科技展品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通用結(jié)構(gòu)研究與分析

機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司□王 越 高梅香 李志強(qiáng) 郝 利

1 引言

科技展品是科技館進(jìn)行展覽教育的重要載體，主要通過(guò)其參與性、體驗(yàn)性及互動(dòng)性，激發(fā)科學(xué)興趣，啟迪科學(xué)觀念。為了增強(qiáng)展品的體驗(yàn)效果，通常在展品中設(shè)置操作機(jī)構(gòu)供體驗(yàn)者操作，再通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞至展示機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到互動(dòng)展示的效果。

通過(guò)對(duì)大量現(xiàn)有科技展品的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其實(shí)現(xiàn)的功能具有幾種典型的形式，但是在進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)每個(gè)展品單獨(dú)設(shè)計(jì)，具有設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，并且無(wú)法保證設(shè)計(jì)合理性的缺點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)科技展品中常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究與分析，提出通用結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到縮短展品研發(fā)周期，提高傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的目的。

2 通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

科技館展品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)種類繁多，形式多樣，因此要從眾多類型的展品中總結(jié)、分析和歸納出大部分展品都共同使用的傳動(dòng)形式，從功能實(shí)現(xiàn)的角度，研究展品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通用結(jié)構(gòu)，使其可以滿足大多數(shù)展品的傳動(dòng)要求。

在對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通用結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

1）從使用方 （觀眾）角度考慮，需確保安全性；

2）從制作方 （加工廠）角度考慮，需確保加工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；

3）從管理方 （科技館）角度考慮，需確保便于維護(hù)、牢固耐用。

3 通用結(jié)構(gòu)方案

科技展品的操作機(jī)構(gòu)包括手輪、旋鈕、推桿等形式，其中90%以上為手輪旋轉(zhuǎn)輸入動(dòng)力，因此，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通用結(jié)構(gòu)的輸入端均采用手輪轉(zhuǎn)動(dòng)輸入形式。科技展品的展示機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等形式，因此在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通用結(jié)構(gòu)的輸出端采用旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)兩種輸出形式。

在對(duì)通用結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類時(shí)，主要根據(jù)輸入端與輸出端的特點(diǎn)，體現(xiàn)出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)起到的作用。通過(guò)分析與總結(jié)，最終確定平行軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、交錯(cuò)軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)變直線機(jī)構(gòu)三類通用結(jié)構(gòu)。由于科技展品外形尺寸差異很大，且操作機(jī)構(gòu)與展示機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置任意組合，所以三種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均分為近距離傳動(dòng)和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)兩種方案，且在使用此通用結(jié)構(gòu)時(shí)，借鑒此種傳動(dòng)形式，并根據(jù)展品的實(shí)際情況調(diào)節(jié)具體的尺寸。

（1）平行軸傳動(dòng)

平行軸近距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。手輪輸入-齒輪傳動(dòng)-齒輪傳動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。適用范圍：用于傳遞相對(duì)位置不遠(yuǎn)的兩平行軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，推薦用于輸入與輸出軸距離100mm～500mm范圍。

圖1 平行軸近距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

平行軸遠(yuǎn)距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。手輪輸入-帶傳動(dòng)-齒輪傳動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。適用范圍：1）用于傳遞相對(duì)位置較遠(yuǎn)的兩平行軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，推薦用于輸入與輸出軸距離300mm～800mm范圍。2）用于輸出旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤直徑較大，輸出旋轉(zhuǎn)軸拆卸不方便的使用場(chǎng)合。考慮安裝、維修方便，當(dāng)帶傳動(dòng)的同步帶需要更換時(shí)，可以只拆卸第二級(jí)中間軸即可，不必拆卸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸和重量較大的輸出軸部分。

圖2 平行軸遠(yuǎn)距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

（2）交錯(cuò)軸傳動(dòng)

交錯(cuò)軸近距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。手輪輸入-齒輪傳動(dòng)-齒輪傳動(dòng)-錐齒輪傳動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。適用范圍：用于傳遞相對(duì)位置較近的兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，推薦用于輸入與輸出軸垂直距離100mm～500mm范圍。

圖3 交錯(cuò)軸近距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

交錯(cuò)軸遠(yuǎn)距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4所示。手輪輸入-帶傳動(dòng)-錐齒輪傳動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。適用范圍：1）用于傳遞相對(duì)位置較遠(yuǎn)的兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，推薦用于輸入與輸出軸距離300mm～800mm范圍。2）輸出軸的方向可以根據(jù)需求繞第二級(jí)軸的中心任意圓周方向布置。

圖4 交錯(cuò)軸遠(yuǎn)距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

（3）回轉(zhuǎn)變直線

回轉(zhuǎn)變直線近距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5

所示。手輪輸入-錐齒輪傳動(dòng)-絲桿傳動(dòng)-直線輸出。適用范圍：1）用于實(shí)現(xiàn)將垂直于臺(tái)面的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為沿臺(tái)面的水平直線運(yùn)動(dòng)。2）推薦用于傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

回轉(zhuǎn)變直線遠(yuǎn)距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6所示。手輪輸入-帶傳動(dòng)-錐齒輪傳動(dòng)-絲桿傳動(dòng)-直線輸出。適用范圍：1）用于實(shí)現(xiàn)將垂直于臺(tái)面的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為沿臺(tái)面的水平直線運(yùn)動(dòng)。2）推薦用于傳遞兩交錯(cuò)軸之間垂直距離300mm～800mm范圍的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

圖5 回轉(zhuǎn)變直線近距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖6 回轉(zhuǎn)變直線遠(yuǎn)距離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

4 結(jié)論

隨著科普教育領(lǐng)域的發(fā)展，科技展品的規(guī)范化設(shè)計(jì)需求越來(lái)越迫切。本文對(duì)科技展品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通用結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究與分析，給出了展品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和三種通用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了展品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制作標(biāo)準(zhǔn)化，有利于展品裝配調(diào)試、質(zhì)量控制、后期維修等，促進(jìn)了展品的規(guī)模化生產(chǎn)，為科普展品產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。