[实用新型]魔轮

说明书

本实用新型属于一种智力玩具兼教具，具体地说是一种趣味性、科学性、实用性相结合的魔轮。

现有的魔方，其内部是依靠万向节来实现六个方向的转动，从而达到其图案变化的效果，但它只能作为一种智力玩具，并且随着时间的推移，人们对这种玩具的兴趣已渐渐消失，因此有必要提供一种新型结构、多种功能、老少皆宜的智力玩具来重新燃起人们对智力玩具的兴趣，提高人们的记忆力和理解力。

本实用新型提供一种全新结构的魔轮，它是利用行星齿轮传动的原理制成的，将玩具和教具巧妙地结合在一起，虽然它只能完成两个方向的转动，却同样可以达到其图案和符号千变万化的效果。

本实用新型是这样实现的：

一种兼作智力玩具和教具的魔轮，由几个能用手握住转动的轮子和轴组成，其特征是：该魔轮由五个能用手握住转动的轮子1、2、3、4、5组成，在每个轮子的外表面上各有许多均等的不同颜色块和与其相对应的符号（见图1）；轮1和轮5是辐板轮，在其辐板的外侧中心处各固定一个外齿轮1’和5’，沿其辐板的中心至外齿轮有一个便于主轴安装的圆孔；轮2和轮4的内壁一圈开有齿槽，构成内齿轮2和4；轮3是辐板轮，在其辐板的中心处有一个便于主轴安装的圆孔，在其辐板的偏心处穿过一根行星轮轴8，在该轴的两头各固定一个行星齿轮6和7（为外齿轮）；轮1、2、3、4、5依次由一根两头车有螺纹的主轴9组装成一体，由螺母10并紧；组装后，行星轮6与外齿轮1’及内齿轮2啮合，行星轮7与外齿轮5’及内齿轮4啮合（见图3）。

上述魔轮的结构实质上是一个4K－H轮系的传动装置，其基本构件是四个中心轮－－外齿轮1’和5’及内齿轮2和4、一个转臂－－轮3，其传动简图见图2。外齿轮1’和5’及内齿轮2和4均能绕主轴9转动，而行星轮6和7一方面能绕其自身的行星轮轴8转动（自转），同时又能随其自身的行星轮轴8绕主轴转动（公转）。在该轮系中，若将任何一个构件固定，则为固定构件，故此机构的活动构件n＝5，在构件中的传动副Pd＝5，齿轮副Pg＝4，根据平面机构的结构公式可以求出这个轮系的活动度：

W＝3n－2Pd－Pg＝3×5－2×5－4＝1

活动度等于1也即该行星轮系只需要有一个主动构件，也就是说，只要有一个构件的运动确定，就能使整个机构的运动确定。比如说将内齿轮2固定，当外齿轮1’有一个确定的输入运动，则转臂（轮3）和内齿轮4及外齿轮5’的输出运动就能确定。故在4K－H轮系中固定不同的构件时，分别将其余任何一个构件作输入运动，均可同时获得三个不同的输出运动。

所以该魔轮的操作方法是一手握住一个轮子不动，另一只手去转动任意一个轮子，则其余三个轮子都能产生转动。该魔轮有五个轮子，故其传动形式有5×4＝20组，而每组又有3种传动比，因此共有20×3＝60种传动比，这60种传动比，这60种传动比列于表2之中。

从表2中看，每组传动形式中，在齿数确定的情况下固定一个轮子，转动另一个轮子，相对其余三个轮子的传动比数值有大有小，方向有正有反。所以本实用新型作为智力玩具，由于转动时的方向，速度、次序的不同，使魔轮上的图案和符号变化无穷。该魔轮有两种玩法：

1、还原法：将魔轮上的原始图案和符号打乱后再恢复成原状；

2、程序法：将魔轮上的任意图案和符号转变成某一指定的图案的符号。

在操作该魔轮时，注意力既要集中于程序，又要集中于魔轮上的图案和符号，同时还要注意手指的动作和转动方向。因此要正确无误地一气呵成某个程序，不仅手、眼、脑并用，还必高度集中和分配好注意力，显然通过玩魔轮可以提高记忆力、理解力、观察力和判断力。该魔轮图案复原很简单，拆卸极为方便，只要将两只螺母10拆下，然后重新将各轮的颜色块和符号对齐，再依次组装起来即可。

因为该魔轮是一个4K－H轮系的传动装置，它是由2K－H和3K轮系组合而成，故在魔轮的传动型式中，既有2K－H正号机构、2K－H负号机构，又有3K机构；在魔轮的传动方式中，既有定轴传动，又有行星传动和差速传动。因此，该魔轮可以作为大中专院校学习机械原理时的教具，它可直观地表达以下传动特征：

1、传动型式有2K－H、3K、4K－H轮系；

2、传动方式有定轴传动、行星传动、差速传动；

3、当五个构件中任何一个构件固定时，只要有一个构件的运动确定，就能使整个机构的运动确定；

4、一个确定的输入运动可以同时获得三个不同的输出运动；

5、在固定不同构件的情况下能够获得60个不同的速比，其中有减速也有加速，转向有正有反。