專利名稱：一種玩具天象儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種玩具天象儀，是將標(biāo)注有星座圖案的天球儀與機(jī)電結(jié)構(gòu)結(jié)合，用來演示天象的裝置。
自古到今，演示天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和現(xiàn)象的儀器有很多，他們對天文的發(fā)展起到重要作用，但卻沒有更廣泛的普及于社會(huì)，其原因，他們多以專業(yè)性儀器出現(xiàn)，并分別存在結(jié)構(gòu)松散，結(jié)構(gòu)龐大，使用復(fù)雜，精密驕貴等弱點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)不足，提供一種將主體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)于天球體內(nèi)，球面標(biāo)繪有人們喜愛的動(dòng)物，人物神話傳說的形象或兒童喜愛的卡通形象圖案，并按人們直覺的形式，演示星體、太陽、月亮、地球的相互運(yùn)動(dòng)過程、規(guī)律及現(xiàn)象的玩具性和裝飾性天象儀。使人們在玩耍中觀察星座，認(rèn)識(shí)宇宙。
本實(shí)用新型利用視運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)。地球自西向東繞地軸自轉(zhuǎn)，但我們生活在地球上感覺不到地球自轉(zhuǎn)，而相對地球卻觀察到天球帶著所有的天體自東向西勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察天體東升西落，這種運(yùn)動(dòng)叫天體周日視運(yùn)動(dòng)。在解釋天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，通常假定地球不動(dòng)，而天體繞著地球自東向西作周日視運(yùn)動(dòng)。太陽相對地球作周年視運(yùn)動(dòng)。月球作月亮視運(yùn)動(dòng)來分析問題。這樣做形象直觀，所得結(jié)論相同。
本實(shí)新型是這樣實(shí)現(xiàn)它由天球、太陽、月球、地球、動(dòng)力源及減速裝置，還有支架和基座構(gòu)成。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是天球是一個(gè)透光殼體，兩端由與主體支架相連的天極軸支撐，在其球面上標(biāo)有星座的人物、動(dòng)物等形象圖案和天赤道、黃道；太陽、月球置于天球殼內(nèi)，與天球是由同一動(dòng)力源通過各自減速裝置傳動(dòng)，它們的減速裝置固定于天球的黃極處，它們可隨天球同步自東向西繞天極軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)減速裝置驅(qū)動(dòng)太陽相對天球自西向東沿著黃道軌跡移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)月球相對太陽自西向東移動(dòng)。
由上述方案可以看出以標(biāo)注有星座形象圖案的透光天球?yàn)橹黧w，把太陽、月球置于天球殼體內(nèi)，天球轉(zhuǎn)動(dòng)及星座運(yùn)動(dòng)，太陽、月球隨轉(zhuǎn)，同時(shí)又相對天球上的星座運(yùn)動(dòng)，演示地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)的視運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。
本實(shí)用新型中各部分減速裝置做如下設(shè)計(jì)令動(dòng)力源為直流電機(jī)，經(jīng)減速后使天球低速轉(zhuǎn)動(dòng)。太陽在天球內(nèi)跟隨天球轉(zhuǎn)動(dòng)，每晝夜轉(zhuǎn)一周，此時(shí)天球應(yīng)轉(zhuǎn)366／365周，比太陽多轉(zhuǎn)1／365周，365晝夜天球轉(zhuǎn)366周，太陽正好相對天球移動(dòng)一周，因此太陽相對天球傳動(dòng)比為366。將天球表面的黃道上標(biāo)明公歷365天日期格，這樣隨著太陽相對天球的移動(dòng)指示公歷日期。月球相對天球移動(dòng)一周是27.32天(一個(gè)恒星月)此時(shí)天球轉(zhuǎn)了27.39周，因此取月球與天球傳動(dòng)比為27.39。當(dāng)太陽相對天球移動(dòng)29.5日期格時(shí)，月球與太陽重合一次，及一個(gè)朔望月。
在月球軸上和太陽軸上分別裝一齒數(shù)相同的齒輪，當(dāng)月球相對太陽移動(dòng)一周時(shí)，月球〃自轉(zhuǎn)〃一周，完成一個(gè)月相周期。
上述方案中的透光天球體，可用透明或半透明材料制成，天球面上星座圖案用透明彩色染料或熒光材料標(biāo)注；恒星按星等及光譜標(biāo)注，星座圖案為神話傳說形象或卡通形象。
當(dāng)天球透明度大時(shí)，天球中心處有一個(gè)地球儀，由與主體支架相連的天極軸支撐，地球儀為半透明殼體，殼體內(nèi)裝有燈泡和電機(jī)及減速器，可驅(qū)動(dòng)地球殼體繞天極軸轉(zhuǎn)動(dòng)，便于調(diào)整地球位置，燈泡可使整個(gè)球體明亮。
在天球黃道同一平面上，以太陽為終，始點(diǎn)裝一個(gè)由太陽帶動(dòng)的農(nóng)歷刻度圓環(huán)，將該環(huán)等分29.5分格，并標(biāo)明農(nóng)歷一個(gè)月日期，供月球移動(dòng)指示農(nóng)歷日期。并將該環(huán)等分24分格，標(biāo)明24時(shí)，太陽在12時(shí)處，透過天球體看到不同時(shí)刻的太陽相對地球的位置。
天球透明度小時(shí)或球體小時(shí)，可用燈泡象征地球；農(nóng)歷刻度環(huán)可不裝。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.它把主體部件設(shè)計(jì)于天球體內(nèi)，使其結(jié)構(gòu)完整，便于造型和裝飾，而且可以觀看地球任意地區(qū)的天象。
2.將雜亂無章的恒星，按國際通用星座標(biāo)繪出一幅幅生動(dòng)的人物、動(dòng)物、物體的畫面，成為一種玩具或裝飾品，具有生動(dòng)的特點(diǎn)，人們通過趣味的畫面認(rèn)識(shí)星空。
3.按人們在地球上，以地球?yàn)閰⒄拯c(diǎn)，所感覺到的地球以外的天體視運(yùn)動(dòng)形式，演示恒星、太陽、月亮的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的天文地理現(xiàn)象，具有直觀的特點(diǎn)，人們從直觀現(xiàn)象入手了解天體的運(yùn)動(dòng)原理。
上述方案的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)比，是為模擬天體視運(yùn)動(dòng)規(guī)律而設(shè)計(jì)。在實(shí)施過程中，可根據(jù)工藝、成本、傳動(dòng)可靠性適當(dāng)調(diào)整。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型最佳實(shí)施例做一敘述。
附
圖1為實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本實(shí)用新型中減速裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本實(shí)用新型中地球減速裝置示意圖。
如
圖1所示的玩具天象儀，由天球(1)、太陽(2)、地球(3)、月球(9)、月象變化裝置(14)、動(dòng)力源及減速裝置(5)、農(nóng)歷刻度環(huán)(8)、子午環(huán)(11)、托環(huán)(7)、基座(6)，地平環(huán)(10)構(gòu)成。
天球由透明塑料制成，球面上的星座圖案，為兒童喜愛的卡通形象圖案，用彩色透明油墨標(biāo)繪；恒星按星等和光譜標(biāo)注；天球面上，還標(biāo)注有天赤道、赤經(jīng)、赤緯、黃道。黃道帶上有365天12個(gè)月的日期。
天球中心處有一個(gè)半透明的地球儀(3)由天極軸(12)固定在子午環(huán)(11)上。
動(dòng)力源及減速裝置(5)固定在天球(1)內(nèi)殼體上，使太陽和月球軸在黃極處。太陽(2)、月球(9)置于天球(1)內(nèi)，與天球(1)用同一動(dòng)力源。
農(nóng)歷刻度環(huán)(8)有29.5等份，注有農(nóng)歷日期，并有24等份，注有24時(shí)。太陽為一紅色球殼，內(nèi)有光源，固定在〃初一〃和〃12時(shí)〃處，農(nóng)歷刻度環(huán)(8)由三根桿支撐于太陽軸上，隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。
月球(9)是半邊透光半邊不透光的黃色球殼，內(nèi)有光源。它相對太陽移動(dòng)，在農(nóng)歷刻度環(huán)(8)上指示農(nóng)歷，同時(shí)自轉(zhuǎn)象征月相的變化。
天球(1)兩極與固定在子午環(huán)(11)上的天極軸(4)或(12)動(dòng)配合，子午環(huán)(11)在托環(huán)(7)槽內(nèi)，托環(huán)由基座支撐。電源在基座內(nèi)，導(dǎo)線由天極軸(4)孔引入天球(1)內(nèi)，經(jīng)導(dǎo)電環(huán)分配給動(dòng)力源、太陽(2)、月球(9)；地球(3)電源由天極軸(12)孔引入球內(nèi)。
如圖2所示，動(dòng)力源及減速裝置箱體(16)固定在天球內(nèi)殼體上使天極軸(4)在天軸線上，太陽軸(21)在黃軸線上，兩軸夾角為23°26′。減速傳動(dòng)裝置采用齒輪組合成。動(dòng)力源采用1.5V－3V直流電機(jī)(15)齒輪Z0固定在電機(jī)軸上，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒輪Z0傳動(dòng)Z1和Z1′，因齒輪Z2與天極軸(4)相連，天極軸(4)另一端與子午環(huán)(11)固定，所以齒輪Z1′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)箱體(16)及天球(1)與齒輪Z2嚙合繞著天極軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)。
限定電機(jī)(15)電源極性，處于工作狀態(tài)時(shí)，自上向下看天球(1)繞天極軸(4)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)〈即自東向西〉。齒輪Z3與Z2′嚙合，隨天球轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)Z3′傳動(dòng)Z4，Z4與月球軸(20)相連，使月球軸(20)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)軸(20)上的Z4′傳動(dòng)Z5、Z5′和Z6，齒輪Z6與太陽軸(21)相連，使太陽(2)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
月相變化裝置由空心軸(17)、軸(18)、齒輪Z7和Z6′及半邊透光半邊不透光球殼構(gòu)成，空心軸(17)與Z7相連，軸(18)與月球軸(20)相連，當(dāng)月球軸(20)相對太陽軸(21)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)太陽軸(21)上的齒輪Z6′驅(qū)動(dòng)齒輪Z7，使空心軸(17)及月球殼順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪Z6′與Z7齒數(shù)相同，傳動(dòng)比為1。月球(9)相對太陽(2)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，月球〃自轉(zhuǎn)〃一周，月象變化一個(gè)周期。
齒輪Z3采用圓錐齒輪，Z6′為盆齒，其它均采用漸開線齒輪。各轉(zhuǎn)數(shù)比設(shè)計(jì)如下設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為N0、天球轉(zhuǎn)數(shù)為N1、月球轉(zhuǎn)數(shù)為N2、太陽轉(zhuǎn)數(shù)為N3。
天球轉(zhuǎn)數(shù)N1設(shè)計(jì)最高轉(zhuǎn)數(shù)為50轉(zhuǎn)／分鐘，并有電位器在其范圍內(nèi)可調(diào)，現(xiàn)選用電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為2100轉(zhuǎn)／分鐘。
天球傳動(dòng)比I1＝N0／N1＝42月球傳動(dòng)比I2＝N1／N2＝27.39太陽傳動(dòng)比I3＝N2／N3＝366根據(jù)上述傳動(dòng)比及同軸齒輪中心距，各齒輪模數(shù)均采用M＝0.5，各齒輪齒數(shù)定為Z0＝8 Z1＝48 Z1′＝8 Z2＝56 Z2′＝12Z3＝58 Z3′＝12 Z4＝68 Z4′＝15 Z5＝45Z5′＝11 Z6＝49 Z6′＝24 Z7＝24為調(diào)整地球的位置或觀看地球自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，地球內(nèi)可裝有獨(dú)立的減速裝置，如圖3所示天軸(12)在子午環(huán)(11)上固定，減速裝置箱體(26)在軸(12)上固定。電機(jī)(25)在箱體(26)上固定。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)Z10傳動(dòng)Z11、Z11′及Z12，因Z12與地球殼體固連，所以地球繞軸(12)轉(zhuǎn)動(dòng)。選電機(jī)2100轉(zhuǎn)／分鐘，確定各齒輪齒數(shù)為Z10＝6 Z11＝60 Z11′＝6 Z12＝60。地球轉(zhuǎn)數(shù)為21轉(zhuǎn)／分鐘，其轉(zhuǎn)向由基座電源極性轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。
權(quán)利要求1.一種玩具天象儀，是天球儀與機(jī)電結(jié)構(gòu)結(jié)合，用于演示天象的裝置，其特征是a.天球是一個(gè)透光球殼體，兩端由與主體支架相連的天極軸支撐，在其球面上標(biāo)注有天赤道，黃道和星座的人物，動(dòng)物形象圖案，b.太陽，月球置于天球殼體內(nèi)，與天球是由同一動(dòng)力源通過各自減速裝置傳動(dòng)，它們的減速裝置固定于天球的黃極處，它們可隨天球同步自東向西繞天極軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)減速裝置驅(qū)動(dòng)太陽相對天球自西向東沿著黃道軌跡移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)月球相對太陽自西向東移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玩具天象儀，其特征是月球相對天球傳動(dòng)比為27.39，太陽相對天球傳動(dòng)比為366。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玩具天象儀，其特征是在月球軸和太陽軸上分別裝有齒數(shù)相同的齒輪，當(dāng)月球相對太陽移動(dòng)一周，同時(shí)月球自轉(zhuǎn)一周。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玩具天象儀，其特征是天球殼體上的恒星按星等及光譜標(biāo)注，星座圖案為神話傳說形象或卡通形象。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玩具天象儀，其特征是天球中心處有一個(gè)地球儀，由與主體支架相連的天極軸支撐，地球儀為半透明殼體，殼體內(nèi)裝有燈泡和電機(jī)及減速器，可驅(qū)動(dòng)地球殼體繞天極軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玩具天象儀，其特征是在天球體內(nèi)黃道同一平面上裝一個(gè)由太陽帶動(dòng)的圓環(huán)，環(huán)上分別刻有29.5等份和24等份，標(biāo)明農(nóng)歷一個(gè)月的日期和24時(shí)，太陽在環(huán)上〃初一〃和〃12時(shí)〃處。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種天象儀，它是標(biāo)注有星座圖案的天球儀與機(jī)電結(jié)構(gòu)結(jié)合，用來演示天象的裝置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)是以一個(gè)透光天球?yàn)橹黧w，天球殼體上標(biāo)注有星座的人物，動(dòng)物等形象圖案，天球亮體內(nèi)裝有動(dòng)力源與減速裝置和象征地球、太陽、月球及月相變化的裝置，在動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)下，通過減速傳動(dòng)裝置，使天球、太陽、月球及月相按視運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)和變化，它將宇宙天體間相互運(yùn)動(dòng)規(guī)律與現(xiàn)象按人們直觀感覺的形式演示出來。
文檔編號G09B27/06GK2186945SQ9322091
公開日1995年1月4日 申請日期1993年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月7日
發(fā)明者姬成良, 姬成強(qiáng) 申請人:姬成良