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专利号: 2021103699291
申请人: 李新亚
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种游乐转台,其特征在于:

所述游乐转台,含地坑(18)、转台、轮椅、牵引装置和动力传动系统;

所述地坑(18),其位于水平地面的下方,其为圆柱形空腔,其内径远大于高度,其轴线竖直,其水平坑底面的下方有基座(7);

所述基座(7),其为圆柱形,其为钢筋水泥结构,其轴线与所述地坑(18)的轴线重合,其外径小于所述地坑(18)的内径,其上表面与所述地坑(18)的坑底面齐平,其内部固定安装k个竖直螺栓(8);这k个螺栓(8),其环绕所述基座(7)的轴线均匀分布在同一圆周上,且该圆周的半径为r,其上端均从所述基座(7)的上表面向上竖直伸出;

所述转台含立柱(1)、转盘(2)、套筒(3)、主轴承(4)、底板(6)、副轴承(14)、挡板(19)、缓冲垫(20)和间歇驱动装置;

所述底板(6),其为水平厚实圆板,其轴线与所述基座(7)的轴线重合,其上开有k个竖直螺栓孔(6a);这k个螺栓孔(6a)环绕所述底板(6)的轴线均匀分布在同一圆周上,且该圆周的半径为r;所述底板(6)上的这k个螺栓孔(6a),分别套装在所述基座(7)上的k个螺栓(8)上,k个螺母分别旋在这k个螺栓(8)上,将所述底板(6)固定连接在所述基座(7)的上表面上;、所述立柱(1),其为竖直圆柱体,其轴线与所述底板(6)的轴线重合,其轴向高度大于所述地坑(18)的深度,其下端面与相应位置的所述底板(6)的上表面固定连接;

所述转盘(2),其轴线与所述立柱(1)的轴线重合,其外径的长度接近所述地坑(18)内径的长度,但小于所述地坑(18)内径的长度,其中心开有盘孔(2a),其上表面上有n对盘槽(2b),所述n为偶数;所述盘孔(2a),其轴线与所述转盘(2)的轴线重合,其内径大于所述立柱(1)的外径;每对盘槽(2b)的两盘槽(2b),其均为直槽,其相互平行,其中线在所述转盘(2)的径向上;这n对盘槽(2b)在所述转盘(2)上均匀分布,从而任意一对盘槽(2b)必有另一对盘槽(2b)与之对称;

所述套筒(3),其轴线与所述立柱(1)的轴线重合,其轴向高度小于所述地坑(18)的深度但大于所述转盘(2)的厚度,其内径大于所述立柱(1)的外径,其外径大于所述转盘(2)上盘孔(2a)的内径,其上端强力插入所述转盘(2)的盘孔(2a)中且与所述转盘(2)固定连接,其上端面与所述转盘(2)的上表面齐平;

两主轴承(4),其外圈的外圆周表面分别与相应位置的所述套筒(3)的内圆周表面固定连接,其内圈的内圆周表面分别与相应动转盘位置的所述立柱(1)的外圆周表面固定连接,其轴线均与所述立柱(1)的轴线重合;这两主轴承(4)中,一个主轴承(4)位于所述套筒(3)的上端口,另一个主轴承(4)位于所述套筒(3)的下端口;所述转盘(2)的上表面与所述地坑(18)的坑口地面齐平;

两副轴承(14),其均位于所述套筒(3)的上方,其内圈的内圆周表面分别与相应位置的所述立柱(1)的外圆周表面固定连接;这两副轴承(14)中,一个副轴承(14)接近所述套筒(3),另一个副轴承(14)位于所述立柱(1)的上端;

所述挡板(19),其轮廓为长方形,其内、外表面均为圆弧面,其内、外表面的轴线均与所述转盘(2)的轴线重合;n块挡板(19),其均匀分布且竖立于所述转盘(2)边缘处的盘面上,其沿径向分别与邻近的所述转盘(2)上n对盘槽(2b)正相对,其下端面分别与相应位置的所述转盘(2)的上表面固定连接;

所述缓冲垫(20),其轮廓的形状与所述挡板(19)轮廓的形状相同且面积相等,其内表面为竖直平面,其外表面为圆弧面,其外表面的轴线与所述转盘(2)的轴线重合;n块缓冲垫(20)的外表面分别与这n块挡板(19)的内表面固定连接;

所述间歇驱动装置含棘轮(5)、棘爪(22)、棘爪轴(15)、弹片(23)和间歇轴承(24);

所述棘轮(5),其为圆环形,其轴线与所述套筒(3)的轴线重合,其下端的内缘有向内伸出的棘轮齿(5a);所述棘轮齿(5a)的齿尖位于同一圆周上,该圆周的轴线与所述棘轮(5)的轴线重合,该圆周的直径小于所述棘轮(5)的内径,但大于所述套筒(3)的外径;

所述间歇轴承(24),其外圈的外圆周表面与所述棘轮(5)的内圆周表面固定连接,其内圈的内圆周表面与所述套筒(3)下端的外圆周表面固定连接;所述棘轮(5)上棘轮齿(5a)的齿尖接近所述套筒(3)的下端面;

两棘爪轴(15)的上端分别竖直固定连接在所述套筒(3)下端面的筒壁上,这两棘爪轴(15)的连线与所述套筒(3)的轴线正交;

两棘爪(22),其分别套装在这两棘爪轴(15)上,其均可绕相应的棘爪轴(15)在水平面上转动,但均不能沿轴向移动;

两弹片(23),其一端分别固定连接在这两棘爪(22)旁边的所述套筒(3)下端面的筒壁上,其另一端分别压在这两棘爪(22)上,使这两棘爪(22)分别插入相应位置的所述棘轮(5)上棘轮齿(5a)的齿槽中;

仰视所述棘轮(5),当所述棘轮(5)沿逆时针方向旋转时,所述棘轮(5)上棘轮齿(5a)推动这两棘爪(22),进而驱动所述套筒(3)沿逆时针方向同步旋转;当所述棘轮(5)静止时,这两棘爪(22)并不影响所述套筒(3)沿逆时针方向的旋转;

所述轮椅含平板车(9)和椅子(12);

所述平板车(9)由平板(10)、阶梯轮(11)和轮轴(21)组成;

所述平板(10),其为水平矩形板,其纵向长度大于横向宽度;

两轮轴(21),其一前一后分别横向固定连接在所述平板(10)上,其两端均从所述平板(10)的两侧向面向外伸出;

所述阶梯轮(11)由侧轮(11a)和轨道轮(11b)组合为同轴整体,所述侧轮(11a)的外径大于所述轨道轮(11b)的外径,所述侧轮(11a)位于所述轨道轮(11b)的外侧;所述平板(10)上安装四个阶梯轮(11),这四个阶梯轮(11)中,两个阶梯轮(11)分别套装在所述平板(10)前轮轴(21)的两伸出端上,另两个阶梯轮(11)分别套装在所述平板(10)后轮轴(21)的两伸出端上,这四个阶梯轮(11)均可绕各自轴线在竖直平面上自由转动,但均不能沿轴向移动;

n个平板车(9)分别放置在所述转盘(2)的n对盘槽(1b)上;每个平板车(9)上的四个阶梯轮(11)中,位于同侧的两阶梯轮(11)上的侧轮(11a)均插在相应一对盘槽(1b)相应侧的盘槽(1b)中,位于另一侧的另两阶梯轮(11)上的侧轮(11a)均插在该对盘槽(1b)另一侧的盘槽(1b)中,这四个阶梯轮(11)上的轨道轮(11b)均与相应位置的所述转盘(2)的上表面活动接触,当这四个阶梯轮(11)上的轨道轮(11b)均沿所述转盘(2)的上表面同向滚动时,所述平板车(9)相对所述转盘(2),只能沿径向运动,不能沿切向移动;

所述椅子(12),其上备有安全带(13),其一侧挂有球框,所述球框中放置多个软球;

n个椅子(12)分别固定连接在这n个平板车(9)的平板(10)上,当n位游乐者分别坐到这n个椅子(12)上后,这n位游乐者均面向所述立柱(1);

所述牵引装置含绳子(16)和弹簧(17);

n条绳子,其一端分别与相应位置的位于所述立柱(1)上端的副轴承(14)外圈的外圆周表面固定连接,其另一端分别沿径向伸向这n个椅子(12)并放置于相应球框中备用;

n个弹簧(17),其一端分别与相应位置的接近所述套筒(3)的副轴承(14)外圈的外圆周表面固定连接,其另一端分别沿径向伸向这n个平板车(9),且分别与这n个平板车(9)上平板(10)的前端活动勾接;

所述动力传动系统含电动机、输出轮和皮带;

所述输出轮固定套装在所述电动机的输出轴上;

所述皮带套装在所述输出轮和所述间歇驱动装置的棘轮(5)上;

仰视所述间歇驱动装置,所述电动机工作时,通过所述皮带传动,驱动所述棘轮(5)沿逆时针方向转动,所述棘轮(5)又通过其上的棘轮齿(5a)对所述套筒(3)上的两棘爪(22)的推动,使所述套筒(3)沿逆时针方向同步转动,所述套筒(3)再带动所述转盘(2)沿逆时针方向同步转动;当所述电动机停止工作时,这两棘爪(22)并不阻碍所述套筒(3)的逆时针方向转动,从而所述转盘(2)连成所述套筒(3)因惯性继续沿逆时针方向转动;所述转盘(2)具较大转动惯量,因而所述转盘(2)具较大转动动能,而摩擦阻力很小,根据能量守恒定律,所述转盘(2)可旋转较长时间,可让n位分别坐在n个椅子(12)上的游乐者有充足时间从事游乐活动。

2.根据权利要求1所述游乐转台,其特征在于:

n位游乐者分别坐到n个椅子(12)后,牢固系上安全带(13),然后开始游乐;在游乐中可获得以下物理感性认识:其一,弹簧(17)与相应平板车(9)脱离,所述平板车(9)上游乐者用手拉紧相应绳子(16),让所述平板车(9)相对转盘(2)的位置不变,然后电动机驱动所述转盘(2)缓慢加速旋转,所述游乐者感觉绳子(16)拉手的力逐渐增大;所述转盘(2)的转速恒定时,所述游乐者连成所述平板车(9)缓慢远离立柱(1),感觉所述绳子(16)拉手的力更大;

游乐者通过亲身感受,获得了牛顿第三定律的感性认识,获得了向心力的感性认识,获得了在圆周运动半径不变和质量不变的情况下,向心力随角速度的增大而增大的感性认识,获得了在角速度不变和质量不变的情况下,向心力随圆周运动半径的增大而增大的感性认识;

其二,绳子(16)闲置,弹簧(17)与相应平板车(9)勾接,电动机驱动转盘(2)缓慢加速旋转;只见所述平板车(9)逐渐离开立柱(1),所述弹簧(17)逐渐伸长;

游乐者通过亲身感受,获得了弹簧(17)也能提供向心力的感性认识,获得了弹簧(17)的弹力随其伸长量的增大而增大的感性认识;

其三,绳子(16)闲置,弹簧(17)与相应平板车(9)勾接,电动机驱动转盘(2)转动后,所述平板车(9)上游乐者的背部紧紧压在相应椅子(12)的背板上,上体很难前倾;所述转盘(2)的转速越大,上体越难前倾;如果想前倾,需要手用力向后拉所述椅子(12),跟坐在家里凳子上的情况不同;

游乐者通过亲身感受,获得了任何物体(如上体)的圆周运动都需要向心力的感性认识,获得了多种方法提供向心力的感性认识,获得了牛顿第三定律的感性认识;

其四,n条绳子(16)都闲置,n个弹簧(17)分别与n个平板车(9)勾接,电动机驱动转盘(2)以恒定转速旋转;待这n个平板车(9)相对所述转盘(2)均保持相对静止时,有的游乐者离立柱(1)最远,有的游乐者离所述立柱(1)最近;观察发现,离所述立柱(1)最远的游乐者是胖子或高大个子,离所述立柱(1)最近的游乐者是瘦子或矮小个子;

游乐者通过亲身感受,获得了作圆周运动物体,在角速度相同的情况下,物体的质量越大需要的向心力越大的感性认识;

其五,绳子(16)闲置,弹簧(17)与相应平板车(9)勾接,电动机驱动转盘(2)以恒定转速旋转;所述平板车(9)上游乐者竖直上抛软球,但上抛的软球并不落回手中,而是向抛出点的左方飞离,跟站立在地面上上抛软球的情况不同;

游乐者通过亲身感受,获得了惯性的感性认识,获得了圆周运动物体的速度方向为切线方向的感性认识;

其六,绳子(16)闲置,弹簧(17)与相应平板车(9)勾接,电动机驱动转盘(2)以恒定转速旋转;所述平板车(9)上游乐者分别向左侧和向右侧以相同出手速度水平投出软球,该游乐者发现向左侧投出的软球飞得远,向右侧投出的软球飞得近;

游乐者通过亲身感受,获得了分速度和合速度的感性认识,获得了同一直线上速度合成的感性认识;

其七,相互对称的两绳子(16)都闲置,相互对称的两弹簧(17)各与相应平板车(9)勾接,电动机驱动转盘(2)以恒定转速旋转;相互对称的两位游乐者相互传射软球,按地面上的传球方式,软球无法传到对方手里,经过不断探索终于悟出了大致方法;

游乐者通过亲身感受,获得了互成角度两速度合成的感性认识;

其八,n个弹簧(17)分别与n个平板车(9)勾接,电动机停止工作,转盘(2)尚在转动时,n位游乐者齐拉各自绳子(16),让这n个平板车(9)都向立柱(1)靠近,意想不到的情况发生了,所述转盘(2)的转速加快;

游乐者通过亲身感受,获得了转动惯量的感性认识,获得了系统合外力力矩为零或可忽略不计的情况下,系统角动量守恒的感性认识。