一种自动三阶机械魔方的制作方法

本实用新型涉及魔方领域，特别是一种自动三阶机械魔方。

背景技术：

魔方，也称鲁比克方块。魔方是由一个核心的轴和26个转块组成。包括中心块6个，固定不动，角块8个可转动。棱块12个也可以转动。

魔方通俗易懂又千变万化，灵活性很强。魔方自问世以来，由于对人类具有很强的益智功能，所以风靡全球。

魔方由于自身结构的限制，魔方只能是作为一种益智玩具，魔方本身不具有观赏性，不能进行自动旋转复原步骤。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自动三阶机械魔方。

为解决上述问题，本实用新型是按如下方式实现的：本实用新型所述的一种自动三阶机械魔方包括中心连接轴总成、中心块总成、棱块总成、角块总成和控制系统。

所述中心连接轴总成包括安装舵机的立方体结构、舵机、平面轴承、舵盘连接件、中心块连接件。

所述安装舵机的立方体结构从靠近一面的一侧将安装舵机的立方体结构分为两部分，两部分通过螺丝螺母连接；安装舵机的立方体结构六个面分别有舵机安装孔以及工艺散热孔，舵机安装孔按照舵机输出轴成三维正交的方式分别将舵机固定在安装舵机的立方体结构的六个面，每个面的舵机安装孔四周有铝柱固定孔，铝柱通过螺丝固定在安装舵机的立方体结构的六个面上，铝柱另一端固定平面轴承一面；所述舵盘连接件内圈有通过螺丝与舵盘连接的螺丝孔，舵盘连接件外圈一端有内嵌螺母的腔体以及螺丝定位的通孔，另一端有用于走线的缺口；所述中心块连接件中心有走线孔以及与舵盘连接件的螺丝定位的通孔相适应的螺丝定位孔，平面轴承另一面通过螺丝与中心块连接件连接。

所述中心块总成包括中心块主体和中心块弹簧座；所述中心块主体包括中心块、中心块盖板、液晶屏、滚珠，中心块盖板固定在中心块顶部，液晶屏固定在中心块盖板上；所述中心块弹簧座包括方形弹簧座、弹簧、调节螺丝和垫片。

所述中心块的中心有走线通孔，通孔周围有与舵盘连接件上螺丝定位的通孔相适应的螺丝孔，中心块通过螺丝与舵盘连接件上内嵌的螺母连接，同时螺丝孔内有小弹簧孔安放小弹簧，调节中心块的容错性，中心块总成与中心连接轴总成形成转动连接；所述中心块的四角均设置有圆弧过渡面，中心块底面设置有双层双向圆弧面，中心块底面的双层双向圆弧面的上层和中心块四个侧面都设置有沿圆弧排列的中心块滚珠型腔；所述方形弹簧座有水平和竖直方向的弹簧孔以及弹簧弹力调节孔，方形弹簧座水平和竖直方向的弹簧孔里面的弹簧分别与中心块四个侧面和中心块底面的双层双向圆弧面的上层沿圆弧排列的滚珠接触，弹簧弹力调节孔里设置有调节螺丝和垫片，通过调节螺丝改变弹簧弹力，滚珠成为弹力可调节的滚珠；中心块弹簧座通过螺丝与中心块主体连接。

所述棱块总成包括棱块主体和棱块弹簧座；所述棱块主体包括棱块、棱块盖板、液晶屏、滚珠；棱块盖板固定在棱块两个相邻的外表面，液晶屏固定在棱块盖板上。

所述棱块弹簧座包括弧形弹簧座、弹簧、调节螺丝和垫片；所述棱块设置在中心块四周并与中心块卡接；所述棱块设置有侧滑片，棱块通过侧滑片与中心块底面的双层双向圆弧面的下层靠接；所述棱块设置有与中心块四个侧面和中心块底面的双层双向圆弧面的上层沿圆弧排列的滚珠相适应的棱块弧形槽；所述棱块上层弧形槽的相邻两侧有沿圆弧排列的棱块滚珠型腔；所述棱块设置有防飞棱弧形结构；所述棱块与中心块接触的平面两侧边有弧形过渡面；所述弧形弹簧座设置有沿弧形排列的弹簧孔和弹簧弹力调节孔，沿弧形排列的弹簧孔里面的弹簧与棱块上层弧形槽的相邻两侧有沿圆弧排列的滚珠型腔里面的滚珠接触，弹簧弹力调节孔里设置有调节螺丝和垫片，通过调节螺丝改变弹簧弹力，滚珠成为弹力可调节的滚珠。

所述角块总成包括角块、角块盖板、液晶屏，角块盖板固定在角块相邻的三个外表面，液晶屏固定在角块盖板上。

所述角块设置有与棱块沿圆弧排列的滚珠型腔相适应的角块弧形槽；所述角块设置有角块连接圆弧面，角块连接圆弧面外侧与棱块侧滑片的外圆弧面组成一个位于中心块底面的双层双向圆弧面的下层内侧的环形面。

所述控制系统完成机械魔方的运动控制和数据处理，所述控制系统包括主控芯片、无线通信模块、电源模块、舵机接口电路、液晶屏驱动电路；其中主控芯片通过舵机接口电路与舵机相连并对舵机进行控制；其中主控芯片通过液晶屏驱动电路与液晶屏相连并对液晶屏进行控制。以上电路的组成部分均为标准应用电路，具备单片机开发能力的开发人员按标准芯片应用电路组成主控制板的具体电路。

本实用新型顺利实现魔方的自动复原，结构简单，新颖，运动平稳，旋转阻力小，观赏性好，同时具有教学、展览用途。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本专利做进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型的内部结构示意图。

图4是本实用新型的中心连接轴总成示意图。

图5是本实用新型的中心连接轴总成爆炸示意图。

图6是本实用新型的中心块总成示意图。

图7是本实用新型的中心块总成爆炸示意图。

图8是本实用新型的棱块总成示意图。

图9是本实用新型的棱块总成爆炸示意图。

图10是本实用新型的角块总成示意图。

图11是本实用新型的角块总成爆炸示意图。

图12是本实用新型的中心块示意图。

图13是本实用新型的中心块示意图。

图14是本实用新型的棱块示意图。

图15是本实用新型的角块示意图。

图16是本实用新型的舵盘连接件示意图。

图中，1中心块总成2棱块总成3角块总成4中心连接轴总成5安装舵机的立方体结构6舵机7铝柱8舵盘9平面轴承10舵盘连接件11中心块连接件12中心块13滚珠14弹簧15小弹簧16方形弹簧座17中心块盖板18液晶屏19棱块盖板20棱块21弧形弹簧座22角块23角块盖板24圆弧过渡面25中心块底面的双层双向圆弧面的上层26中心块底面的双层双向圆弧面的下层27中心块滚珠型腔28走线通孔29小弹簧孔30侧滑片31棱块弧形槽32棱块滚珠型腔33防飞棱弧形结构34弧形过渡面35角块弧形槽36角块连接圆弧面37角块38缺口39腔体40走线孔41环形面。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型所述的一种自动三阶机械魔方包括中心连接轴总成（4）、中心块总成（1）、棱块总成（2）、角块总成（3）和控制系统。

如图4所示，所述中心连接轴总成（4）包括安装舵机的立方体结构（5）、舵机（6）、平面轴承（9）、舵盘连接件（10）、中心块连接件（11）。

如图5所示，所述安装舵机的立方体结构（5）从靠近一面的一侧将安装舵机的立方体结构分为两部分，两部分通过螺丝螺母连接；安装舵机的立方体结构六个面分别有舵机安装孔以及工艺散热孔，舵机安装孔按照舵机输出轴成三维正交的方式分别将舵机（6）固定在安装舵机的立方体结构的六个面，每个面的舵机安装孔四周有铝柱（7）固定孔，铝柱通过螺丝固定在安装舵机的立方体结构的六个面上，铝柱另一端固定平面轴承（9）一面；所述舵盘连接件内圈有通过螺丝与舵盘连接的螺丝孔，舵盘连接件外圈一端有内嵌螺母的腔体（39）以及螺丝定位的通孔，另一端有用于走线的缺口（38）；所述中心块连接件中心有走线孔（40）以及与舵盘连接件（10）的螺丝定位的通孔相适应的螺丝定位孔，平面轴承（9）另一面通过螺丝与中心块连接件（11）连接。

如图7所示，所述中心块总成（1）包括中心块主体和中心块弹簧座；所述中心块主体包括中心块（12）、中心块盖板（17）、液晶屏（18）、滚珠（13），中心块盖板（17）固定在中心块顶部，液晶屏（18）固定在中心块盖板（17）上；所述中心块弹簧座包括方形弹簧座（16）、弹簧（14）、调节螺丝和垫片。

如图12和图13所示，所述中心块（12）的中心有走线通孔（12），通孔周围有与舵盘连接件（10）上螺丝定位的通孔相适应的螺丝孔，中心块（12）通过螺丝与舵盘连接件（10）上内嵌的螺母连接，同时螺丝孔内有小弹簧孔（29）安放小弹簧（15），调节中心块的容错性，中心块总成（1）与中心连接轴总成（4）形成转动连接；所述中心块（12）的四角均设置有圆弧过渡面（24），中心块底面设置有双层双向圆弧面，中心块底面的双层双向圆弧面的上层（25）和中心块（12）四个侧面都设置有沿圆弧排列的中心块滚珠型腔（27）；所述方形弹簧座（16）有水平和竖直方向的弹簧孔以及弹簧弹力调节孔，方形弹簧座水平和竖直方向的弹簧孔里面的弹簧分别与中心块四个侧面和中心块底面的双层双向圆弧面的上层沿圆弧排列的滚珠接触，弹簧弹力调节孔里设置有调节螺丝和垫片，通过调节螺丝改变弹簧弹力，滚珠成为弹力可调节的滚珠；中心块弹簧座通过螺丝与中心块主体连接。

如图9所示，所述棱块总成（2）包括棱块主体和棱块弹簧座；所述棱块主体包括棱块（20）、棱块盖板（19）、液晶屏（18）、滚珠（13）；棱块盖板（19）固定在棱块两个相邻的外表面，液晶屏（18）固定在棱块盖板（19）上。

如图14所示，所述棱块弹簧座包括弧形弹簧座（21）、弹簧（14）、调节螺丝和垫片；所述棱块（20）设置在中心块（12）四周并与中心块卡接；所述棱块设置有侧滑片（30），棱块通过侧滑片（30）与中心块底面的双层双向圆弧面的下层（26）靠接；所述棱块设置有与中心块四个侧面和中心块底面的双层双向圆弧面的上层沿圆弧排列的滚珠相适应的棱块弧形槽（31）；所述棱块弧形槽（31）上层的相邻两侧有沿圆弧排列的棱块滚珠型腔（32）；所述棱块设置有防飞棱弧形结构（33）；所述棱块（20）与中心块接触的平面两侧边有弧形过渡面（34）；所述弧形弹簧座（21）设置有沿弧形排列的弹簧孔和弹簧弹力调节孔，沿弧形排列的弹簧孔里面的弹簧与棱块弧形槽上层的相邻两侧有沿圆弧排列的棱块滚珠型腔（32）里面的滚珠（13）接触，弹簧弹力调节孔里设置有调节螺丝和垫片，通过调节螺丝改变弹簧弹力，滚珠成为弹力可调节的滚珠。

如图11所示，所述角块总成（3）包括角块（37）、角块盖板（23）、液晶屏（18），角块盖板（23）固定在角块相邻的三个外表面，液晶屏（18）固定在角块盖板（23）上。

如图15所示，所述角块（37）设置有与棱块（20）沿圆弧排列的棱块滚珠型腔（32）相适应的角块弧形槽（35）；所述角块（37）设置有角块连接圆弧面（36），角块连接圆弧面（36）与棱块防飞棱弧形结构（33）相卡接，角块连接圆弧面外侧与棱块侧滑片（30）的外圆弧面组成一个位于中心块底面的双层双向圆弧面的下层（26）内侧的环形面（41）。

所述控制系统完成机械魔方的运动控制和数据处理，所述控制系统包括主控芯片、无线通信模块、电源模块、舵机接口电路、液晶屏驱动电路；其中主控芯片通过舵机接口电路与舵机相连并对舵机进行控制；其中主控芯片通过液晶屏驱动电路与液晶屏相连并对液晶屏（18）进行控制。

以上电路的组成部分均为标准应用电路，具备单片机开发能力的开发人员按标准芯片应用电路组成主控制板的具体电路。