三维机械模型的零件连接系统的制作方法

本实用新型涉及结构套件，尤其是三维机械模型套件中固定零件和活动零件的连接系统，可用在成套儿童用品、游戏用具和纪念品的生产中。

背景技术：

常见的三维机械模型的零件连接系统(专利号UA № 104751，国际专利分类号A63H33/00，公开日：2015年11月27日)，至少由两个待连接扁平零件和一套连接件组成。所述待连接零件优先是用于装配活动组件的同轴轮和/或同轴齿轮，和固定的构型零件和/或骨架零件。所述成套连接件至少由一个加长件和一个针形固定件组成，所述加长件是一个相对两侧的横截面呈矩形的板条，所述固定件的横截面呈圆形，两端为尖形。所述待连接零件至少有一个直径与固定件的直径相同的圆孔和至少一个尺寸与加长件端部横截面尺寸相同的矩形孔或者矩形外凹口。所述孔周围可以有形状与所述孔相同的非闭合切槽。

三维机械模型各零件的连接方法为：将各加长件的对应端依次插入所述零件上的矩形孔，然后借助插入圆形孔的固定件将装配好的加长件固定住。固定件同时作为固定轴，将活动组件固定在固定构型零件和/或骨架零件上。装配完成后，将固定件伸出待连接零件外侧的两端折断。待连接零件和加长件采用层板制作，固定轴采用硬度较低的木材制作，包括使用牙签制作。

常见系统的缺点有：

- 连接可靠性低，原因在于在模型使用过程中，位于活动组件中待连接零件孔内的固定件端部容易发生扭曲，从而丧失工作能力；

- 模型拆卸不方便，原因在于之前装配时已将固定件的两端折断，因此很难将固定件从待连接零件的孔中取出；

- 造价相对太高，原因在于每次重新装配时必须购买新的成套连接件；

- 空气温度和湿度对待连接零件孔内固定件两端的连接紧密性影响很大。

所述缺点大大限制了常见系统的使用范围。

还有一种常见的三维机械模型的零件连接系统(国际申请号WО 2016076816А1，国际专利分类号A63H 33/12，公开日：2015年3月16日)，至少由两个待连接扁平零件和一套连接件组成。待连接零件优先是用在模型活动组件上、带有一个轮毂和/或几个辐条的同轴轮和/或同轴齿轮，并且所述待连接零件的连接区域设有多个穿孔。成套连接件至少由两个板条和一个支撑件组成，所述板条一个表面的两端均有横向锁口槽；所述支撑件是一条横截面呈圆形、两端为尖形的轴。所述待连接零件中心有用于放置轴相应端的圆孔，轮毂或辐条上有用于放置板条锁口槽相应端的矩形孔。矩形孔相对于对应的圆形孔呈径向对称布置，所述矩形孔的大小与板条锁口槽的大小相同。横向锁口槽两边可以设挡边，也可不设挡边。板条相对两侧锁口槽的长度与待连接零件的厚度和数量相符。

在板条背对锁口槽的表面中间有一条或两条矩形凸缘，以实现与轴相互支撑。装配待连接零件时，在板条的所述凸缘之间形成一条直径与轴径相同的空隙，所述轴插入圆形孔后通过凸缘对板条产生支撑作用，以确保锁口槽各表面与待连接零件上各孔开口的相应表面贴合。同时，锁口槽边缘的挡边从孔开口两侧夹紧待连接零件的表面。此时在待连接零件中间一侧的孔开口中形成与挡边高度相同的空隙。可在板条端部沿锁口槽开纵向窄口槽，以缩小空隙和提高零件连接密实度。待连接零件和板条采用层板制作，固定轴采用硬度较低的木材制作，包括使用牙签制作。

与常见的技术方案相比，使用带有锁口槽的板条作为连接件可以适当提高零件连接的可靠性，还可以提高模型拆卸和重新装配的便利性。

常见系统的缺点有：

- 使用范围受限，原因在于固定件主要用于连接活动组件的零件，以及受到所述组件的轴间尺寸、组件中待连接零件的数量的限制，所述待连接零件必须保证直径较小轴的强度和弹性；

- 零件连接的可靠性不足，原因在于装配后在矩形孔的开口中存在无法补偿的空隙，在使用过程中模型发生旋转和/或移动时，轴的弹性快速消耗而使轴的支撑作用减小，从而导致板条端部从孔中脱落；

- 轴的寿命不足，原因在于所述轴被同时用作支撑件和连接活动组件和固定组件用轴，导致每次重新装配时均需更换轴；

- 在待连接零件装配后，空气温度和湿度对轴的弹性影响很大。

还有一种常见的三维机械模型的零件连接系统(专利号UA№ 108449，国际专利分类号A63H 33/00，A63F 9/12，公开日：2016年3月28日)，至少由两个待连接扁平零件和一套连接件组成。待连接零件优先是用于活动组件的同轴轮和/或同轴齿轮，和模型的固定构型零件和/或骨架零件，并且所述待连接零件的连接区设有多个穿孔。成套连接件由一个板条和一个支撑件组成，所述板条一个表面的两端均有横向锁口槽；所述支撑件的横截面呈矩形。待连接零件上的孔可以容纳支撑件和板条锁口槽的相应端。板条与支撑件通过一条径向凸缘可起到相互支撑的作用，所述径向凸缘位于板条上背对锁口槽的表面，或者位于支撑件的相应表面。同时，所述径向凸缘的高度能满足保证所述板条和所述支撑面之间的支撑作用的条件。活动组件连接件的中心同样设有圆形孔，用于通过轴与模型的固定构型零件和/或骨架零件装配。待连接零件和连接件采用结实的板材，如防潮胶合板或者塑料制作。

与常见的系统相比，由于增大了板条与支撑件之间的支撑作用力，并且装配时能避免在待连接组件矩形孔的开口中形成空隙，所述连接件的结构能大幅提高零件连接的可靠性。同时，提高支撑件刚性可以根据板条的长度增加支撑件的长度，继而不仅可以增加待连接零件的数量，还可以在保证所需支撑作用力的前提下在较大范围内改变待连接零件之间的距离，这样可以大幅增加三维机械模型的规格数量，相应扩大系统的使用范围。

常见系统的缺点是由于板条上径向凸缘的表面逐步磨损，所述板条与支撑件之间的支撑作用相应减少，在多次重复使用成套连接件时连接可靠性有所下降。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，通过使用另外一种在反复多次装配和拆卸时均可大幅提高零件连接可靠性的连接件，改善三维机械模型的零件连接系统。

实现既定任务的技术成果是确保在连接件之间相互支撑时固定连接件。

为了实现本实用新型的目的，具体说是涉及一种三维机械模型的零件连接系统，该零件连接系统至少由两个待连接扁平零件和一套连接件组成，该套连接件包括一个板条，所述板条一个表面的两端均有横向锁口槽；和一个支撑件；同时板条和支撑件各有一个矩形横截面，待连接零件上设有穿孔，所述穿孔的形状和大小与锁口槽和支撑件反面端部横截面的形状和大小相同，在装配所述零件时板条与支撑件可起到相互支撑的作用；本实用新型提供的支撑件和板条可在相互支撑的作用下实现相对固定。

板条与支撑件通过一条径向凸缘可起到相互支撑的作用，所述径向凸缘位于板条上背对锁口槽的表面。

所述板条和支撑件借助一条位于板条上径向凸缘中间的横向凹槽，和一条位于所述支撑件的相互作用表面、形状与所述横向凹槽对应的横向凸缘可在相互支撑的作用下实现相对固定。

板条上所述凸缘中间的横向凹槽和位于所述支撑件的相互作用表面、形状与所述横向凹槽对应的横向凸缘在平面上均呈三角形。

经改善的三维机械模型的零件连接系统可保证实现声明的技术成果。

附图说明

下面结合城市双层巴士车厢的三维机械模型活动组件和固定组件的连接实施例对本实用新型的本质做进一步说明。

组件系统如图所示，图1为由两个待连接零件组成的活动组件外形图；图2为由两个待连接零件组成的活动组件总成外形图；图3为板条和支撑件结构图(实施例1)；图4为板条和支撑件结构图(实施例2)；图5为板条和支撑件结构图(实施例3)；图6为由三个待连接零件组成的活动组件外形图；图7为由三个待连接零件组成的活动组件总成外形图；图8为由四个待连接零件组成的活动组件外形图；图9为由四个待连接零件组成的活动组件总成外形图；图10为活动组件和固定组件总成外形图；图11为活动组件和固定组件总成外形图(俯视图)。

具体实施方式

实施例1。由两个待连接零件组成的活动组件(图1、图2)。

活动组件由两个待连接扁平零件1和2和三套连接件组成，所述扁平零件是直径不同的齿轮，所述每套连接件均包括一个板条3和一个支撑件4。待连接零件1和2设有轮毂5和辐条6。在待连接零件1和2的中间，轮毂5上设有圆形穿孔7，在辐条6上设有矩形穿孔8。板条3一个表面的端部设有横向锁口槽9，所述锁口槽两侧有挡边10(图3～5)。板条3背面设有径向凸缘11，所述径向凸缘用于与具有矩形横截面的支撑件4连接。选择板条3上凸缘11的高度时应保证板条与支撑件4相互支撑，以在待连接零件1和2上孔8的开口内部形成“张力”效应。在凸缘11中心设有一条平面呈三角形的横向凹槽12，在支撑件4的作用面上有一条平面呈对应三角形的横向凸缘13(图3～5)。在相互支撑作用力最大的情况下装配待连接零件1和2时，板条3上的凹槽12和支撑件4上的凸缘13可使所述板条与所述支撑件达到相互固定。支撑件4可以从待连接零件1和2的外侧插入穿孔8。在支撑件4的一端设有限位挡边14。待连接零件1和2上穿孔8的形状和大小与板条3上锁口槽9的横截面和支撑件4对应端部的横截面的形状和大小相同，可避免装配后形成空隙。同时，板条3上的挡边10从穿孔8开口的两侧夹紧待连接零件1和2的表面，可在组件旋转或移动时防止所述零件脱开，可大幅提高模型使用过程中连接处的可靠性。

根据连接件的大小和用途，板条3的凸缘11上方可以不开切槽(图8、图9)，也可以开直线形切槽15(图1～4、图6、图7)或者曲线形切槽15(图5)。当板条3和支撑件4相互支撑和固定时，切槽15可以提高凸缘11所在区域内材料的弹性，相应地可以在装配和拆卸组件时降低应力并减少板条3上凸缘11的表面磨损。

根据待连接零件1和2之间的设定距离确定板条3和支撑件4的长度，根据待连接零件的厚度和数量确定板条3上挡边10之间锁口槽9的长度。在所研究的实施例中，板条3上锁口槽9的长度等于相应齿轮1和2的厚度。在用于连接驱动装置的零件的板条3的中间，可以切一条用于缠绕弹性橡皮带的斜槽16(图1～7)。另外，根据待连接零件上孔8的坐标，板条3上各锁口槽9可以位于同一高度(图5)或者不同高度(图1～4、图6～9)。用于连接构型零件和/或骨架零件的板条3和支撑件4外表面的形状可以不同，可以是弧形，或者角形，或者特形，或者其它形状。

实施例2。由三个及三个以上待连接零件组成的活动组件(图6、图7)。

有三个待连接零件的活动组件由齿轮1、2、17以及三套连接件组成，所述每套连接件均包括一个板条3和一个支撑件4。齿轮1直径较大，齿轮2和17直径较小并且直径相同。待连接零件1、2、17和连接件的结构与实施例1类似。区别在于板条3上各锁口槽9的长度不同，一侧锁口槽的长度与待连接件1的厚度相同，另一侧锁口槽的长度等于待连接零件2和17的厚度之和。

有四个待连接零件的活动组件由齿轮1、2、17、18以及三套连接件组成，所述每套连接件均包括一个板条3和一个支撑件4(图8、图9)。齿轮1和18完全相同且直径较大，齿轮2和17完全相同且直径较小。待连接零件1、2、17、18和连接件的结构与实施例1类似。区别在于板条3上各锁口槽9的长度更长，一侧锁口槽的长度等于待连接件1和18的厚度之和，另一侧锁口槽的长度等于待连接零件2和17的厚度之和。

实施例3。城市双层巴士车厢模型的固定组件和活动组件(图10、图11)。

固定组件包括两个构型扁平零件19和20，所述零件模拟车厢侧壁，和几套连接件，所述每套连接件的板条3上设有锁口槽9和径向凸缘11，所述凸缘中间有平面呈三角形的横向凹槽12，而支撑件4上设有平面呈对应三角形的横向凸缘13。构型零件19和20上设有圆孔和矩形孔(未标示)，分别用于放置轴21和连接件的对应端。板条3和支撑件4表面呈弧形，模拟巴士车顶斜面，位于车厢两端的板条3和支撑件4可与前后护板(未标示)的构型零件连接。活动组件与前面所述实施例1～2类似，通过轴21固定在零件19和20上，可以旋转。

所研究的所有实施例中，待连接零件、板条3和支撑件4采用结实的板材，例如防潮胶合板或者塑料制作，而轴21采用直径3～5毫米的木材制作。

采用所述系统的三维机械模型的零件装配方法如下。

实施例1。由两个零件装配活动组件(图1、图2)。

装配前根据示意图将待连接零件1、2和三套连接件分别置于工作表面，每一套连接件均由一个板条3和一个支撑件4组成。在待连接零件1和2上，各个孔8至连接轴的距离不同。因此，在各套连接件的板条3上，各锁口槽9的相对高度不同(图4)。手动装配，顺序如下：将第一块板条3有锁口槽9的一侧从待连接零件1和2的内侧依次插入孔8，此时板条3在孔8开口中的位置为有锁口槽9的一面背对所述零件中心，有凸缘11的一面朝向所述零件中心。然后，一手握住组件，将支撑件4从零件1外侧插入孔8空闲处，使有横向凸缘13的一面紧贴板条3有凸缘11的表面。当支撑件4的端面抵达板条3上的凸缘11时，稍微用力使支撑件继续移动以克服凸缘11一侧的支撑作用力，这样可填满孔8开口处的空隙并形成“张力”效应。当板条3上的横向凹槽12和支撑件4上的横向凸缘13重合时，在相互支撑作用力最大时所述板条与所述支撑件自动实现相互固定。第二套和第三套连接件的操作方法类似。板条3上开切槽15，可以提高凸缘11所在区域内材料的弹性，由此在装配过程中以及最后相互固定时可以适当降低支撑件4与板条3相互支撑时推动支撑件4所需力度。同时，板条3上锁口槽9的挡边10和支撑件4的挡边14从穿孔8开口的两侧夹紧待连接扁平零件1和2的表面，可在模型使用过程中活动组件旋转或移动时防止所述零件随意脱开。

实施例2。由三个及三个以上零件装配活动组件(图6～9)。

装配前根据示意图将待连接零件1、2、17和三套连接件分别置于工作表面，每一套连接件均由一个板条3和一个支撑件4组成(图6、图7)。待连接零件2和17直径相同，并排放置。考虑到待连接零件1和2、17上孔8的坐标不同，以及连接处待连接零件的厚度不同，板条3上锁口槽9的相对高度不同，锁口槽9的长度也不同。手动装配，装配顺序与实施例1类似，同时考虑将板条3上锁口槽9较长的一端插入待连接零件2和17，另一端插入待连接零件1。板条3在孔8中的定位以及支撑件4插入孔的方法与前面所研究实施例类似。

用四个待连接零件1、2和17、18装配活动组件的方法类似。这种情况下使用的板条3上锁口槽9的长度相同，一侧锁口槽的长度等于零件1和18的厚度之和，另一侧锁口槽的长度等于零件2和17的厚度之和(图8、图9)。

实施例3。城市双层巴士车厢模型的固定组件和活动组件装配(图10、图11)。

与前面所列实施例一样，装配前根据示意图将各零件分别置于工作表面，所述零件包括两个构型扁平零件19和20，所述扁平零件模拟车厢侧壁；和几套连接件，所述每套连接件的板条3上设有锁口槽9和径向凸缘11，所述凸缘中间有平面呈三角形的横向凹槽12，而支撑件4上设有平面呈对应三角形的横向凸缘13。提前根据前面所述实施例装配用于发条装置和向巴士轮胎(未标示)传送旋转力的活动组件。

根据装配示意图将上述活动组件通过轴21依次固定在构型零件19和20的圆形孔上并可旋转。然后构型零件19和20的上面部分通过模拟巴士车顶斜面的弧形板条3和支撑件4连在一起，而车厢一端则通过可与车厢前后护板的构型零件相连的板条3和支撑件4连在一起。

上述组件的拆卸顺序与装配顺序相反。

本实用新型推荐的系统可通过装配时连接件的固定作用，在首次装配和再次装配模型时提高零件连接的可靠性。提高连接件的刚性还可增加待连接件的规格数量并相应扩大系统的使用范围。系统简单，方便装配和拆卸三维机械模型。