[实用新型]球销拨动式空间定点转角自由度解析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种空间定点的转动自由度演示装置，尤其是由球关节转动带动三根相互垂直轴同时转动的球销拨动式空间定点转角自由度解析仪。

背景技术

在机械原理中，空间点运动有三个相互垂直方向的平动自由度和三个相互垂直方向的转动自由度，空间不平动的点——以下称为定点有三个相互垂直方向的转动自由度，目前，还没有空间定点转动同时带动三根相互垂直的轴转动的应用情况，更没有空间定点转动角度分解到三根相互垂直的轴平面转角的应用实例。在实际应用中有很多场合是需要一关节转动同时带动三根相互垂直轴同时转动的机构，例如机械原理中的空间定点转动自由度分解到三个垂直轴方向的转动角度的问题、数学中的空间角度在三个空间直角坐标系的角度分解问题等等。采用现有技术解决上述问题将使机构和设备做的非常复杂、庞大，甚至无法实现。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种球销拨动式空间定点转角自由度解析仪，该球销拨动式空间定点转角自由度解析仪不仅能带动三个相互垂直的轴转动，而且还能即时准确将空间转角分解到每个垂直轴上，并将球关节对三个轴的空间转角及三个轴的自转角度表示出来。以解决空间三维转角转换为平面二维转角的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：球销拨动式空间定点转角自由度解析仪包括球体、球销、内弧形滑道、外弧形滑道、X轴、Y轴、Z轴、X轴盘、Y轴盘、Z轴盘、指针、销和螺母；球体上设有球销、Z轴滑槽和球销孔，球销是圆柱形，固定连接在球体上， Z轴滑槽是通透的方形槽，球销孔是通过球体中心的通透的圆柱孔，方形槽与球销孔相垂直； Z轴竖立摆放，Z轴上端设成Z轴滑块头，Z轴滑块头的两侧面与球体上的Z轴滑槽的两侧面接触并形成间隙配合；在Z轴滑块头上设有轴销孔，轴销孔和球销孔均是直径相等的、同轴的、通过球体中心的通透的圆柱孔，轴销孔和球销孔内插入销，由销作为铰链轴连接球体和Z轴，使球体和Z轴能绕销相对转动，球体能直接带动Z轴旋转，X轴和Y轴水平摆放，Z轴、X轴和Y轴相互垂直，并使Z轴、X轴和Y轴的轴线相交于球体的中心， X轴、Y轴和Z轴由螺母分别连接在X轴盘、Y轴盘和Z轴盘上，X轴垂直X轴盘，Y轴垂直Y轴盘，Z轴垂直Z轴盘，X轴盘、Y轴盘和Z轴盘相互垂直并固定连接成为一体，X轴、Y轴和Z轴只能绕各自轴线旋转；在X轴和Y轴与球体的连接端分别固定连接内弧形滑道和外弧形滑道；内弧形滑道和外弧形滑道均为球面的环形片状，环形片状内均设有等宽的滑槽，内弧形滑道和外弧形滑道的内外表面均设为球面，内弧形滑道的内表面与球体表面接触并间隙配合，内弧形滑道能在球体上滑动，外弧形滑道的内表面与内弧形滑道外表面接触并间隙配合，外弧形滑道能在内弧形滑道上滑动，外弧形滑道和内弧形滑道的滑槽同时套住球体的球销，滑槽两侧面与球销圆柱面接触并形成间隙配合；球体转动时，能直接带动Z轴旋转，同时球销拨动滑槽带动外弧形滑道和内弧形滑道转动，内弧形滑道带动X轴旋转，外弧形滑道带动Y轴旋转，从而实现球体转动带动X轴、Y轴、Z轴的对应旋转。在球体的Z轴滑槽两侧的球面上设有角度刻度，在Z轴滑块头的表面上设有刻度线，Z轴滑块头上刻度线所指的球面上的角度刻度读数即为球关节对Z轴盘的转角，X轴上的内弧形滑道上设有角度刻度，球销所对应内弧形滑道上角度刻度读数即为球关节对X轴盘的转角，也是球关节对X轴的转角；同样，球销所对应外弧形滑道上角度刻度读数即为球关节对Y轴盘的转角，也是球关节对Y轴的转角。X轴盘、Y轴盘和Z轴盘上均设有角度刻度，X轴、Y轴和Z轴上固定连接有指针，指针所指的读数即为该轴的转角。搬动球销使球体绕Z轴转动时，通过Z轴滑槽推动Z轴的Z轴滑块头直接带动Z轴旋转，Z轴盘的指针所示转角大小；搬动球销使球体绕X轴转动时，通过球销圆柱面推动内弧形滑道的滑槽带动内弧形滑道转动、内弧形滑道带动X轴转动，X轴盘的指针所示转角大小；同样，搬动球销使球体绕Y轴转动时，通过球销圆柱面推动外弧形滑道的滑槽带动外弧形滑道转动、外弧形滑道带动X轴转动，Y轴盘的指针所示转角大小。

本实用新型的有益效果是：一个球关节转动能带动三个相互垂直的轴转动，能即时准确将空间转角分解到每个垂直轴上,并能标示空间转角和平面转角。以解决空间三维转角转换为平面二维转角的问题。本实用新型结构简单，机构巧妙，具有较强的实用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是表达整体结构的立体图。

图2是整体结构爆炸图。

图3是图1的主视图，表达整体结构。

图4是图3俯视图。

图5是图3左视图。