[发明专利]一种球面滚动机构

摘要

一种球面滚动机构，包括第一着地杆（1）；第二着地杆（4）；短连接杆（2）；长连接杆（3）；其中，第一着地杆（1）与配重块（6）连接，第二着地杆（4）与电机（5）连接，四个杆件连接成一个空间闭合四杆机构。通过控制电机正反转、急停，利用惯性力使该机构变形、翻滚。该机构为中小学生提供对几何形体及移动机构的认识，可用于制作机构教具、玩具，也可用于制作军用探测机器人。

主权项

一种球面滚动机构，其特征在于：球面滚动机构包括第一着地杆（1）；第二着地杆（4）；短连接杆（2）；长连接杆（3）；其中，第一着地杆（1）与配重块（6）连接，第二着地杆（4）与电机（5）连接，所述的各杆件特征为：第一着地杆（1）包括弧段（1‑1）、长端（1‑2）和短端（1‑3）；弧段（1‑1）为圆弧光杆，轴线为圆上夹角α所对圆弧，短端（1‑3）和长端（1‑2）轴线指向弧段（1‑1）弧心；长端（1‑2）为阶梯轴，轴段（1‑2‑a）与弧段（1‑1）轴径相同，轴段（1‑2‑b）轴径减小，轴段（1‑2‑b）两端具有卡簧槽对短连接杆（2）第一通孔端（2‑2）进行轴向固定；短端（1‑3）为阶梯轴，轴段（1‑3‑a）与弧段（1‑1）的轴径相同，轴段（1‑3‑b）轴径减小，轴段（1‑3‑b）内侧有卡簧槽、对长连接杆（3）的通孔端（3‑2）进行轴向固定，轴段（1‑3‑b）端部有螺纹孔安装配重块；短连接杆（2）包括弧段（2‑1）、第一通孔端（2‑2)、第二通孔端（2‑3）；弧段（2‑1）为圆弧光杆，轴线为圆上夹角γ所对圆弧，第一通孔端（2‑2）和第二通孔端（2‑3）的轴线指向弧段（2‑1）弧心；弧段（2‑1）与第一通孔端（2‑2）、第二通孔端（2‑3）连接，连接处布置平台1（2‑1‑a）和平台2（2‑1‑c），用以安装卡簧，对短连接杆（2）进行轴向固定；第一通孔端（2‑2）、第二通孔端（2‑3）外径与弧段（2‑1）轴径相同，第一通孔端（2‑2）、第二通孔端（2‑3）上有通孔分别用以配合第一着地杆长端（1‑2‑b）和第二着地杆长端（4‑2‑b）；长连接杆（3）包括弧段（3‑1）、通孔端（3‑2）、电机连接端（3‑3）；弧段（3‑1）为圆弧光杆，轴线为圆上夹角β所对圆弧，通孔端（3‑2）和电机连接端（3‑3）轴线指向弧段（3‑1）弧心；通孔端（3‑2）外径与弧段（3‑1）轴径相同，通孔端（3‑2）上有通孔以配合第一着地杆（1）短端（1‑3‑b）；电机连接端（3‑3）为阶梯轴，轴端面上有通孔以配合第二着地杆（4）短端（4‑2‑b），轴段（3‑3‑c）轴径与弧段（3‑1）轴径相同，轴段（3‑3‑b）轴径减小，轴段上有垂直于轴线方向的孔（3‑3‑d）与第二着地杆上顶丝孔（4‑2‑a）配合安装电机顶丝，凸台（3‑3‑a）外径与弧段（3‑1）轴径相同，端面有电机安装孔来固定电机；第二着地杆（4）包括弧段（4‑1）、短端（4‑2）和长端（4‑3）；弧段（4‑1）为圆弧光杆，轴线为圆上夹角δ所对圆弧，短端（4‑2）和长端（4‑3）轴线指向弧段（4‑1）弧心；长端（4‑3）为阶梯轴，轴段（4‑3‑b）与弧段（4‑1）轴径相同，轴段（4‑3‑a）轴径减小，轴段（4‑3‑a）两端具有卡簧槽对短连接杆（2）第二通孔端（2‑3）进行轴向固定；短端（4‑2）为阶梯轴，轴段（4‑2‑a）与弧段（4‑1）轴径相同，轴段（4‑2‑b）轴径减小，轴段（4‑2‑b）内侧有卡簧槽、对长连接杆（3）的电机连接端（3‑3）进行轴向固定，轴段（4‑2‑b）端部有孔配合电机输出轴；顶丝孔（4‑2‑c）位于轴段（4‑2‑b）上，用来安装顶丝，固定电机；第一着地杆（1）、第二着地杆（4）结构、尺寸相同；第一着地杆（1）、第二着地杆（4）端部夹角α、夹角δ 大小相同；短连接杆（2）、长连接杆（3）端部夹角β、夹角γ大小相同；球面滚动机构实现翻滚步态，要求角度关系为γ与β、δ与α分别相等，γ和β大于δ和α；所述各部分连接为：第一着地杆（1）和长连接杆（3）通过第一着地杆（1）的短端（1‑3‑b）和长连接杆（3）的通孔端（3‑2）同轴心配合，第一着地杆（1）的短端（1‑3‑b）插入长连接杆（3）的通孔端（3‑2）中，长连接杆（3）通孔端（3‑2）一侧通过第一着地杆（1）短端（1‑3‑b）内侧卡簧槽安装卡簧轴向固定，长连接杆（3）通孔端（3‑2）另一侧通过第一着地杆（1）短端（1‑3‑b）外侧螺纹孔配合配重块（6）进行轴向固定；第一着地杆（1）和短连接杆（2）通过第一着地杆（1）的长端（1‑2‑b）和短连接杆（2）的第一通孔端（2‑2）同轴心配合，第一着地杆（1）的长端（1‑2‑b）插入短连接杆（2）的第一通孔端（2‑2），短连接杆通过第一着地杆（1）长端（1‑2‑b）两端的卡簧槽安装卡簧进 行轴向固定；第二着地杆（4）和长连接杆（3）通过第二着地杆（4）的短端（4‑2‑b）和长连接杆（3）的电机连接端（3‑3）同轴心配合，第二着地杆（4）的短端（4‑2‑b）插入电机连接端（3‑3）的通孔中，长连接杆一侧通过第二着地杆（4）的短端（4‑2‑b）内侧的卡簧槽安装卡簧进行轴向固定，长连接杆另外一侧通过安装电机（5）进行轴向固定：驱动电机（5）和第二着地杆（4）通过电机输出轴伸入第二着地杆（4）短端（4‑2‑b）通孔、安装顶丝固定；驱动电机（5）和长连接杆（3）通过长连接杆（3）的电机连接端凸台（3‑3‑a）通孔与电机安装孔配合螺钉连接；第二着地杆（4）和短连接杆（2）通过第二着地杆（4）的长端（4‑3‑a）和短连接杆（2）的第二通孔端（2‑3）同轴心配合，第二着地杆（4）的长端（4‑3‑a）插入短连接杆（2）的第二通孔端（2‑3），两者通过第二着地杆（4）的长端两端的卡簧槽安装卡簧进行轴向固定；第一着地杆（1）短端（1‑3）与长连接杆（3）通孔端（3‑2）同轴心配合、满足第一着地杆（1）弧段（1‑1）所对弧心与长连接杆（3）弧段（3‑1）所对弧心重合；所述的第一着地杆（1）长端（1‑2‑b）与短连接杆（2）第一通孔端（2‑2）同轴心配合、满足第一着地杆（1）弧段（1‑1）所对弧心与短连接杆（2）弧段（2‑1‑b）所对弧心重合；所述的第二着地杆（4）短端（4‑2‑b）与长连接杆（3）电机连接端（3‑3）同轴心配合、满足第二着地杆（4）弧段（4‑1）所对弧心与长连接杆（3）弧段（3‑1）所对弧心重合；所述的第二着地杆（4）长端（4‑3‑a）与短连接杆（2）第二通孔端（2‑3）同轴心配合、满足第二着地杆（4）弧段（4‑1）所对弧心与短连接杆（2）弧段（2‑1‑b）所对弧心重合；上述的四组的同轴心连接的轴线交于一点，构成球面滚动机构。