一种气动力压水机演示教具的制作方法

1.本实用新型涉及机械教学演示教具技术领域，具体涉及一种气动力压水机演示教具。


背景技术：

2.针对机械方面相关知识的教学时，需要装备演示教具，在教学的时候需要使用到传动演示教具进行演示教学操作，方便学生更好的进行学习，随着科技的不断发展，人们对于装备机械用传动演示教具多样性要求也越来越高。通常情况下，一种演示教具只包括了一种教学知识点，且不能很好的将其应用到实际中，因此，制作了可以实际运行的演示教具，将多个教学知识点共同应用到一个机器中，使学生可以直观的学习和运用。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种气动力压水机演示教具，可以实际运行的演示教具，将多个教学知识点共同应用到一个机器中，使学生可以直观的学习和运用。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种气动力压水机演示教具，包包括有提供转动能的气压发动机，所述气压发动机输出端传动连接有改变转速的多级调速装置，所述多级调速装置输出端连接有将下端水转移到上端的压水装置。
6.进一步的，所述气压发动机包括有压力腔，所述压力腔内安装有驱动活塞，所述驱动活塞连接有传递杆一端，另一端活动连接有动力凸轮。
7.进一步的，所述气压发动机顶面安装有循环进气口，所述循环进气口内开设有进气腔，所述进气腔与压力腔连通处放置有驱动球，所述驱动球固定连接有推举杆一端，另一端与动力凸轮表面接触设置。
8.进一步的，所述动力凸轮一端固定连接有飞轮，另一端固定连接有输出齿轮。
9.进一步的，所述飞轮包括有多块弧形的配重块，所述飞轮表面开设有用于双向卡紧配重块的双向滑槽。
10.进一步的，所述多级调速装置包括有多个单级变速齿轮传动连接，所述单级变速齿轮包括有固定连接的输入变速齿轮和输出变速齿轮。
11.进一步的，所述单级变速齿轮的输入变速齿轮和输出变速齿轮齿数均不相同。
12.进一步的，所述输入变速齿轮与输出齿轮啮合，所述输出变速齿轮与另一个变速齿轮传的输出变速齿轮啮合
13.进一步的，所述压水装置包括有压水杆，所述压水杆一端与单级变速齿轮传动连接，另一端连接有取水塞，所述取水塞滑动安装于出水管内；
14.所述出水管包括有大直径的第一出水管和小直径的第二出水管，所述第一出水管和和第二出水管连通处放置有第一进水球
15.进一步的，所述取水塞上开设有出水孔，所述出水孔底端与第一出水管连通处放置有第二进水球。
16.本实用新型具有的优点和积极效果是：
17.通过将气压发动机、多级调速装置和压水装置结合要一个教具上，气压发动机提供动力，在通过多级调速装置给气压发动机的输出转速进行调速，完成调速后，在给压水装置提供压水的动力，这个教具成结合了工科上使用到的气压驱动原理、物体转动惯量原理、齿轮调速和压水原理，将多个教学知识点共同应用到一个机器中，使学生可以直观的学习和运用。
附图说明
18.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
19.图1是本实用新型的一种气动力压水机演示教具的整体结构图；
20.图2是本实用新型的一种气动力压水机演示教具的主视剖视图；
21.图3是飞轮小转动惯量时配重块的安装位置示意图；
22.图4是飞轮大转动惯量时配重块的安装位置示意图；
23.图中：1、飞轮；101、配重块；102、双向滑槽；2、气压发动机；201、驱动活塞；2011、压力腔；202、传递杆；203、凸轮；204、输出齿轮；3、循环进气口；301、驱动球；3011、进气腔；302、推举杆；4、多级调速装置；401、单级变速齿轮；4011、输入变速齿轮；4012、输出变速齿轮；402、压水齿轮；5、压水装置；501、压水杆；502、取水塞；503、第二进水球；504、第一出水管；505、第二出水管；506、第一进水球。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.本实用新型提供一种气动力压水机演示教具，如图1和图2所示，包括有气压发动机2，气压发动机2包括有压力腔2011，压力腔2011内安装有可以上下移动的驱动活塞201，且驱动活塞201下端连接有传递杆202一端，当压力腔2011的上端压入空气时，使驱动活塞
201向下移动，进而使传递杆202也向下移动；传递杆202的另一端活动连接动力凸轮203，且传递杆202连接在动力凸轮203靠近边缘的位置，当传递杆202上下移动时，传递杆202给动力凸轮203一个切应力，使动力凸轮203转动。
28.气压发动机2顶面安装有循环进气口3，循环进气口3与气泵连接，气泵通过循环进气口3向压力腔2011内输入空气。循环进气口3内开设有进气腔3011，进气腔3011与压力腔2011的上端连通，气泵产生的空气使驱动活塞201向下移动，但是气泵只能使驱动活塞201向下移动，不能使驱动活塞201向上移动，导致动力凸轮203最多只能转动半圈，为使动力凸轮203可以完整的转动一圈，在动力凸轮203的一端同轴固定连接飞轮1，飞轮1由高密度材料的大半径圆盘，可以增大凸轮203的转动惯量，当动力凸轮203不在受力后，因为惯性还会继续转动，使驱动活塞201向上移动。
29.如图3和图4所示，因为转动惯量的公式为：l＝mr2,l是一个物体的转动惯量，m是物体的质量，r是物体的旋转半径。可知相同的质量的物体，半径越大，转动惯量越大。飞轮1表面安装有多多块弧形的配重块101，飞轮1表面开设有用于双向卡紧配重块101的双向滑槽102，双向滑槽102为沿着飞轮1半径方向开设的两端窄中间宽的卡槽，当配重块101靠近飞轮1中心或靠近边缘位置时，均会被卡紧，且配重块101在两个不同的位置，飞轮1的转动惯量不同，动力凸轮203远离飞轮1的一端固定连接有输出齿轮204，可以将转动的机械能通过输出齿轮204输出。
30.驱动活塞201向上移动过程中，气泵不需要给驱动活塞201提供动力，此过程不需要向压力腔2011内输入空气。因此，且在进气腔3011与压力腔2011连通处放置有驱动球301，将驱动球301与推举杆302的一端固定连接，推举杆302的另一端与动力凸轮203表面接触设置，当动力凸轮203凸起的一面朝向推举杆302时，将推举杆302向上顶起，使驱动球301向上移动，将连通处露出，进气腔3011与压力腔2011连通，驱动活塞201向下移动。
31.当动力凸轮203凸起的一面背向推举杆302时，推举杆302不受动力凸轮203的推力，驱动球301自然下落堵住连通处，进气腔3011与压力腔2011不连通，气泵产生的气体不会进入到压力腔2011，动力凸轮203因为惯性，完成后半圈的转动，使驱动活塞201向上移动。当动力凸轮203凸起面再次面向推举杆302，气泵在使驱动活塞201向下移动，继续给动力凸轮203转动的力，动力凸轮203往复持续转动。
32.动力凸轮203远离飞轮1的一端固定连接有输出齿轮204，输出齿轮204转动连接有多级调速装置4，多级调速装置4可对输出齿轮204的转动速度进行调节，转换成适合压水装置5的使用的转速。多级调速装置4由多个结构向同的单级变速齿轮401传动连接构成。齿轮传动时，主动齿轮与被动齿轮直接啮合，齿轮转数的计算公式为v1z1＝v2z2，z1和v1分别是主动齿轮的齿数和转数，z2和v2是与被动齿轮的齿轮的转数。
33.为了真实的利用齿轮传动原理，当多级调速装置4正向传递时，是逐级降低转数，反向传递时，为逐级提高转速。将单级变速齿轮401设置成固定连接的输入变速齿轮4011和输出变速齿轮4012，且单级变速齿轮401的输入变速齿轮4011和输出变速齿轮4012齿数均不相同，输入变速齿轮4011齿数大于输出变速齿轮4012齿数。以图2中的使用的三级调速装置为例：正向传动时，输出齿轮204与一级输入变速齿轮4011啮合，一级输出变速齿轮4012与二级输入变速齿轮4011啮合，二级输出变速齿轮4012有三级变速齿轮啮合，三级变速齿轮与压水齿轮402固定连接。单级变速齿轮401的转速逐级降低，每个单级变速齿轮401的转
数都需要单独计算，计算过程需要灵活的利用齿轮转数的计算公式，适用于教学中。
34.多级调速装置4输出端连接有压水装置5，给压水装置5提供动力。压水齿轮402与压水杆501的一端连接，压水杆501的另一端连接有取水塞502，在将取水塞502滑动安装于出水管内，压水齿轮402动作时，会带取水塞502和压水杆501在出水管内来回移动。出水管包括有大直径的第一出水管504和小直径的第二出水管505，取水塞502活动安装在第一出水管504内。第一出水管504和第二出水管505连通处放置有第一进水球506，且第二出水管505远离第一进水球506一端被水浸没，第一进水球506和水将第二出水管505内部密封，取水塞502和第一进水球506将第一出水管504密封。
35.以图2中压水装置5摆放的位置为例，当取水塞502在向上移动时，第一出水管504的密封腔增大，气压降低，第二出水管505内的气压大于第一出水管504内大气压，将第一进水球506顶起，使第一出水管504和第二出水管505连通；取水塞502继续向上移动，增大第一出水管504和第二出水管505内部腔体整体的体积，大气压降低，因为第二出水管505与水接触，且水表面的大气压等于标准大气压，压差将第二出水管505内的水压入到第一出水管504内。
36.取水塞502向下移动，第一出水管504和第二出水管505内部的压强升高，压差降低，因为第一进水球506的密度大于水的密度，第一进水球506优先自由落下，将第一出水管504和第二出水管505连通处密封，进而留下了进入到第一出水管504内的水。
37.取水塞502继续向下移动，因为取水塞502上开设有与外界连通的出水孔，同时出水孔的底端与第一出水管504连通，且在连通处放置第二进水球503，当取水塞502继续向下移动时，第一出水管504内的压强增大，将第二进水球503顶起，将第一出水管504与外界连通，当空气被排出后，继续压缩第一出水管504内的水，因为水表面的压强为标准大气压强，当水被压缩后，也会将第二进水球503顶起，第一出水管504内的水从出水孔流到外界。整个过程实现了将第二出水管505下端的水转移到外界的过程，完整的仿真了抽水机的工作过程和工作原理。
38.本实用新型的工作原理和工作过程如下：
39.将教具如图2所示的样子摆放在水平面上，且第二出水管505的下端与水接触放置，然后将气泵的出气口与循环进气口3连接，不断的向进气腔3011内送入空气。在教具还未使用时，动力凸轮203的突起部分因为自身重力，突起部分朝向底面，驱动球301自然垂落，压力腔2011和进气腔3011连接处被驱动球301密封，气泵产生的空气无法进入到压力腔2011内，驱动活塞201不动作。
40.使用时，开启气泵并轻轻转动飞轮1(转动方向不限制)，动力凸轮203转动，动力凸轮203突起部分与推举杆302接触，并将其向上移动，动力凸轮203转动过程中，驱动活塞201一直向上移动。当握住飞轮1的手感觉到明显的反作用力时，表明推举杆302已经将驱动球301顶起，压力腔2011和进气腔3011连通，气泵产生的气体持续的进入到压力腔2011内。此时取消施加在飞轮1上的力，此时气泵进入工作，产生的气体推动驱动活塞201向下移动，带动动力凸轮203和飞轮1一起转动，驱动活塞201移动带最下端后，驱动球301自然落下，将压力腔2011和进气腔3011连通处密封，此时气泵产生的气体不工作。因为飞轮1增大了动力凸轮203整体的转动惯量，动力凸轮203因为惯性继续转动，使驱动活塞201向上移动，同时动力凸轮203的凸起面又转到上方并与推举杆302接触，重新将驱动球301顶起，气泵再次进入
工作，再次使驱动活塞201向下移动，使动力凸轮203一直转动，其工作过程与启动发动机的工作原理完全相同。
41.输出齿轮204与动力凸轮203固定连接，输出齿轮204与一级调速齿轮啮合，输出齿轮204带动一级调速齿轮转动，一级调速齿轮的齿数大于输出齿轮204，因此一级调速齿轮转速降低，一级调速齿轮与二级调速齿轮啮合，一级调速齿轮的输出齿轮204齿数小于二级调速齿轮的输入齿轮齿数，二级调速齿轮转速小于一级调速齿轮转速，逐级降低输出齿轮204的转速后在与压水齿轮402固定连接，压水齿轮402低速转动，实现齿轮的多级调速。
42.压水齿轮402转动，带动压水杆501和取水塞502一同上下移动。取水塞502向上移动时，第一进水球506向上被顶起，并且将第二出水管505下端的水压入到第一出水管504内，取水塞502向下移动时，第一进水球506优选落下，将进入到第一出水管504留在管内，取水塞502继续向下，压缩第一出水管504内的水，水将取水塞502内的第二进水球503顶起，水沿着取水塞502内的出水孔流到取水塞502上方，当取水塞502再次向上移动时，第一出水管504内会的压强降低，将第二进水球503吸在出水孔下端，保证取水塞502上方的水不会回流到取水塞502下方，此过程使用的原理与压水机的工作原理完全相同。
43.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。