模拟行星运动装置
技术领域
本实用新型涉及模拟行星运动技术领域，尤其涉及模拟行星运动装置。
背景技术
人类文明在几千年的发展中，通过天文观察，获得了很多关于天体的几何知识，由此发展了力学知识。例如通过观察太阳系行星的运转，开普勒提出了行星运动三大定律，牛顿由此发展了微积分，进而推导出了万有引力定律，通过模拟太阳系行星运转，使人们获得对行星运转直观的认识，无论对深空探测航天任务规划，还是对教学、演示都具有重要的意义。
目前市场上同类产品的情况特点和缺陷：目前市场上出现的产品主要是模拟太阳系八大行星公转运动，缺少行星自转运动；部分产品即使包含了行星的公转与自转运动，但是设备要求高，结构复杂，增加了后期维护、运行难度。
实用新型内容
基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了模拟行星运动装置，可以同时模拟行星的公转和自转，提高了行星运动的模拟准确性和趣味性。
本实用新型提出的模拟行星运动装置，包括行星支架，行星支架上固定设置有中心机构和多个公转机构，多个公转机构均绕中心机构环形转动；所述每个公转机构包括旋转平台和用于驱动每个旋转平台转动的第一电机，旋转平台上固定设置有第一自转机构，第一自转机构上设置有行星模型。
进一步地，所述每个公转机构还包括滑轮组件和固定于行星支架上的旋转轨道，滑轮组件一端均固定于旋转平台的下方、另一端均与旋转轨道滑动连接，第一电机固定于旋转平台上方，第一电机的输出端与滑轮组件中的其中一个滑轮连接。
进一步地，所述旋转轨道的内侧面设置有导电铜环，旋转平台的下方固定设置有导电碳刷轮，导电碳刷轮的转动面与导电铜环抵接。
进一步地，所述第一自转机构包括蜗轮蜗杆组件、第一轴和固定于旋转平台上的第二电机，蜗轮蜗杆组件的蜗杆端与第二电机的输出端连接、蜗轮端套接固定在第一轴上，第一轴的上端部与行星模型连接。
进一步地，所述第一自转机构还包括第三电机、用于固定第三电机的第一支架和用于固定第一支架的第二支架，第三电机的输出端连接有第一自转板，第二支架固定于第一轴上端部；第三电机、第一支架、第一自转板均设置于行星模型的内部，第二支架的一端穿过行星模型与第一支架连接，第一自转板的两端与行星模型的内壁固定连接；
第一轴的下端部连接有用于对第三电机提供能量的第一导电滑环，第一导电滑环的旋转部分随第一轴的转动而转动，第一导电滑环的静止部分的电源线连接到导电铜环上，以提供电能。
进一步地，所述中心机构包括主轴、第一转动机构和第二转动机构，第一转动机构和第二转动机构均与主轴滚动套接，主轴的一端与行星支架固定连接、另一端与太阳模型连接。
进一步地，所述第一转动机构包括第四电机、第一齿轮、第二齿轮和第一撑杆，第四电机的输出端与第一齿轮连接，第二齿轮与主轴滚动套接，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一撑杆的一端与第二齿轮的上表面固定连接、另一端与水星模型固定连接。
进一步地，所述第二转动机构包括第五电机、第三齿轮、第四齿轮、第二撑杆，第五电机的输出端与第三齿轮连接，第四齿轮与主轴滚动套接，第三齿轮与第四齿轮啮合，第二撑杆的一端与第四齿轮的上表面固定连接、另一端与金星模型固定连接。
进一步地，所述水星模型和金星模型中均设置有相同结构的第二自转机构，所述水星模型中的第二自转机构包括第六电机和用于固定第六电机的第三支架，第一撑杆的一端与第三支架固定连接，第六电机的输出端连接有第二自转板，第二自转板的两端与水星模型的内壁固定连接；
在第二齿轮上设置有用于对水星模型中的第二自转机构提供能量的第二导电滑环和用于对金星模型中的第二自转机构提供能量的第三导电滑环，第二导电滑环与第三导电滑环均与主轴滚动套接。
进一步地，行星支架上设置有罩体，公转机构、中心机构、自传机构、行星模型均设置于罩体中。
本实用新型提供的模拟行星运动装置的优点在于：本实用新型结构中提供的模拟行星运动装置，设置多个公转机构，均绕中心机构进行转动，可以同时模拟行星的公转和自转，提高了行星运动的模拟准确性和趣味性；导电铜环与导电碳刷轮形成用于提供能量的导电滑环，所形成的导电滑环用于给用于整个装置所有电机供电，避免了传统为了给于整个装置所有电机供电是所设置的线缆发生缠绕的缺陷；行星模型中设置的第三电机和第一自转板，保证了星球模型在通过第二电机调整公转角度时，行星模型的自转正常，从而提高了行星模型与实际天体行星运动的契合度，在靠近太阳的部分行星可以直接设置于中心机构上增加了整个装置的紧凑性，降低了装置的结构复杂性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为中心机构的结构示意图；
图3为公转机构的结构示意图；
图4为第一自转机构的结构示意图；
其中，1-行星支架，2-中心机构3-公转机构，4-第一自转机构，5-行星模型， 6-太阳模型，7-水星模型，8-金星模型，9-第二自转机构，10-罩体，11-触摸屏， 21-主轴，22-第一转动机构，23-第二转动机构，31-旋转平台，32-第一电机，33- 滑轮组件，34-旋转轨道，41-蜗轮蜗杆组件，42-第一轴，43-第二电机，44-第三电机，45-第一支架，46-第二支架，47-第一自转板，91-第六电机，92-第三支架， 93-第二自转板，221-第四电机，222-第一齿轮，223-第二齿轮，224-第一撑杆， 225-第二导电滑环，231-第五电机，232-第三齿轮，233-第四齿轮，234-第二撑杆，235-第三导电滑环。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
如图1至4所示，本实用新型提出的模拟行星运动装置，包括行星支架1，行星支架1上固定设置有中心机构2和多个公转机构3，多个公转机构3均绕中心机构2环形转动；所述每个公转机构3包括旋转平台31和用于驱动每个旋转平台31转动的第一电机32，旋转平台31上固定设置有第一自转机构4，第一自转机构4上设置有行星模型5。
众所周知，八大行星绕太阳转动，同时八大行星还存在自转，传统模拟行星运动的设备主要是集中于行星公转，本申请可以同时模拟行星的公转和自转，提高了行星运动的模拟准确性和趣味性。
本申请通过将第一自转机构4设置于旋转平台31上，可以同时实现公转和自转，同时通过第一电机32驱动旋转平台31的转动，降低了整个装置对机械结构的要求，结构简单，减少了后期维护和运动难度。
行星模型5可以采用开口式的亚克力球制作，外表面手绘太阳系行图案。由于每个行星绕太阳转动的半径不同，因此模拟每个行星运动的机构均是独立的，彼此之间互不影响，即设置多个公转机构3，均绕中心机构2进行转动，同时也能单独模拟其中一个行星的公转和自转，提高了行星运动的趣味性和直观性。
进一步地，如图3所示，所述每个公转机构3还包括滑轮组件33和固定于行星支架1上的旋转轨道34，滑轮组件33一端均固定于旋转平台31的下方、另一端均与旋转轨道34滑动连接，第一电机32固定于旋转平台31上方，第一电机32的输出端与滑轮组件33中的其中一个滑轮连接。
滑轮组件33包括主动轮和多个从动轮，第一电机32的输出端与主动轮通过同步带传动连接，第一电机32驱动主动轮转动，使得主动轮沿着旋转轨道34 转动，从动轮的设置是为了与主动轮组合形成一个可移动的支撑面，该支撑面用于支撑旋转平台31，可以根据旋转平台31的大小，设置从动轮的数量，以使得支撑平台31能稳定转动。为了提高整个装置的紧凑性，本申请将第一电机32 设置于旋转平台31的上方，第一电机32与主动轮之间可以通过同步带进行驱动，以实现主动轮的转动，进而实现旋转平台31的转动。
在本申请中，为了配合行星绕太阳的公转模拟，可以将旋转轨道34设置成环状，使得滑轮组件33直接沿旋转轨道34作环状运动，以实现行星的公转模拟。
由于第一电机32是随着旋转平台31的转动而转动，如果采用传统线缆连接以给第一电机32供电，则会造成线缆随着第一电机32的转动而转动，造成线缆的缠绕，直至损坏，因此本申请在旋转轨道34的内侧面设置有导电铜环，旋转平台31的下方固定设置有导电碳刷轮，导电碳刷轮的转动面与导电铜环抵接。
本申请设置的导电铜环和导电碳刷轮是向整个运动装置提供电能的介质，以实现整个运动装置的正常工作，其中导电铜环外接供电电源。
旋转轨道34的固定设置，使得导电铜环是固定静止的，导电铜环相当于定子，同时导电碳刷轮随着旋转平台31的转动而运动，导电碳刷轮相当于转子，因此导电铜环与导电碳刷轮形成用于提供能量的导电滑环，所形成的导电滑环用于给第一电机32供电，避免了传统为了给第一电机32供电设置线缆时发生的缠绕缺陷，在实际使用时，导电铜环上要通电。
进一步地，如图3和4所示，所述第一自转机构4包括蜗轮蜗杆组件41、第一轴42和固定于旋转平台31上的第二电机43，蜗轮蜗杆组件41的蜗杆端与第二电机43的输出端连接、蜗轮端套接固定在第一轴42上，第一轴42的上端部与行星模型5连接。所述第一自转机构4还包括第三电机44、用于固定第三电机44的第一支架45和用于固定第一支架45的第二支架46，第三电机44的输出端连接有第一自转板47，第二支架46固定于第一轴42上端部；第三电机 44、第一支架45、第一自转板47均设置于行星模型5的内部，第二支架46的一端穿过行星模型5与第一支架45连接，第一自转板47的两端与行星模型5 的内壁固定连接。
行星模型5通过旋转平台31绕中心机构2上设置的太阳模型转动，实现了行星模型5的公转。第二电机42驱动蜗轮蜗杆组件41使得第一轴42实现转动，以调节行星模型5在公转时，调整公转角度，使得行星模型5的公转与太阳模型的角度始终保持稳定；第三电机44驱动第一自转板47进行转动，使得与第一自转板47固定的行星模型5发生转动，行星模型5沿第三电机44输出轴的轴线方向转动，每个行星模型5中设置的第三电机44输出轴的轴线方向通过第一支架45和第二支架46进行调整。在对第一支架45和第二支架46调整时，可以参考实际天体行星运动进行调整。
应理解地是，与第一电机32转动时的供电一致，设置于行星模型5中的第三电机44也是通过导电滑环进行供电的，具体为：第一轴42的下端部连接有用于对第三电机44提供能量的第一导电滑环，第一导电滑环的旋转部分随第一轴42的转动而转动，第一导电滑环的静止部分的电源线连接到导电铜环上，以提供电能。第一导电滑环通过导电铜环导电铜环和导电碳刷轮所传递的电能向第三电机44提供能量。
采用第一导电滑环使得第一电机32可以直接带动行星模型5实现转动，保证了星球模型5在通过第二电机42调整公转角度时，行星模型5的自转正常，从而提高了行星模型5与实际天体行星运动的契合度。
进一步地，如图2所示，所述中心机构2包括主轴21、第一转动机构22和第二转动机构23，第一转动机构22和第二转动机构23均与主轴21滚动套接，主轴21的一端与行星支架1固定连接、另一端与太阳模型6连接。
为了增加整个装置的紧凑性，在靠近太阳的部分行星可以直接设置于中心机构2上，在本申请中将水星模型和金星模型设置于中心机构2上，中心机构的主轴21始终保持不动，太阳模型6放置于主轴21上方，以降低整个装置的体积和结构复杂性。
在本申请中，第一转动机构22和第二转动机构23的结构基本是一致的，分别是为了实现水星模型7和金星模型8的自转。
进一步地，所述第一转动机构22包括第四电机221、第一齿轮222、第二齿轮223、第一撑杆224，第四电机221的输出端与第一齿轮222连接，第二齿轮223与主轴21滚动套接，第一齿轮222与第二齿轮223啮合，第一撑杆224 的一端与第二齿轮223的上表面固定连接、另一端与水星模型7固定连接。第二齿轮223与主轴21之间通过轴承连接。
所述第二转动机构23包括第五电机231、第三齿轮232、第四齿轮233、第二撑杆234，第五电机231的输出端与第三齿轮232连接，第四齿轮233与主轴 21滚动套接，第三齿轮232与第四齿轮233啮合，第二撑杆234的一端与第四齿轮233的上表面固定连接、另一端与金星模型8固定连接。
第一转动机构22与第二转动机构23的工作原理类似，以下详述第一转动机构22，第二转动机构23请参考第一转动机构22。第四电机221驱动第一齿轮222转动，与第一齿轮222啮合的第二齿轮223转动，第一撑杆224偏心设置于第二齿轮223上，因此第一撑杆224将沿着主轴21转动，由于主轴21上设置的是太阳模型6，因此实现了水星模型7绕太阳模型6的转动，即实现了模拟绕太阳模型6的公转。
为了进一步实现水星模型7的自转，所述水星模型7和金星模型8中均设置有相同结构的第二自转机构9，所述水星模型7中的第二自转机构9包括第六电机91和用于固定第六电机91的第三支架92，第一撑杆224的一端与第三支架92固定连接，第六电机91的输出端连接有第二自转板93，第二自转板93的两端与水星模型7的内壁固定连接；第六电机91驱动第二自转板93转动，实现了水星模型7的自转。
等同于行星模型5中第三电机44的供电工作，在第二齿轮223上设置有用于对水星模型7中的第二自转机构9提供能量的第二导电滑环225和用于对金星模型8中的第二自转机构9提供能量的第三导电滑环235，第二导电滑环225 与第三导电滑环235均与主轴21滚动套接。
进一步地，行星支架1上设置有罩体10，公转机构3、中心机构2、自传机构、行星模型5均设置于罩体10中。罩体将行星支架1、公转机构3、第一自转机构4、行星模型5等罩起来，同时在行星模型5上面的罩体采用透明材质的，使得整个装置外表美观，同时在罩体10的外侧设置有触摸屏11，以对罩体10 中行星模型5的公转和自转进行手动操作，增加了整个装置的互动趣味性，便于对小朋友天体行星运动的启蒙和观察。
为了进一步增加整个装置的美观性，可以在行星模型5的下方设置多个装饰组件，装饰组件分别沿行星模型5、太阳模型6、水星模型7、金星模型8设置，装饰组件的下方固定于行星支架上、上方可以设置屏幕，以动画显示天体运动，或者辅助显示天体运动的知识，实现整个装置的可操作化和可视化。
以上第一导电滑环、第二导电滑环、第三导电滑环的静止部分的电源线均连接到导电铜环上，以传递电能。
工作过程：当进行天体行星运动模拟时，每个行星模型5的公转机构3工作，第一电机32带动旋转平台31转动，实现行星模型5的公转，同时第一转动机构22和第二转动机构23工作，实现水星模型7、金星模型8的公转，在行星公转时，通过第一自转机构4上的第二电机43实现行星模型5的公转与太阳模型的角度始终保持稳定，第一自转机构4上的第三电机44转动，实现行星模型5的自转，同时第二自转机构9实现了水星模型7和金星模型8的自转，在以上各个行星转动的过程中，太阳模型6均保持不动，实现了对天体行星绕太阳运动的可视化模拟，提高了整个过程的准确性和趣味性。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
