可约束型空间自由度演示机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可约束型空间自由度演示机构；包括固定支架、静平台及动平台；正方体结构的静平台的中心形成一球形空腔，正方体结构的静平台的六个端面分别开设有一贯穿至球形空腔的十字型槽孔；动平台包括中心球副、控制部件及动平台骨架；中心球副可转动的卡设于球形空腔内，且中心球副的外表面均匀开设有六个盲孔；每个控制部件分别包括第一连接杆件、活动件、第二连接杆件及杆套；每个杆套的后端分别固定有一侧翼铰链，十二根动平台骨架分别固定于相邻的等距离的两侧翼铰链之间；六个第一连接杆件的前端分别与六个盲孔相连接；本实用新型可实现整体机构在六自由度上的平动或转动，使得学生能够更加直观的理解机构的自由度、约束等概念。
【专利说明】可约束型空间自由度演示机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及教学教具仪器设备【技术领域】，具体地讲，涉及一种用于机械原理教学中演示自由度与约束关系的可重构教具。
【背景技术】
[0002]在理工科的教学中，尤其在机械原理的教学当中，对于机械运动等课程，一般均是老师们在课堂上通过黑板或多媒体等设备来给学生讲解，因其所讲解的内容等，形象直观性差，使得大部分学生很难理解。
[0003]藉此，直观性的教具等教学设备，也越来越受欢迎，并在教学演示中，扮演着重要的角色。
[0004]然而，在机械原理的教学当中，关于演示自由度与约束关系的教具，尚未得到开发，而机构的自由度、约束等概念对机构的运动分析的学习是非常重要的，是了解现有机械运动性能的必要手段，也是设计新机械的重要步骤。书本中抽象晦涩的自由度、约束等概念，往往让初学者在理解上造成一定困难，也使得在教学当中，给老师们带来不少麻烦。
[0005]进而，针对现状，开发出一款演示自由度与约束关系的教具，使得便于学生更好的理解机构的运动，以提高学生的理解能力，以便于日后提高学生的设计能力及创新能力等，则是非常有必要的，其必然具有推广意义及应用价值。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于克服上述现有技术之不足而提供的一种可约束型空间自由度演示机构。
[0007]本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是:一种可约束型空间自由度演示机构，它包括:
[0008]固定支架；
[0009]静平台，所述静平台架空设置于固定支架上，且所述静平台为正方体结构，正方体结构的所述静平台的中心形成有一球形空腔，正方体结构的所述静平台的六个端面的中部分别开设有一贯穿至所述球形空腔的十字型槽孔，每个所述十字型槽孔分别包括横向开设的第一槽孔及竖向开设的第二槽孔；
[0010]动平台，所述动平台包括中心球副、控制部件及动平台骨架；
[0011]所述中心球副可转动的卡设于所述球形空腔内，且所述中心球副的外表面均匀开设有六个盲孔，六个所述盲孔的基准位置分别与六个所述十字型槽孔的中心位置相对；
[0012]所述控制部件有六个，每个所述控制部件分别包括一第一连接杆件、一活动件、一第二连接杆件及一杆套；所述第二连接杆件的前端通过所述活动件与所述第一连接杆件的后端活动连接，以使所述第二连接杆件可活动的沿所述第一连接杆件的中心轴径向平动；所述第二连接杆件的后端延伸至所述杆套内并与所述杆套活动连接，以使所述第二连接杆件可活动的沿所述杆套的杆轴轴向平动及绕所述杆套的杆轴轴线转动；
[0013]所述动平台骨架有十二根，每个所述杆套的后端分别可拆卸式固定有一侧翼铰链，十二根所述动平台骨架分别可拆卸式固定于相邻的等距离的两所述侧翼铰链之间；
[0014]六个所述第一连接杆件的前端分别穿设于六个所述十字型槽孔并通过孔轴间隙配合的方式分别与六个所述盲孔相连接，以使所述中心球副、六个控制部件及十二根动平台骨架连接形成一体。
[0015]下面对以上技术方案做进一步阐述
[0016]优选的，所述第一连接杆件包括一连接杆八及一 V型连接件八；所述V型连接件八的中部与所述连接杆八的后端固定连接，且所述V型连接件八的开口端背对所述连接杆八，所述V型连接件八的开口端的相对侧壁对称开设有通孔八；
[0017]所述第二连接杆件包括一连接杆8及一 V型连接件8 ；所述V型连接件8的中部与所述连接杆8的前端固定连接，且所述V型连接件8的开口端背对所述连接杆8，所述V型连接件8的开口端的相对侧壁对称开设有通孔8 ；所述连接杆8的后端延伸至所述杆套内并与所述杆套活动连接；
[0018]所述活动件为一呈十字交叉的十字节，所述十字节包括销轴八及销轴8，所述销轴八可滑动的穿设于两所述通孔八之间，所述销轴8可滑动的穿设于两所述通孔8之间，以使所述V型连接件八与I型连接件8形成十字交叉结构；
[0019]六个所述连接杆八的前端分别与六个所述盲孔相连接，以使所述十字节的销轴八及销轴8分别与所述十字型槽孔的第一槽孔及第二槽孔相平行。
[0020]优选的，每个所述连接杆八的前端分别垂直固定有一限转滑块，以使每个所述限转滑块分别与相应的连接杆八呈十字交叉结构，且每个所述限转滑块的轴线分别与对应位置的所述销轴八的轴线相平行；
[0021]正方体结构的所述静平台的六个端面与所述球形空腔之间还分别开设有一以所述中心球副的球心为圆心的弧形轨迹槽，每个所述弧形轨迹槽的横向轴线分别与对应位置的所述十字型槽孔的第一槽孔的轴线相重合；六个所述限转滑块分别可活动的卡设于相应位置的所述弧形轨迹槽内。
[0022]优选的，每个所述控制部件还包括一限制相应连接杆8沿所述杆套的中心轴轴向平动的锁紧件，所述锁紧件包括螺帽、转动构件及夹头；所述螺帽与所述转动构件的一端螺纹旋接，所述转动构件的另一端与所述杆套的前端转动连接，所述夹头固定于所述转动构件内，且所述连接杆8的后端穿设于所述夹头并延伸至所述杆套内；
[0023]当拧紧所述螺帽，以使所述夹头将所述连接杆8夹紧时，所述连接杆8不能沿所述杆套的杆轴轴向平动。
[0024]优选的，所述螺帽为￡8161型螺帽，所述夹头为现16夹头。
[0025]优选的，每个所述控制部件还包括一限制相应连接杆8绕所述杆套的杆轴轴线转动的限转件，所述限转件为限转螺钉；所述连接杆8的侧壁延其长度方向开设有一键槽，所述杆套的前端侧壁开设有一螺纹孔，所述限转螺钉螺纹旋接于所述螺纹孔；
[0026]当转动所述连接杆8，以使所述键槽正对所述限转螺钉的顶端，并拧紧所述限转螺钉，以使所述限转螺钉的顶端抵压于所述键槽时，所述连接杆8不能绕所述杆套的杆轴轴线转动。
[0027]优选的，所述固定支架、静平台及动平台均为铝合金材质。
[0028]优选的，每个所述连接杆八的前端还分别固定有一稀土永磁钕铁硼磁片，每个所述连接杆4分别通过相应的稀土永磁钕铁硼磁片与对应位置的所述盲孔磁力连接。
[0029]优选的，所述静平台与所述固定支架可拆卸式连接。
[0030]本实用新型的有益效果是:
[0031]其一、本实用新型所提供的一种可约束型空间自由度演示机构，可实现整个机构在六自由度上的平动或转动，并通过选择性的操作相应的锁紧件及限转件，可对本实用新型在六自由度上的平动或转动进行约束及控制，使得学生能够更加透彻更加清晰更加直观更加形象的理解机构的自由度、约束等概念、特点以及它们之间的对偶关系，以便于给学生们对于日后的机构的运动的学习打下坚实的基础。
[0032]其二、本实用新型通过增设十字型槽孔、弧形轨迹槽及设置于弧形轨迹槽内的限转滑块，使得本实用新型在操作时，更具稳定性及可靠性，使得演示效果更加。
[0033]其三、本实用新型的所述固定支架、静平台及动平台均为铝合金材质，使得整体结构轻盈，便于携拿，且相应的各种位置的相同的零件之间具有较高的互换性，使得装配简易方便，装配时间短，从而，本实用新型必然会非常的受欢迎，其能得到有效推广及广泛普及。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本实用新型实施例中所述固定支架与静平台的整体结构示意图；
[0035]图2是图1中所述静平台的放大图；
[0036]图3是本实用新型实施例中所述静平台与中心球副的展开图；
[0037]图4是本实用新型实施例中所述中心球副的整体结构示意图；
[0038]图5是本实用新型实施例中所述控制部件的整体结构示意图；
[0039]图6是本实用新型实施例中所述控制部件的分解图；
[0040]图7是本实用新型可约束型空间自由度演示机构的整体结构示意图；
[0041]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
[0042]附图标号:
[0043]固定支架10 ；
[0044]静平台20 ；
[0045]球形空腔201 ；十字型槽孔202 ；第一槽孔2021 ；第二槽孔2022 ；弧形轨迹槽203 ；
[0046]动平台30 ；
[0047]中心球副31 ；盲孔311 ；
[0048]控制部件32 ；
[0049]第一连接杆件321 ；连接杆43211山型连接件八3212 ；通孔八32121 ；限转滑块3213 ；
[0050]十字节322 ；销轴八3221 ；销轴83222 ；
[0051]第二连接杆件323 ；连接杆83231 ；键槽32311山型连接件83232 ；通孔832321 ；
[0052]杆套324 ；
[0053]锁紧件325 ；螺帽3251 ；转动构件3252 ；夹头3253 ；
[0054]限转件326 ；
[0055]动平台骨架33 ；
[0056]侧翼铰链34；
【具体实施方式】
[0057]以下将结合附图及具体实施例详细说明本实用新型的技术方案，以便更清楚、直观地理解本实用新型的发明实质。
[0058]图1是本实用新型实施例中所述固定支架与静平台的整体结构示意图；图2是图1中所述静平台的放大图；图3是本实用新型实施例中所述静平台与中心球副的展开图；图4是本实用新型实施例中所述中心球副的整体结构示意图；图5是本实用新型实施例中所述控制部件的整体结构示意图；图6是本实用新型实施例中所述控制部件的分解图；图7是本实用新型可约束型空间自由度演示机构的整体结构示意图。
[0059]结合图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7所示；
[0060]本实用新型所提供的一种可约束型空间自由度演示机构，主要用于教学演示，以便于让学生更好的理解机构的自由度、约束等概念。
[0061]具体来说，本实用新型所提供的一种可约束型空间自由度演示机构，它包括固定支架10、静平台20及动平台30 ；
[0062]所述静平台20水平架空设置于所述固定支架10上，且所述静平台20为正方体结构，正方体结构的所述静平台20的中心形成有一球形空腔201，正方体结构的所述静平台20的六个端面的中部分别开设有一贯穿至所述球形空腔201的十字型槽孔202，每个所述十字型槽孔202分别包括横向开设的第一槽孔2021及竖向开设的第二槽孔2022 ；
[0063]此处可以理解的是，正方体结构的所述静平台20的六个端面所开设的十字型槽孔202则是关于所述球形空腔201的球心对称的。
[0064]所述动平台30包括中心球副31、控制部件32及动平台骨架33 ；
[0065]所述中心球副31可转动的卡设于所述球形空腔201内，且所述中心球副31的外表面均匀开设有六个盲孔311，六个所述盲孔311的基准位置分别与六个所述十字型槽孔202的中心位置相对；
[0066]所述控制部件32有六个，每个所述控制部件32分别包括一第一连接杆件321、一活动件、一第二连接杆件323及一杆套324 ；所述第二连接杆件323的前端通过所述活动件与所述第一连接杆件321的后端活动连接，以使所述第二连接杆件323可活动的沿所述第一连接杆件321的中心轴径向平动；所述第二连接杆件323的后端延伸至所述杆套324内并与所述杆套324活动连接，以使所述第二连接杆件323可活动的沿所述杆套324的杆轴轴向平动及绕所述杆套324的杆轴轴线转动；
[0067]所述动平台骨架33有十二根，每个所述杆套324的后端分别可拆卸式固定有一侧翼铰链34，十二根所述动平台骨架33分别可拆卸式固定于相邻的等距离的两所述侧翼铰链34之间；
[0068]六个所述第一连接杆件321的前端分别穿设于六个所述十字型槽孔202并通过孔轴间隙配合的方式分别与六个所述盲孔311相连接，以使所述中心球副31、六个控制部件32及十二根动平台骨架33连接形成一体。
[0069]需要说明的是，作为较佳方案，本实施例中，上述所述的第一连接杆件321包括一连接杆八3211及一 I型连接件八3212 ；所述I型连接件八3212的中部与所述连接杆八3211的后端固定连接，且所述I型连接件八3212的开口端背对所述连接杆八3211，所述I型连接件八3212的开口端的相对侧壁对称开设有通孔八32121 ；
[0070]上述所述的第二连接杆件323包括一连接杆83231及一 V型连接件83232 ；所述V型连接件83232的中部与所述连接杆83231的前端固定连接，且所述V型连接件83232的开口端背对所述连接杆83231，所述[型连接件83232的开口端的相对侧壁对称开设有通孔832321 ；所述连接杆83231的后端延伸至所述杆套324内并与所述杆套324活动连接；
[0071]上述所述的活动件为一呈十字交叉的十字节322，所述十字节322包括销轴八3221及销轴83222，所述销轴八3221可滑动的穿设于两所述通孔八32121之间，所述销轴83222可滑动的穿设于两所述通孔832321之间，以使所述V型连接件八3212与V型连接件83232形成十字交叉结构；
[0072]在操作过程中，六个所述连接杆八3211的前端分别与六个所述盲孔311相连接，并以使所述十字节322的销轴八3221及销轴83222分别与所述十字型槽孔202的第一槽孔2021及第二槽孔2022相平行。
[0073]如此，即构成了本实用新型的基本技术方案，使得实现本实用新型在六自由度上的平动或转动。
[0074]且需要说明的是，本实用新型的所述静平台20的外部结构等并不限定于正方体结构，其也可为球形或其他形状，只要本实用新型所具有的六个控制部件32分布于上下、左右、前后六个方向并能沿所述十字型槽孔202转动即可，在此，关于静平台20的结构等不做其他举例说明。
[0075]为更加透彻的理解本实用新型在六自由度上的平动或转动的原理过程，以下将结合图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7做进一步说明；
[0076]如演示时，将本实用新型正面放置，使得正方体结构的所述静平台20的六个端面分别位于上下、左右、前后六个方向，并设定竖向方向为2轴方向，左右方向为V轴方向，前后方向为X轴方向。
[0077]在操作过程中，通过中心球副31的转动，并通过相关十字型槽孔202的限制，使得本实用新型的X轴方向的控制部件32可沿相应的十字型槽孔202分别绕X轴方向的控制部件32或2轴方向的控制部件32转动一定角度；同理，本实用新型的X轴方向的控制部件32可沿相应的十字型槽孔202分别绕X轴方向的控制部件32或2轴方向的控制部件32转动一定角度；本实用新型的2轴方向的控制部件32可沿相应的十字型槽孔202分别绕X轴方向的控制部件32或V轴方向的控制部件32转动一定角度；进而，本实用新型的每个控制部件32均能绕其相垂直的所述控制部件32的轴线转动。
[0078]与此同时，每个所述控制部件32中的所述连接杆83231可沿杆套324的杆轴轴向自由伸缩，进而，本实用新型的每个所述控制部件32中的连接杆83231即可沿相应位置的所述杆套324的轴线轴向平动。
[0079]如当X轴方向的控制部件32中的连接杆83231平动，即实现自由伸缩时，与其相垂直的2轴方向的控制部件32中的连接杆八3211及V轴方向的控制部件32中的连接杆八3211则分别自由的在相应位置的所述I型连接杆八3212的通孔八32121内滑动，以实现整体平动的同时，处于中心位置的静平台20始终不动。
[0080]同理，当X轴方向的控制部件32中的连接杆83231实现平动、2轴方向的控制部件32中的连接杆83231实现平动的原理过程则与上述所述相同，在此，不做详细说明。
[0081]如此，本实用新型所提供的一种可约束型空间自由度演示机构，即能实现整体结构在六自由度上的平动或转动。
[0082]进一步的，为使得本实用新型在演示过程中保持稳定性，本实用新型的每个所述连接杆八3211的前端分别垂直固定有一限转滑块3213，以使每个所述限转滑块3213分别与相应的连接杆八3211呈十字交叉结构，且每个所述限转滑块3213的轴线分别与对应位置的所述销轴八32213221的轴线相平行；
[0083]正方体结构的所述静平台20的六个端面与所述球形空腔201之间还分别开设有一以所述中心球副31的球心为圆心的弧形轨迹槽203，每个所述弧形轨迹槽203的横向轴线分别与对应位置的所述十字型槽孔202的第一槽孔2021的轴线相重合；六个所述限转滑块3213分别可活动的卡设于相应位置的所述弧形轨迹槽203内。
[0084]如此，通过限转滑块3213沿预定的弧形轨迹槽203活动，即可保持本实用新型在转动或平动的过程中，不会移位。
[0085]更进一步的，本实用新型实施例中，每个所述控制部件32还包括一限制相应连接杆83231沿所述杆套324的中心轴轴向平动的锁紧件325，所述锁紧件325包括螺帽3251、转动构件3252及夹头3253 ；所述螺帽3251与所述转动构件3252的一端螺纹旋接，所述转动构件3252的另一端与所述杆套324的前端转动连接，所述夹头3253固定于所述转动构件3252内，且所述连接杆83231的后端穿设于所述夹头3253并延伸至所述杆套324内；
[0086]当拧紧所述螺帽3251，以使所述夹头3253将所述连接杆83231夹紧时，所述连接杆83231不能沿所述杆套324的杆轴轴向平动。
[0087]如此，通过单独锁紧其中的任意一个控制部件32上的锁紧件325，即拧紧相应的螺帽3251，即可实现控制该控制部件32中的连接杆83231沿对应位置的杆套324的轴线轴向平动，实现本实用新型在五自由度上的约束与控制。
[0088]比如，只拧紧2轴方向上其中的一个控制部件32上的螺帽3251，即可限制2轴方向上的该控制部件32中的连接杆83231沿对应位置的杆套324的轴线轴向平动，在此种状态时，X轴方向的控制部件32中的连接杆83231及V轴方向上的控制部件32中的连接杆83231则依然能够实现沿对应位置的杆套324的杆轴轴向平动或绕对应位置的杆套324的杆轴轴线转动；
[0089]同理，只拧紧X轴方向上其中的一个控制部件32上的螺帽3251，即可限制X轴方向上的该控制部件32中的连接杆83231沿对应位置的杆套324的轴线轴向平动，在此种状态时，2轴方向的控制部件32中的连接杆83231及V轴方向上的控制部件32中的连接杆83231则依然能够实现沿对应位置的杆套324的杆轴轴向平动或绕对应位置的杆套324的杆轴轴线转动；
[0090]只拧紧V轴方向上其中的一个控制部件32上的螺帽3251，即可限制V轴方向上的该控制部件32中的连接杆83231沿对应位置的杆套324的轴线轴向平动，在此种状态时，X轴方向的控制部件32中的连接杆83231及2轴方向上的控制部件32中的连接杆83231则依然能够实现沿对应位置的杆套324的杆轴轴向平动或绕对应位置的杆套324的杆轴轴线转动；
[0091]优选的，本实施例中，所述螺帽3251为现161型螺帽，所述夹头3253为现16夹头。
[0092]再进一步的，本实用新型实施例中，每个所述控制部件32还包括一限制相应连接杆83231绕所述杆套324的杆轴轴线转动的限转件326，所述限转件326为限转螺钉；所述连接杆83231的侧壁延其长度方向开设有一键槽32311，所述杆套324的前端侧壁开设有一螺纹孔，所述限转螺钉螺纹旋接于所述螺纹孔；
[0093]当转动所述连接杆83231，以使所述键槽32311正对所述限转螺钉的顶端，并拧紧所述限转螺钉，以使所述限转螺钉的顶端抵压于所述键槽32311时，所述连接杆83231不能绕所述杆套324的杆轴轴线转动。
[0094]在具体实施时，如锁紧X轴方向上的其中一个控制部件32中的杆套324上的限转螺钉，则X轴方向上的该控制部件32中的连接杆83231不能绕对应位置的所述杆套324的杆轴轴线转动，在此种状态时，若X轴线方向上的该控制部件32中的锁紧件325没有拧紧，则X轴线方向上的该控制部件32中的连接杆83231依然能够沿对应位置的所述杆套324的杆轴轴向平动，并且，2轴方向的控制部件32中的连接杆83231及V轴方向上的控制部件32中的连接杆83231则依然能够实现沿对应位置的所述杆套324的杆轴轴向平动或绕对应位置的所述杆套324的杆轴轴线转动；
[0095]从而，通过单独的控制相关限转螺钉，也能实现本实用新型在五自由度上的约束与控制，在此，不作一一举例说明；
[0096]当结合所述锁紧件325及限转件326共同使用时，即可任意的调控相关控制部件32，实现本实用新型在四自由度上的约束与控制、在三自由度上的约束与控制、在二自由度上的约束与控制及在一自由度上的约束与控制。
[0097]如同时拧紧2轴方向的控制部件32的限转螺钉及X轴方向的控制部件32的限转螺钉，则能同时控制2轴方向的控制部件32中的连接杆83231的转动及X轴方向的控制部件32中的连接杆83231的转动，此时，X轴方向的控制部件32中的连接杆832313轴方向的控制部件32中的连接杆83231及2轴方向的控制部件32中的连接杆83231依然能够实现轴向平动，且X轴方向的控制部件32中的连接杆83231还能实现绕对应位置的杆套324
的杆轴轴线转动，从而实现本实用新型在四自由度上的约束与控制，在此，不作--举例说明；
[0098]如拧紧2轴方向上的控制部件32的螺帽3251及限转螺钉，同时拧紧X轴方向上的控制部件32上的限转螺钉，即可同时限制2轴方向的控制部件32中的连接杆83231的平动及转动，并限制X轴方向上的控制部件32中的连接杆8的转动，此种情况时，X轴方向上的控制部件32中的连接杆8能实现平动，V轴方向上的控制部件32中的连接杆8能实现平动及转动，从而实现本实用新型在三自由度上的约束与控制，在此，不作一一举例说明；
[0099]如同时拧紧X轴方向的控制部件32及V轴方向的控制部件32上的限转螺钉及螺帽3251，则可同时限制上的X轴方向上的控制部件32中的连接杆83231及V轴方向上的控制部件32中的连接杆83231的平动与转动，此种状态时，2轴方向上的控制部件32中的连接杆83231能实现平动及转动，从而实现本实用新型在二自由度上的约束与控制，在此，不作举例说明；
[0100]如同时拧紧X轴方向的控制部件32及2轴方向的控制部件32上的限转螺钉及螺帽3251，并拧紧X轴方向的控制部件32上的限转螺钉，则可同时限制V轴方向及2轴方向的控制部件32中的连接杆83231的平动及转动，并限制X轴方向的控制部件32中的连接杆83231的平动，从而实现本实用新型在单一自由度上的约束与控制，在此，也不作--举例说明；
[0101]藉此，通过上述所述可知，本实用新型所提供的一种可约束型空间自由度演示机构，可实现整体机构在六自由度上的约束与控制，使得学生能够更加透彻更加清晰更加直观的理解机构的自由度、约束等概念。
[0102]较佳的，本实用新型的所述固定支架10、静平台20及动平台30均为铝合金材质，使得整体结构轻盈，便于携拿。
[0103]并且，具体实施时，本实用新型的每个所述连接杆八3211的前端还分别固定有一稀土永磁钕铁硼磁片，每个所述连接杆八3211分别通过相应的稀土永磁钕铁硼磁片与对应位置的所述盲孔311磁力连接。与此同时，本实用新型的所述静平台20与所述固定支架10可拆卸式连接。
[0104]进而，本实用新型的各个部件之间均是可拆卸的，当不使用时，可依次拆卸各个构件并装置于工具箱中，使得便于搬运及收藏。
[0105]需要说明的是，本实用新型的技术方案中，六个所述控制部件32的规格尺寸等完全相同，十二根所述动平台30固定支架10的规格尺寸等也完全相同，六个所述侧翼铰链34的规格尺寸等也完全相同，使得在组装时，各种位置的相同的零件之间具有较高的互换性，使得简易方便，装配时间短。
[0106]且各个控制部件32之间、各个动平台30固定支架10之间均具有良好的对称性，符合对称美学，使得本实用新型在六自由度上的动态演示时，也更具动态感及美感。
[0107]综上所述，本实用新型所提供的一种可约束型空间自由度演示机构，可实现整体机构在六自由度上的动态演示，还能通过选择性的操作相应的锁紧件325及限转件326，实现整体机构在六自由度上的约束与控制，使得学生能够更加透彻更加清晰更加直观更加形象的理解机构的自由度、约束等概念、特点以及它们之间的对偶关系，以便于给学生们对于日后的机构的运动的学习打下坚实的基础。
[0108]并且，本实用新型的所述固定支架10、静平台20及动平台30均为铝合金材质，使得整体结构轻盈，便于携拿，且相应的各种位置的相同的零件之间具有较高的互换性，使得装配时间短，效率高。从而，本实用新型必然会非常的受欢迎，其能得到有效推广及广泛普及。
[0109]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种可约束型空间自由度演示机构，其特征在于，它包括: 固定支架； 静平台，所述静平台架空设置于固定支架上，且所述静平台为正方体结构，正方体结构的所述静平台的中心形成有一球形空腔，正方体结构的所述静平台的六个端面的中部分别开设有一贯穿至所述球形空腔的十字型槽孔，每个所述十字型槽孔分别包括横向开设的第一槽孔及竖向开设的第二槽孔； 动平台，所述动平台包括中心球副、控制部件及动平台骨架； 所述中心球副可转动的卡设于所述球形空腔内，且所述中心球副的外表面均匀开设有六个盲孔，六个所述盲孔的基准位置分别与六个所述十字型槽孔的中心位置相对； 所述控制部件有六个，每个所述控制部件分别包括一第一连接杆件、一活动件、一第二连接杆件及一杆套；所述第二连接杆件的前端通过所述活动件与所述第一连接杆件的后端活动连接，以使所述第二连接杆件可活动的沿所述第一连接杆件的中心轴径向平动；所述第二连接杆件的后端延伸至所述杆套内并与所述杆套活动连接，以使所述第二连接杆件可活动的沿所述杆套的杆轴轴向平动及绕所述杆套的杆轴轴线转动； 所述动平台骨架有十二根，每个所述杆套的后端分别可拆卸式固定有一侧翼铰链，十二根所述动平台骨架分别可拆卸式固定于相邻的等距离的两所述侧翼铰链之间； 六个所述第一连接杆件的前端分别穿设于六个所述十字型槽孔并通过孔轴间隙配合的方式分别与六个所述盲孔相连接，以使所述中心球副、六个控制部件及十二根动平台骨架连接形成一体。
2.根据权利要求1所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于: 所述第一连接杆件包括一连接杆A及一 U型连接件A ;所述U型连接件A的中部与所述连接杆A的后端固定连接，且所述U型连接件A的开口端背对所述连接杆A，所述U型连接件A的开口端的相对侧壁对称开设有通孔A ; 所述第二连接杆件包括一连接杆B及一 U型连接件B ;所述U型连接件B的中部与所述连接杆B的前端固定连接，且所述U型连接件B的开口端背对所述连接杆B，所述U型连接件B的开口端的相对侧壁对称开设有通孔B ;所述连接杆B的后端延伸至所述杆套内并与所述杆套活动连接； 所述活动件为一呈十字交叉的十字节，所述十字节包括销轴A及销轴B，所述销轴A可滑动的穿设于两所述通孔A之间，所述销轴B可滑动的穿设于两所述通孔B之间，以使所述U型连接件A与U型连接件B形成十字交叉结构； 六个所述连接杆A的前端分别与六个所述盲孔相连接，以使所述十字节的销轴A及销轴B分别与所述十字型槽孔的第一槽孔及第二槽孔相平行。
3.根据权利要求2所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于:每个所述连接杆A的前端分别垂直固定有一限转滑块，以使每个所述限转滑块分别与相应的连接杆A呈十字交叉结构，且每个所述限转滑块的轴线分别与对应位置的所述销轴A的轴线相平行； 正方体结构的所述静平台的六个端面与所述球形空腔之间还分别开设有一以所述中心球副的球心为圆心的弧形轨迹槽，每个所述弧形轨迹槽的横向轴线分别与对应位置的所述十字型槽孔的第一槽孔的轴线相重合；六个所述限转滑块分别可活动的卡设于相应位置的所述弧形轨迹槽内。
4.根据权利要求2所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于:每个所述控制部件还包括一限制相应连接杆B沿所述杆套的中心轴轴向平动的锁紧件，所述锁紧件包括螺帽、转动构件及夹头；所述螺帽与所述转动构件的一端螺纹旋接，所述转动构件的另一端与所述杆套的前端转动连接，所述夹头固定于所述转动构件内，且所述连接杆B的后端穿设于所述夹头并延伸至所述杆套内； 当拧紧所述螺帽，以使所述夹头将所述连接杆B夹紧时，所述连接杆B不能沿所述杆套的杆轴轴向平动。
5.根据权利要求4所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于:所述螺帽为ER16M型螺帽，所述夹头为ER16夹头。
6.根据权利要求2所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于:每个所述控制部件还包括一限制相应连接杆B绕所述杆套的杆轴轴线转动的限转件，所述限转件为限转螺钉；所述连接杆B的侧壁延其长度方向开设有一键槽，所述杆套的前端侧壁开设有一螺纹孔，所述限转螺钉螺纹旋接于所述螺纹孔； 当转动所述连接杆B，以使所述键槽正对所述限转螺钉的顶端，并拧紧所述限转螺钉，以使所述限转螺钉的顶端抵压于所述键槽时，所述连接杆B不能绕所述杆套的杆轴轴线转动。
7.根据权利要求1所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于:所述固定支架、静平台及动平台均为铝合金材质。
8.根据权利要求2所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于:每个所述连接杆A的前端还分别固定有一稀土永磁钕铁硼磁片，每个所述连接杆A分别通过相应的稀土永磁钕铁硼磁片与对应位置的所述盲孔磁力连接。
9.根据权利要求1所述的可约束型空间自由度演示机构，其特征在于:所述静平台与所述固定支架可拆卸式连接。
【文档编号】G09B25/02GK204143757SQ201420636063
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】宋其融, 吴湖鑫, 黄嘉伟 申请人:宋其融, 吴湖鑫, 黄嘉伟