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010 -66083178
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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:遥望广寒
学校名称:燕山大学
参赛队伍:燕小队
参赛学生:罗国传 陆炳志 吴灿坤  
指导老师:赵炳利  

详细说明

产品简介

 
   

2004嫦娥工程被首次提出以来,中国在月球探测工程方面的进展可谓是一日千里。2007年我国发射嫦娥一号并成功受控撞月,实现探月工程一期的无人探月;2010年和2012嫦娥二号”“嫦娥三号的成功发射,完成了月球软着陆与无人勘测月球的目标;2020嫦娥五号成功带回月球土壤,标志着嫦娥工程圆满收官。这场历时16年的探月工程不仅让我国在探寻宇宙领域赢得了先机,更是让我国的航空航天精神广为流传,极大的增强了民族自信。在本次探月工程中,嫦娥四号探月测试器的中继卫星——鹊桥,作为全球第一颗地外转运通信卫星,承担起了传递月球背面信息以控制嫦娥四号探测的重要作用,实现了人类对月球最神秘部分——月球背面的探索。

 

本组成员希望制做一个以地月公转模型为基础的鹊桥中继卫星工作模型,并将其命名为遥望广寒。我们希望借着我们的遥望广寒项目模型,在向老一辈航空航天工作者致敬的同时,也用我们所学为鹊桥中继卫星的科普做出自己的努力。

设计说明

遥望广寒项目模型要求实现地球的自转、月球的公转、月球的自转与鹊桥的绕月运动,现实生活中,地球自转时间为1天,月球公转和自转时间均为27天,因此我们初步设想以地球自转为参考速度,使用齿轮组将地球处的速度大约按照127的比例转换到月球处,实现月球的公转,然后使用齿轮相同的伞齿轮组将月球的自转与公转按照11的比例联系起来,最后将鹊桥和月球公转联系在一起,保障鹊桥时刻跟随月球运动。

在实际设计中,本组将模型中的摇杆和地球连接在一起,而地球则与一个模数为1齿数为30的半径为7的齿轮1连接,通过外力控制摇杆转动,便可带动地球自转并带动齿轮1转动。齿轮1与齿数模数相同当半径为37的齿轮2相啮合,齿轮2和与齿轮1相同的齿轮3通过传动杆连接,而齿轮3又和与齿轮2相同的齿轮4连接,这样我们施加的外力除了用于实现地球的自转还能通过齿轮组传递到齿轮4,最后齿轮4通过传递杆与月球产生关系,从而实现月球

 
   

公转与地球自转速度之间的比例。

 

在此基础上,将伞齿轮1与轴固定,并让伞齿轮1和伞齿轮2配合,当月球开始公转时,由于伞齿轮1固定,而伞齿轮2将随着公转框架进行运动,由此实现伞齿轮2和伞齿轮1的啮合传动。伞齿轮2通过传动轴与伞齿轮3连接,并带动伞齿轮3转动,而伞齿轮3和伞齿轮4相配合,伞齿轮4通过传动杆与月球联系,由此伞齿轮3的转动又能转换为月球的自转。

通过2737的齿轮组和4个完全数据相同的伞齿轮,实现地球自转与月球各方面的速度比例。关于鹊桥绕月工作的传递结构为带轮传动,将带轮1固定在月球公转所用框架上以保证鹊桥始终跟随月球运动,然后使用橡皮筋将带轮1与和带轮1完全相同的带轮2连接形成动力传递,由此便可保障鹊桥绕月速度并实现鹊桥始终处于月球背面的目标。

产品特色

一、 

 
   

齿轮配速系统

 

根据我们的计算想要实现月球自传公转时永远一面朝向地球需要月球公转周期接近28天。

    所以主轴上下两个轴转速比为281,而我们的主轴变速通过两个齿轮组啮合变速实现,两个齿轮的变速的结果是相乘关系,因此齿数比应该为√281,考虑到模数和齿轮齿数关系我们原则两组1474的齿轮组。

而月球自转速度为27/圈,所以我们将主轴下面的转速传至月球自转的转速,因此我们用四个相同的伞齿轮将转速横向传递。

二、  外架支撑结构

 

 
   

红色部分为两个齿轮组的支撑部分,要求其固定不动,为了防止其随着主轴转动,需要设计外架结构将其与底座相连接。

 

三、 

 
   

主轴三段设计

 

上部分主轴:

    连接地球和小齿轮,通过键槽结构让地球转速和小齿轮同步,实现减速功能。

中部分主轴:

    穿过下部分大齿轮和上连接架,因为下部分主轴是不转的,需要设计该分段连接结构

下部分主轴:

    和底座榫卯连接,固定不动。其上面通过键槽连接伞齿轮令伞齿轮固定不动。横架转动带动其中一个伞齿轮转动,而另一个伞齿轮不动,实现动力的横向传动。

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