專利名稱：一種演示能量轉換的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種演示能量轉換的裝置。
背景技術：
科技是第一生產力，提高全民族的科技素質，是強國富民的基本國策。對青少年從小進行科技實現、形象教育，使他們感受到科技的無窮奧妙，激發(fā)他們對科技知識的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，是非常重要的?，F有學校在教授“能量轉換”的知識時，都是理論上描述的比較多，對一些現象盡管通過一些小型的模型可以稍微的演示一下，但總是很有限。

發(fā)明內容
本實用新型是為了解決現有教學中對能量轉換知識教授方面的缺陷，而提供的一種可由受教者直接參與的、從各方面演示能量轉換的一種演示能量轉換的裝置。
本實用新型采取的技術措施是一種演示能量轉換的裝置，其特點是包括左、右臺架，設在左、右臺架上的送料提升機構，連接在送料提升機構之間的軌道，運行在軌道中的多個樹脂球，設在各送料提升機構底部的集球盤，設在各送料提升機構頂部的分球器，以及控制整個機器運行的電控部件；所述的送料提升機構包括設在左臺架的電動絞籠提升機構和設在右臺架的電動鏈條提升機構；所述的控制部件包括控制各電動送料提升機構運轉的電源開關、一單片機、以及設在軌道中的受單片機控制的多個電磁感應閥。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的鏈條傳送機構包括支架，設在支架內的環(huán)形輸送鏈條，以及間隔設在鏈條上的送球器。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的軌道由直線形、波浪形、垂直盤旋形、橫向盤旋形組合而成。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的軌道包括一主桿，與主桿平行的、間距小于樹脂球直徑的至少兩支桿，以及間隔設置的連接主桿與支桿為一體的多個固定環(huán)。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的集球盤由在各送料提升機構底部設置的圓盤構成，其壁上設有進球口和出球口，所述的進球口和出球口分別與各自的軌道連接，所述的圓盤位于進球口的一側其底部稍低。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的分球器為兩個，分別設在兩絞籠式提升機構和鏈式提升機構的頂部。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的分球器由在絞籠式提升機構的頂部設置的減速電機式分球器構成，其包括集球容器，該集球容器的周壁設有多個出球孔，各孔與各軌道相連通；設在集球容器頂部的減速電機，與減速電機輸出軸連接并伸在集球容器內的撥動片。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的所述的分球器由在鏈式提升機構的頂部設置的一軌道及在該軌道段上設置的兩分軌道構成，在兩分軌道中其中有一軌道設有電磁撥動桿，受電磁開關控制動作。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，所述的一種演示能量轉換的裝置還包括一手動操作機構，該手動操作機構包括一手動絞籠提升機構、一雙曲狹縫裝置、一錐體上移部件、一迷宮模型；所述的手動絞籠提升機構包括一搖手柄，一與搖手柄相連的搖桿；一與搖桿連接的連接曲軸，一與曲軸連接的絞籠提升機構，該絞籠提升機構的頂部連接一向下傾斜軌道；所述雙曲狹縫裝置包括一支架，一其上設有雙曲線狹縫的雙曲線狹縫座，該雙曲線狹縫的中部貫通，該雙曲狹縫座中間垂直設有旋轉軸，該旋轉軸的頂部伸在與其對應的軌道內，其上設有撥動片，該旋轉軸的中部設有傾斜的旋轉桿，該旋轉桿傾斜的角度與雙曲線狹縫相通時一曲線狹縫上部與另一曲線狹縫下部相連的角度一致，使該旋轉桿隨旋轉軸旋轉時，該旋轉桿可在雙曲線狹縫中自由來回轉動；所述的錐體上移部件包括兩可左右擺動的連接桿，架在兩連接桿上的前后可滾動的錐體，一固定桿，套在固定桿中部兩側的套管，該兩套管之間連接一彈簧，其上還分別連接一連接桿和彈簧，一支撐架；所述兩套管上連接的彈簧與支撐架中部連接，支撐架上還設有一杠桿，該杠桿的一端設有重錘，另一端伸在與其對應的軌道內，其上設有一受力盤；所述的迷宮模型一端與軌道的出球端連接，另一端與該手動操作機構的集球軌道相連通。
上述一種演示能量轉換的裝置，其中，還包括控制左、右兩臺架的進出球平衡的控制位置，該控制裝置分別由兩傳感器構成，該兩傳感器分別設在左臺架向右臺架的出球的軌道上以及在右臺架向左臺架進球的軌道上。
由于本實用新型采用了以上的技術方案，由左右兩個臺架、三套提升裝置、近20條軌道及數十個樹脂球組成。三套提升裝置分別是位于左臺架的電動螺旋提升裝置、位于右臺架的電動鏈式提升裝置及手動螺旋提升裝置。在電力或人力驅動下，樹脂球升到能量轉換裝置的上部，然后沿十條軌道順勢運行，并在撞擊不同物體的過程中做出許多有趣的游戲，然后再進入提升裝置，進行新一輪運行，從而引出“動能轉換成勢能和勢能轉換成動能、以及在轉換過程中各能量釋放所帶來的效果的概念”，對受教者起到啟發(fā)和增長知識的作用。


本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖進一步給出。
圖1是本實用新型演示能量轉換的裝置中左臺架部分的結構示意主視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是本實用新型演示能量轉換的裝置中右臺架部分的結構示意主視圖。
圖4是本實用新型演示能量轉換的裝置中左臺架部分的電動絞籠提升機構的結構示意圖。
圖5a、圖5b分別是本實用新型演示能量轉換的裝置中右臺架部分的電動鏈條提升機構的結構和鏈條結構的示意圖。
圖6a、圖6b是本實用新型演示能量轉換的裝置中絞籠分球器的結構示意圖和俯視圖。
圖7是本實用新型演示能量轉換的裝置中鏈條分球器的結構示意圖。
圖8、圖9分別是本實用新型演示能量轉換的裝置中兩種軌道的結構截面圖。
圖10a～圖10f分別是本實用新型演示能量轉換裝置中幾種軌道形狀的示意圖，其中，圖10f是這幾種軌道形狀的A-A剖視圖。
圖11a～圖11c分別是本實用新型演示能量轉換裝置中另幾種軌道形狀的示意圖，其中，圖11c是這幾種軌道形狀的A-A剖視圖。
圖12a～圖12f分別是本實用新型演示能量轉換裝置中再有幾種軌道形狀的示意圖，其中，圖12f是這幾種軌道形狀的A-A剖視圖圖13a、圖13b分別是本實用新型演示能量轉換裝置中風車的結構示意圖和A-A剖視圖。
圖14是本實用新型演示能量轉換的裝置中虹吸裝置的結構示意圖。
圖15是本實用新型演示能量轉換的裝置中電控原理圖。
圖16是本實用新型演示能量轉換的裝置中手動操作裝置結構示意圖。
圖17是本實用新型演示能量轉換的裝置中手動操作裝置的工作流程圖。
具體實施方式
本實用新型主要應用了力學中的能量轉換，能量守恒定律及動量傳遞，動量守恒原理。將直徑φ85的樹脂球以三種方式輸送到位于兩端的臺架頂，再借助于其勢能沿多達十數種的軌道或急沖直下，或緩緩平滾，或盤旋而下，或逆勢上揚，或跳躍前行，或飛身投籃等等，并在不同的運動中完成能量轉換及動量傳遞。
請參見圖1、圖2、圖3。本實用新型一種演示能量轉換的裝置，包括左、右臺架1、2、兩送料提升機構11、21、軌道3、樹脂球4、兩集球盤51、52，兩分球器61、62以及電控部件7。
所述臺架1、2為一種演示能量轉換的裝置提供外廓構架及各機構所需的支承，并與人行平臺有關聯(lián)，提供支承，構架主體由矩形管構成。兩送料提升機構11、21分別設在左、右臺架上，用于將樹脂球提升到高處，本實施例中兩送料提升機構包括設在左臺架的電動絞籠提升機構11和設在右臺架的電動鏈條提升機構21；所述軌道3連接在兩送料提升機構之間；樹脂球4由輕質、耐磨，有彈性，多個樹脂球4運行在軌道中，在不同的軌道上完成不同的運動。所述兩集球盤51、52分別設在兩送料提升機構底部；所述分球器61、62分別設在左右兩送料提升機構頂部，所述電控部件7(配合參見圖15)用以控制整個機器運行，包括控制各電動送料提升機構運轉的電源開關70、多個傳感器71、一單片機72、設在軌道中的受單片機控制的多個電磁感應閥73、運行接收器74、停止接收器75、多個閃光燈76、音響77、以及由電源控制的各電機78和閃光燈79。
所述的集球盤由在各送料提升機構底部設置的圓盤構成，其壁上設有進球口和出球口，所述的進球口和出球口分別與各自的軌道連接，所述的圓盤位于進球口的一側其底部稍低。
請參閱圖4。本實用新型演示能量轉換的裝置中的電動絞籠提升機構11包括支架111、設在支架內靠支架支撐的絞籠112、以及設在絞籠12底部的減速電機113，減速電機的輸出軸通過傘形齒輪1131與絞籠112的旋轉軸1121連接。工作時，絞籠112旋轉，旋轉軸1121上的葉輪1122帶著樹脂球3向上推進，直至到頂部。
請參閱圖5a、5b。本實用新型演示能量轉換的裝置中的鏈條傳送機構21包括支架211，設在支架內的環(huán)形輸送鏈條212(鏈條的放大圖如圖5b所示)，以及間隔設在鏈條上的送球器213，該送球器213由設在在鏈條上的平板構成。在該鏈條傳送機構21的底部設有一減速電機214，該減速電機214的輸出軸帶動主齒輪215旋轉，再通過鏈條帶動從齒輪216旋轉。
所述的分球器為兩個，分別設在兩絞籠式提升機構和鏈式提升機構的頂部。
請參閱圖6a、6b，本實用新型演示能量轉換的裝置中的絞籠輸出分球器61由設在電動絞籠11旋轉軸頂部的一減速器611、一設在減速器頂部殼體上的集球容器612、以及設在該集球容器內與減速器的輸出軸連接的撥球器613構成，撥球器613上設有等分的撥動片6131，該集球容器的周壁設有多個出球孔6121，各孔與各軌道相連通；根據設定，將樹脂球一個個分送到不同的軌道。
請參閱圖7，本實用新型演示能量轉換的裝置中的鏈條輸出分球器62由設在與鏈條提升機構頂部相連的多條軌道中其中某幾個軌道入口的電磁感應閥門73構成。根據需要，由計算機單片機控制該閥門的啟閉，從而控制從該入口輸入的樹脂球。本實施例所述的分球器由在鏈式提升機構的頂部設置的一軌道3及在該軌道段上設置的兩分軌道3a、3b構成，在兩分軌道中其中有一軌道設有由電磁閥控制的電磁撥動桿621。
圖8、圖9分別是本實用新型演示能量轉換的裝置中兩種軌道的結構截面圖。本實用新型演示能量轉換的裝置中的軌道3由直線形、波浪形、垂直盤旋形、橫向盤旋形組合而成，樹脂球4在不同的軌道上完成不同的運動。本實用新型所述的軌道3包括一主桿31，與主桿平行的、間距小于樹脂球直徑的兩支桿32(如圖8所示)，或者與主桿平行的、間距小于樹脂球直徑的四支桿32(如圖9所示)，以及間隔設置的連接主桿與支桿為一體的多個固定環(huán)33。
圖10a～圖10f分別是本實用新型演示能量轉換裝置中幾種軌道形狀的示意圖，其中，圖10f是這幾種軌道形狀的A-A剖視圖。
圖11a～圖11c分別是本實用新型演示能量轉換裝置中另幾種軌道形狀的示意圖，其中，圖11c是這幾種軌道形狀的A-A剖視圖。
圖12a～圖12f分別是本實用新型演示能量轉換裝置中再有幾種軌道形狀的示意圖，其中，圖12f是這幾種軌道形狀的A-A剖視圖圖13是本實用新型演示能量轉換裝置中風車的結構示意圖。本實用新型還包括輔助動作構件，例如裝在左臺架的風車8，該風車8包括支架81、設在支架頂部的軸承82、設在支架正面與軸承一輸出軸固接的風葉83。在軸承另一輸出軸上還固設有一受力片84，該受力片84伸在軌道內，當樹脂球從軌道上滑下來落到受力片84上，受力片84受力下壓，帶動軸承轉動，從而帶動風車的風葉轉動。
圖14是本實用新型演示能量轉換的裝置中虹吸裝置的結構示意圖。本實用新型還包括另一輔助動作構件，例如裝在右臺架的虹吸裝置9，該虹吸裝置包括一輪輻91、兩個瓶式器皿92和93、兩根透明導管94和95、多個葉片96及一個抽氣筒97。該輪輻91設在環(huán)形軌道中，多個葉片96的頭部伸在軌道內，兩個瓶式器皿92和93分別一低一高的放置在固定物上，兩根透明導管94和95分別與兩個器皿相連通，并通過一個三通管98與抽氣筒97的底部連接，抽氣筒97的施力柄971的頭部偏心地固設在輪輻中心軸承盤上。當樹脂球4從軌道3上滑下來落到某個葉片96的頭部，該葉片96受力下壓，帶動輪輻91軸承轉動，由于抽氣筒97的施力柄971的頭部偏心地固設在輪輻中心軸承盤上，因此帶動施力柄971上下運動，從而把位于低固定物上的器皿中的液體帶到高固定物上的器皿中，完成虹吸過程。
圖15是本實用新型演示能量轉換的裝置中電控原理圖。所述的控制部件包括控制各電動送料提升機構運轉的電源開關70、多個傳感器71、一單片機72、設在軌道中的受單片機控制的多個電磁感應閥73、運行接收器74、停止接收器75、多個閃光燈76、音響77、以及由電源控制的各電機78和閃光燈79。
本實用新型演示能量轉換的裝置中各減速電機運行次序及彩色樹脂球在兩臺架之間左右穿梭及換道是可控的，由微電腦程控，一般采用可變程序控制器控制。其開啟、關閉也可為遙控。左右兩臺架均設有急停按紐。還包括控制左、右兩臺架的進出球平衡的控制位置，該控制裝置分別由兩電磁感應閥構成，該兩電磁感應閥分別設在左臺架向右臺架的出球的軌道上以及在右臺架向左臺架進球的軌道上。本實用新型還可在軌道上布置一些彩燈，配合音樂奏響。
當打開電源開關，左、右兩臺架的電動絞籠提升機構開始工作，將樹脂球帶到塔頂，由于軌道的布置是帶有坡度的，因此樹脂球沿軌道下滑，勢能轉變?yōu)閯幽?；樹脂球在沿軌道的滑行中，遇有一些障礙例如風車、虹吸裝置，由于樹脂球在運行中的動能所積聚的力又推動這些障礙的葉輪旋轉，帶動風車轉動，啟動虹吸管出現虹吸現象等，最終到軌道最低處的集球器內，重新開始新一輪的運轉。為了防止左右臺架輸送的樹脂球的數量差異大，本實用新型采用了分球器和電磁感應閥門，設置在電動絞籠提升機構頂部的分球器通過減速電機緩慢轉動將樹脂球送到軌道；電磁感應閥門為連動的一對，設在左右臺架的軌道段上，當一側臺架的樹脂球滑向另一側時，同時另一側臺架也有一樹脂球滑向一側，電磁感應閥門同時打開，保證了左右臺架輸送樹脂球的平衡。本實用新型還設有手動的一套演示能量轉換的裝置，也可讓受教者自己操作，慢慢體會能量轉換的要點，從而更進一步了解和掌握能量轉換的知識。
圖16是本實用新型演示能量轉換的裝置中手動操作裝置結構示意圖。本實用新型一種演示能量轉換的裝置還包括一手動操作機構10，該手動操作機構包括一手動絞籠提升機構101、一雙曲狹縫裝置102、一錐體上移部件103、一迷宮模型104；所述的手動絞籠提升機構101包括一搖手柄1011，一與搖手柄相連的搖桿1012，一與搖桿連接的連接曲軸1013，一與曲軸連接的絞籠提升機構1014，該絞籠提升機構的頂部連接一向下傾斜軌道3；所述雙曲狹縫裝置102包括一支架1021，一其上設有雙曲線狹縫1022的雙曲線狹縫座1023，該雙曲線狹縫的中部貫通，該雙曲狹縫座中間垂直設有旋轉軸1024，該旋轉軸的頂部伸在與其對應的軌道內，其上設有撥動片1025，該旋轉軸的中部設有傾斜的旋轉桿1026，該旋轉桿傾斜的角度與雙曲線狹縫相通時一曲線狹縫上部與另一曲線狹縫下部相連的角度一致，使該旋轉桿隨旋轉軸旋轉時，該旋轉桿可在雙曲線狹縫中自由來回轉動；所述的錐體上移部件103包括兩可左右擺動的連接桿1031，架在兩連接桿上的前后可滾動的錐體1032，一固定桿1033，套在固定桿中部兩側的套管1034，該兩套管之間連接一拉簧(未圖示)，其上還分別連接一連接桿1035和彈簧1036，一支撐架1037；所述兩套管1034上連接的彈簧與支撐架1037中部連接，支撐架1037上還設有一杠桿1038，該杠桿的一端設有重錘1039，另一端伸在與其對應的軌道3內，其上設有一受力盤1030；所述的迷宮模型104上設有迷宮樣障礙板1041，其一端進口1042與軌道3的出球端連接，另一端出口1043與該手動操作機構的集球端1044軌道3相連通。
圖17是本實用新型演示能量轉換的裝置中手動操作裝置的工作流程圖。手動提升裝置的操作游客參與搖動手柄，在人力驅動下，樹脂球升到手動絞籠提升機構的上部，然后沿軌道順勢運行，并在撞擊不同物體的過程中做出許多有趣的游戲，例如旋轉桿穿過雙曲線狹縫并自由來回轉動；錐體上移部件由于樹脂球撞擊杠桿的受力盤而使連接桿分合而使錐體在連接桿上上下活動；樹脂球落入迷宮后又在迷宮的各障礙板之間行走；等等；然后從迷宮的出口出去到軌道中再進入提升裝置的集球器內，準備進行新一輪運行。
本實用新型是一項科學性與娛樂性極強的展品，不同年齡、不同文化層次的學員和觀眾都能從該項目中獲取不少有益的知識、獲得不少樂趣，尤其對青少年更是如此。
權利要求1.一種演示能量轉換的裝置，其特征在于包括左、右臺架，設在左、右臺架上的電動送料提升機構，連接在送料提升機構之間的各種造型的軌道，運行在軌道中的多個樹脂球，設在各送料提升機構底部的集球盤，設在各送料提升機構頂部的分球器，以及控制整個機器運行的電控部件；所述的送料提升機構包括設在左臺架的電動絞籠提升機構和設在右臺架的電動鏈條提升機構；所述的控制部件包括控制各電動送料提升機構運轉的電源開關、一單片機、以及設在軌道中的受單片機控制的多個電磁感應閥。
2.根據權利要求1所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的鏈條傳送機構包括支架、設在支架內的環(huán)形輸送鏈條、以及間隔設在鏈條上的送球器。
3.根據權利要求1所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的軌道由直線形、波浪形、垂直盤旋形、橫向盤旋形組合而成。
4.根據權利要求1或3所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的軌道包括一主桿、與主桿平行并間距小于樹脂球直徑的至少兩支桿、以及間隔設置的連接主桿與支桿為一體的多個固定環(huán)。
5.根據權利要求1或3所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的集球盤由在各送料提升機構底部設置的圓盤構成，圓盤壁上設有進球口和出球口，所述的進球口和出球口分別與各自的軌道連接，所述的圓盤位于進球口的一側其底部稍低。
6.根據權利要求1所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的分球器為兩個，分別設在兩絞籠式提升機構和鏈式提升機構的頂部。
7.根據權利要求1或6所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的分球器由在絞籠式提升機構的頂部設置的減速電機式分球器構成，其包括集球容器，該集球容器的周壁設有多個出球孔，各孔與各軌道相連通；設在集球容器頂部的減速電機，與減速電機輸出軸連接并伸在集球容器內的撥動片。
8.根據權利要求1或6所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的所述的分球器由在鏈式提升機構的頂部設置的一軌道及在該軌道段上設置的兩分軌道構成，在兩分軌道中其中有一軌道設有電磁撥動桿，受電磁感應閥控制動作。
9.根據權利要求1所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，所述的一種演示能量轉換的裝置還包括一手動操作機構，該手動操作機構包括一手動絞籠提升機構、一雙曲狹縫裝置、一錐體上移部件、一迷宮模型；所述的手動絞籠提升機構包括一搖手柄，一與搖手柄相連的搖桿；一與搖桿連接的連接曲軸，一與曲軸連接的絞籠提升機構，該絞籠提升機構的頂部連接一向下傾斜軌道；所述雙曲狹縫裝置包括一支架，一其上設有雙曲線狹縫的雙曲線狹縫座，該雙曲線狹縫的中部貫通，該雙曲狹縫座中間垂直設有旋轉軸，該旋轉軸的頂部伸在與其對應的軌道內，其上設有撥動片，該旋轉軸的中部設有傾斜的旋轉桿，該旋轉桿傾斜的角度與雙曲線狹縫相通時一曲線狹縫上部與另一曲線狹縫下部相連的角度一致，使該旋轉桿隨旋轉軸旋轉時，該旋轉桿可在雙曲線狹縫中自由來回轉動；所述的錐體上移部件包括兩可左右擺動的連接桿，架在兩連接桿上的前后可滾動的錐體，一固定桿，套在固定桿中部兩側的套管，該兩套管之間連接一彈簧，其上還分別連接一連接桿和彈簧，一支撐架；所述兩套管上連接的彈簧與支撐架中部連接，支撐架上還設有一杠桿，該杠桿的一端設有重錘，另一端伸在與其對應的軌道內，其上設有一受力盤；所述的迷宮模型一端與軌道的出球端連接，另一端與該手動操作機構的集球軌道相連通。
10.根據權利要求1所述的一種演示能量轉換的裝置，其特征在于，還包括控制左、右兩臺架的進出球平衡的控制位置，該控制裝置分別由兩傳感器構成，該兩傳感器分別設在左臺架向右臺架的出球的軌道上以及在右臺架向左臺架進球的軌道上。
專利摘要本實用新型一種演示能量轉換的裝置，其特點是包括左、右臺架，兩電動送料提升機構，連接在送料提升機構之間的軌道，運行在軌道中的多個樹脂球，設在各送料提升機構底部的集球盤，設在各送料提升機構頂部的分球器，以及電控部件；還包括一手動操作機構。在電力或人力驅動下，樹脂球升到能量轉換裝置的上部，然后沿數條軌道順勢運行，并在撞擊不同物體的過程中做出許多有趣的游戲，然后再進入提升裝置，進行新一輪運行，從而引出“動能轉換成勢能和勢能轉換成動能、以及在轉換過程中各能量釋放所帶來的效果的概念”，對受教者起到啟發(fā)和增長知識的作用。
文檔編號G09B23/00GK2639972SQ0323105
公開日2004年9月8日 申請日期2003年5月12日 優(yōu)先權日2003年5月12日
發(fā)明者胡學增, 梁兆正, 章興飛, 陶月林 申請人:上?？萍拣^