構示意圖圖中，23底座，24電機，25太陽軸軸套。
電機輸出軸上裝有齒輪Z19，太陽軸上增設齒輪Z20，太陽軸軸套25和太陽軸成間隙配合，齒輪Z1、Z4、Z10、Z20均固定在軸套上，當電機轉動時，由于Z19和Z20嚙合，使使軸套帶動齒輪Z1、Z4、Z10轉動。
本實用新型不同于目前已有的天體三球演示儀器，它能定性并定量模擬真實的天體運動。在保證動力的情況下，也可長期跟蹤天體運行。它具有直觀形象、結構緊湊等特點，可供學校作教具，也可作為公共場所天文知識的宣傳普及儀器。
權利要求1.一種天象三球儀，其中包括有分別固裝在三根軸上用來表示太陽、地球和月亮的三個球體，月球曲柄軸17的豎直部份和太陽軸1相平行，地球軸14和太陽軸的夾角為23°26′，其特征在于(a)整個模型的運動采用全齒輪機械傳動；太陽軸1緊固在底座23上，太陽軸上固裝有三個齒輪Z1、Z4和Z10，其中Z1通過中間齒輪和連接軸21上的齒輪Z3構成地月公轉齒輪組，其速比為1∶1，連接軸21支承在地日框架3和地球框架10上，并通過連接軸軸套22和月球連接座15、月球19、齒輪Z15連成一體，連接軸21和其軸套22的配合、軸套22和地日框架3的配合、地球框架10和軸套22的配合均為間隙配合；另一個齒輪Z4通過中間齒輪與固裝在連接軸軸套22上的齒輪Z9構成月亮繞地球公轉齒輪組，其速比為1∶12.36826698，連接軸軸套22上還固連有月球連接座15，月球軸17水平段上的凸起套裝在連接座15的孔中；太陽軸上的第三個齒輪Z10通過中間齒輪與空套在連接軸軸套22上的齒輪Z13構成月球黃白道交點移動齒輪組，其速比為1∶0.053681489，Z13與月球移動器12固連，齒輪Z10還通過中間齒輪和空套在月球移動其器上的齒輪Z14構成陰歷月歷齒輪組，速比為1∶1，固裝在連接軸軸套22上的另一個齒輪Z15通過一對轉換齒輪與固裝在地球軸14上的圓錐齒輪Z18構成地球自轉齒輪組，其速比為1∶29.53059，地球軸活動支承在地球框架10上；(b)所述連接在月球連接座15上并隨之繞地球轉動的月球曲柄軸17支承在可轉動的月球移動器12的上表面上，該表面為與水平面有5°09′夾角的傾斜平面。
2.根據(jù)權利要求1所述的天象三球儀，其特征在于所述地球、月亮、太陽三模型球的直徑與相互間的距離應滿足或近似滿足下列關系式首先設定一個R值和一個S值，其余為R－R1＝S1×4.61×10R－R2＝S3×4.65×10R－R1＝S2×1.21×10及S3＝S1－S2其中，R為太陽模型球半徑，R1為地球模型球半徑，R2為月球模型半徑，S1、S2、S3分別為模型的日地距離、月地距離、月球與太陽的最近距離。
3.根據(jù)權利要求1所述的天象三球儀，其特征在于所述齒輪Z10上可以安裝標記公歷的日歷盤。
4.根據(jù)權利要求1所述的天象三球儀，其特征在于所述齒輪Z14上可以安裝標記陰歷的月歷盤。
5.根據(jù)權利要求1所述的天象三球儀，其特征在于可以在底座23上安裝電機，此時須在太陽軸上增設太陽軸套25，使太陽軸和該軸套間隙配合，齒輪Z1、Z4、Z10固定在太陽軸套上，并在電機輸出軸上安裝齒輪Z19，它和固定在軸套上的齒輪Z20嚙合，或者運用一級皮帶傳動。
專利摘要本實用新型提供一種模擬天體運動的天象三球儀，屬于天體運動演示教具，其特征在于整個模型的運動采用全齒輪傳動，其繞地球轉動的月球軸支承在可轉動的月球移動器的傾斜平面上，從而真實模擬了黃白兩道交點的西退運動。本實用新型既可以用人力為動力，也可以由電機帶動，當保證供給動力時，可實現(xiàn)與實際天象長期同步運行。本實用新型可作為學校教具，也可作為公共場所普及宣傳天文知識的演示儀器。
文檔編號G09B27/06GK2079787SQ9022268
公開日1991年6月26日 申請日期1990年10月27日 優(yōu)先權日1990年10月27日
發(fā)明者李式先, 劉志濱, 黃皖蘇, 王永智 申請人:中國科學技術大學