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河北省科学技术馆

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    滚球机构综合了各类基本的机械输送机构,观众通过操作一系列的机械输送机构使钢球在展品中循环运动,从而了解各类机械输送机构的工作原理:
    1、皮带输送机构:
    转动手轮,直接驱动皮带运动(假设钢球初始位置在此)。皮带上固定有拨爪,拨爪将钢球带动向前移动,将钢球送到下一个轨道,钢球沿轨道滚入转向阀装置。转动转向阀,再将钢球送到下一个轨道,进入下一输送机构——杠杆顶升机构。
    在这个输送机构中,环形皮带绕在转轴固定的转筒上,其中一个转筒为主动端,由手轮带动转动,另一个转筒为从动端,仅起支撑作用。皮带依靠与转筒的摩擦力而运动,将钢球输送到另一端。摩擦力的大小由转筒与皮带之间的摩擦系数、皮带与转筒的包角(由结构尺寸决定)以及皮带对转筒的正压力(由皮带的张紧力决定)三者决定。
    2、杠杆顶升机构:
    依次下压梯级杠杆,将钢球逐级顶升,直至最高处轨道上。钢球沿轨道滚入转向阀装置。转动转向阀,再将钢球送到下一个输送机构——凸轮机构。
    在这个输送机构中,一根杠杆被它的支点分成两部分,对杠杆臂长的一端施加一个较小的力,则在另一端可以橇起一个较重的物体。观众可以通过操作,理解杠杆原理。
    3、凸轮机构:
    转动凸轮机构的手轮,使障碍桥放平,轨道接通。将钢球送入轨道,钢球沿轨道滚入下一级输送机构——滑轮组机构。
    该部分通过凸轮的转动可以将圆周运动转换为摆动。观众可以在两侧同时操作,手轮设有超越离合器,若两侧的观众用力不同,不会彼此影响和造成伤害。同时,为启发观众思考,在设计上人为降低了凸轮的高点,引导观众观察其运动过程,思考其运动原理。
    4、滑轮组机构:
    向下拉动滑轮组的吊绳,牵动吊篮将钢球吊至上部轨道处并触动释放机构,将钢球释放到齿轮传动装置前端的接球轨道上。再将钢球送入下一个传动机构——齿轮传动机构。此时,松开吊绳,吊篮可以平稳下滑。
    该部分主要演示滑轮组的省力原理。滑轮组由动滑轮、定滑轮及绳子组成,通过滑轮组,物体的重量由绳子承担,每根绳子只承担一部分重量。观众通过轻松的操作,体会其省力原理。
    5、齿轮齿条机构:
    钢球沿轨道滚至齿条之上的障碍板处停住,转动手轮,通过齿轮带动齿条直线运动,将钢球运至齿条另一端轨道处并触动释放机构将钢球释放于轨道上,钢球沿轨道滚入转向阀装置。转动转向阀(此处,转向阀手轮带动蜗杆,再带动蜗轮,蜗轮带动阀门转动),再将钢球送入下一个轨道,进入下一输送机构——蜗轮蜗杆输送机构。
    该部分主要展示圆周运动转化为直线运动。当齿轮为主动时,转动手轮可以将齿轮的圆周运动转换为齿条的直线运动。同时,设有自动倾翻机构,接到钢球后将钢球从一侧运到另一侧,并通过撞块、释放倾翻机构,将钢球送入下一输送环节。
    6、蜗轮蜗杆机构:
    平稳转动手轮,转向阀在蜗轮的带动下缓慢旋转,改变钢球的运动方向,将钢球送至链条传送机构的接口处,钢球平稳的进入下一级输送机构。
    该部分主要展示蜗轮蜗杆的大速比传动。蜗杆为主动,蜗轮为从动,蜗轮齿数大于蜗杆齿数,蜗轮转速为蜗杆齿数与蜗轮齿数之比和蜗杆转速的乘积,输入与输出轴呈90度。由于减速比较大,轻松转动手轮就可以完成钢球的输送过程。
    7、链条传送机构:
    转动链轮手轮,输送带上的钢叉将钢球叉起沿斜面上升,直至最高处将钢球释放于轨道上,使钢球滚入下一传动机构——剪式连杆机构的托盘中。
    与带传动、齿轮传动相比,链传动的主要特点是:1、优点:没有弹性滑动和打滑,能保持准确的平均传动比,传动效率较高(封闭式链传动传动效率 =0.950.98);链条不需要象带那样张得很紧,所以压轴力较小;传递功率大,过载能力强;能在低速重载下较好工作;能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。2、缺点:  瞬时链速和瞬时传动比不为常数,工作中有冲击和噪声,磨损后易发生跳齿,不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。
    链传动广泛应用于石油、化工、农业、采矿、起重、运输、纺织等各种机械和动力传动中。
    8、剪式连杆机构:
    转动手轮,通过螺旋传动使剪式连杆机构伸长,使托盘上升直至预定位置,将钢球释放于下一轨道上,钢球滚至下一输送机构——螺旋输送上方的“断桥”处停住。
    通过改变叉形杆之间的夹角从而改变结构的形状,实现机构上升或下降。
    9、螺旋机构:
    转动螺旋机构的手轮,螺杆带动“断桥”上升与回程轨道接平,从而使钢球通过“断桥”进入卷扬机构。
    螺母转动一周,螺杆上升一个螺距的高度,此机构可以将圆周运动变为直线运动。
    10、卷扬机构:
    通过手轮转动卷筒,伸缩臂伸出,将钢球抬升送入回程轨道,钢球靠重力滚到皮带传动机构处(假设此处为起始点)。
    手轮转动,使钢球在托盘内上下移动。观众操作手轮的同时,观察滑轮的运动方向和绳子的绕动方向,理解和体会卷扬机构的工作原理。