[發明專利]球銷撥動式空間定點轉角自由度解析機構

有效

• 申請號: 201310537023.1
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103559827A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王慧明;孫學雁;劉文鵬;劉曉來;程強;楊斌
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種空間定點的轉動自由度演示裝置，尤其是由球關節轉動帶動三根相互垂直軸同時轉動的球銷撥動式空間定點轉角自由度解析機構。

背景技術

在機械原理中，空間點運動有三個相互垂直方向的平動自由度和三個相互垂直方向的轉動自由度，空間不平動的點——以下稱為定點有三個相互垂直方向的轉動自由度，目前，還沒有空間定點轉動同時帶動三根相互垂直的軸轉動的應用情況，更沒有空間定點轉動角度分解到三根相互垂直的軸平面轉角的應用實例。在實際應用中有很多場合是需要一關節轉動同時帶動三根相互垂直軸同時轉動的機構，例如機械原理中的空間定點轉動自由度分解到三個垂直軸方向的轉動角度的問題、數學中的空間角度在三個空間直角坐標系的角度分解問題等等。采用現有技術解決上述問題將使機構和設備做的非常復雜、龐大，甚至無法實現。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種球銷撥動式空間定點轉角自由度解析機構，該球銷撥動式空間定點轉角自由度解析機構不僅能帶動三個相互垂直的軸轉動，而且還能即時準確將空間轉角分解到每個垂直軸上，并將球關節對三個軸的空間轉角及三個軸的自轉角度表示出來。以解決空間三維轉角轉換為平面二維轉角的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：球銷撥動式空間定點轉角自由度解析機構包括球體、球銷、內弧形滑道、外弧形滑道、X軸、Y軸、Z軸、X軸盤、Y軸盤、Z軸盤、指針、銷和螺母；球體上設有球銷、Z軸滑槽和球銷孔，球銷是圓柱形，固定連接在球體上，?Z軸滑槽是通透的方形槽，球銷孔是通過球體中心的通透的圓柱孔，方形槽與球銷孔相垂直；?Z軸豎立擺放，Z軸上端設成Z軸滑塊頭，Z軸滑塊頭的兩側面與球體上的Z軸滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合；在Z軸滑塊頭上設有軸銷孔，軸銷孔和球銷孔均是直徑相等的、同軸的、通過球體中心的通透的圓柱孔，軸銷孔和球銷孔內插入銷，由銷作為鉸鏈軸連接球體和Z軸，使球體和Z軸能繞銷相對轉動，球體能直接帶動Z軸旋轉，X軸和Y軸水平擺放，Z軸、X軸和Y軸相互垂直，并使Z軸、X軸和Y軸的軸線相交于球體的中心，?X軸、Y軸和Z軸由螺母分別連接在X軸盤、Y軸盤和Z軸盤上，X軸垂直X軸盤，Y軸垂直Y軸盤，Z軸垂直Z軸盤，X軸盤、Y軸盤和Z軸盤相互垂直并固定連接成為一體，X軸、Y軸和Z軸只能繞各自軸線旋轉；在X軸和Y軸與球體的連接端分別固定連接內弧形滑道和外弧形滑道；內弧形滑道和外弧形滑道均為球面的環形片狀，環形片狀內均設有等寬的滑槽，內弧形滑道和外弧形滑道的內外表面均設為球面，內弧形滑道的內表面與球體表面接觸并間隙配合，內弧形滑道能在球體上滑動，外弧形滑道的內表面與內弧形滑道外表面接觸并間隙配合，外弧形滑道能在內弧形滑道上滑動，外弧形滑道和內弧形滑道的滑槽同時套住球體的球銷，滑槽兩側面與球銷圓柱面接觸并形成間隙配合；球體轉動時，能直接帶動Z軸旋轉，同時球銷撥動滑槽帶動外弧形滑道和內弧形滑道轉動，內弧形滑道帶動X軸旋轉，外弧形滑道帶動Y軸旋轉，從而實現球體轉動帶動X軸、Y軸、Z軸的對應旋轉。在球體的Z軸滑槽兩側的球面上設有角度刻度，在Z軸滑塊頭的表面上設有刻度線，Z軸滑塊頭上刻度線所指的球面上的角度刻度讀數即為球關節對Z軸盤的轉角，X軸上的內弧形滑道上設有角度刻度，球銷所對應內弧形滑道上角度刻度讀數即為球關節對X軸盤的轉角，也是球關節對X軸的轉角；同樣，球銷所對應外弧形滑道上角度刻度讀數即為球關節對Y軸盤的轉角，也是球關節對Y軸的轉角。X軸盤、Y軸盤和Z軸盤上均設有角度刻度，X軸、Y軸和Z軸上固定連接有指針，指針所指的讀數即為該軸的轉角。搬動球銷使球體繞Z軸轉動時，通過Z軸滑槽推動Z軸的Z軸滑塊頭直接帶動Z軸旋轉，Z軸盤的指針所示轉角大小；搬動球銷使球體繞X軸轉動時，通過球銷圓柱面推動內弧形滑道的滑槽帶動內弧形滑道轉動、內弧形滑道帶動X軸轉動，X軸盤的指針所示轉角大小；同樣，搬動球銷使球體繞Y軸轉動時，通過球銷圓柱面推動外弧形滑道的滑槽帶動外弧形滑道轉動、外弧形滑道帶動X軸轉動，Y軸盤的指針所示轉角大小。

本發明的有益效果是：一個球關節轉動能帶動三個相互垂直的軸轉動，能即時準確將空間轉角分解到每個垂直軸上,并能標示空間轉角和平面轉角。以解決空間三維轉角轉換為平面二維轉角的問題。本發明結構簡單，機構巧妙，具有較強的實用價值。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是表達整體結構的立體圖。

圖2是整體結構爆炸圖。

圖3是圖1的主視圖，表達整體結構。

圖4是圖3俯視圖。

圖5是圖3左視圖。