一種球面滾動機構，包括第一著地桿（1）；第二著地桿（4）；短連接桿（2）；長連接桿（3）；其中，第一著地桿（1）與配重塊（6）連接，第二著地桿（4）與電機（5）連接，四個桿件連接成一個空間閉合四桿機構。通過控制電機正反轉(zhuǎn)、急停，利用慣性力使該機構變形、翻滾。該機構為中小學生提供對幾何形體及移動機構的認識，可用于制作機構教具、玩具，也可用于制作軍用探測機器人。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及ー種球面滾動機構，具體的講是利用一個電機驅(qū)動反平行四邊形機構實現(xiàn)滾動行進的機械裝置。
技術介紹
空間連桿機構運動形式多祥，結構緊湊；將傳統(tǒng)的機架桿與地面間的固定約束解除之后，空間連桿機構在慣性力的作用下，機架與地面脫離達到滾動行進目的。中國專利公告號101915292A公開了“一種單動カ滾動球面四桿機構”，它提出了一種全新的平面移動機構的方案，利用結構簡單的空間閉鏈四桿機構，用一個電機進行驅(qū)動和控制，實現(xiàn)平面內(nèi)圓周運動軌跡的滾動。但是限于該機構為平行四邊形球面滾動機構、該機構桿件只能為銳角扇形片、所以運動時翻滾角度為銳角，步幅小，翻滾步態(tài)電機控制頻率高。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的問題是提供一種可實現(xiàn)大步幅翻滾的球面滾動機構。本專利技術的技術方案:ー種球面滾動機構，該機構包括:兩個著地桿和兩個連接桿共四個連桿和ー個驅(qū)動電機，ー個配重塊。第一著地桿和長連接桿通過第一著地桿的短端和長連接桿的通孔端同軸心配合，第一著地桿的短端插入長連接桿的通孔端中，長連接桿通孔端一側(cè)通過第一著地桿短端內(nèi)側(cè)的卡簧槽安裝卡簧進行軸向固定，長連接桿通孔端另ー側(cè)通過第一著地桿短端外側(cè)螺紋孔配合配重塊進行軸向固定。第一著地桿和短連接桿通過第一著地桿的長端和短連接桿的通孔端同軸心配合，第一著地桿的長端插入短連接桿的通孔端，短連接桿通過第一著地桿長端兩端的卡簧槽安裝卡簧進行軸向固定。第二著地桿和長連接桿通過第二著地桿的短端和長連接桿的電機連接端同軸心配合，第二著地桿的短端插入電機連接端的通孔中，長連接桿ー側(cè)通過第二著地桿的短端內(nèi)側(cè)的卡簧槽安裝卡簧進行軸向固定，長連接桿另外一側(cè)通過安裝電機進行軸向固定:驅(qū)動電機和第二著地桿通過電機輸出軸伸入著地桿短端通孔中、安裝頂絲固定；驅(qū)動電機和長連接桿通過長連接桿的電機連接端凸臺與電機安裝孔配合螺釘連接。第二著地桿和短連接桿通過第二著地桿的長端和短連接桿的通孔端同軸心配合，第二著地桿的長端插入短連接桿的通孔端，兩者通過第二著地桿的長端兩端的卡簧槽安裝卡簧進行軸向固定。上述的四組的同軸心連接的軸線交于一點，構成球面滾動機構。本專利技術和已有技術相比具有的有益效果:本專利技術利用球面滾動機構，單電機控制實現(xiàn)平面圓周軌跡運動。本專利技術桿件弧形夾角為銳角以實現(xiàn)結構翻滾、同時也可以為直角、鈍角以增大步長，減小電機控制頻率，簡單的桿件設計方案具有結構緊湊特點，弱化翻滾步態(tài)時的機械干涉問題。為中小學生提供對幾何形體及移動機構的認識，可用于制作機構教具、玩具，也可用于制作軍用探測機器人。附圖說明圖1球面滾動機構整體三維圖；圖2第一著地桿三維圖；圖3短連接桿三維圖；圖4長連接桿二維圖；圖5第二著地桿三維圖；圖6第一著地桿與短連接桿連接外形圖；圖7第一著地桿與短連接桿連接斷面圖；圖8第一著地桿、長連接桿和配重連接外形圖；圖9第一著地桿、長連接桿和配重連接斷面圖；圖10第二著地桿與短連接桿連接外形圖；圖11第二著地桿與短連接桿連接斷面圖；圖12第二著地桿、長連接桿和電機連接外形圖；圖13第二著地桿、長連接桿和電機連接斷面圖；圖14球面滾動機構運動初始狀態(tài)示意圖；圖15球面滾動機構翻轉(zhuǎn)到臨界位置示意圖；圖16球面滾動機構完成翻轉(zhuǎn)后示意圖；圖17球面滾動機構完成一步翻轉(zhuǎn)回到相似于初始位置狀態(tài)示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。一種球面滾動機構，如圖1所示，該機構包括:第一著地桿I ;第二著地桿4 ;短連接桿2 ;長連接桿3 ;其中，第一著地桿I與配重塊6連接，第二著地桿4與電機5連接。第一著地桿I如圖2所示，第一著地桿I包括弧段1-1、長端1-2和短端1-3，第一著地桿I的弧段1-1、短端1-3和長端1-2位于同一平面內(nèi)。弧段1-1為圓弧光桿，軸線為圓上夾角α所對圓弧，短端1-3和長端1-2軸線指向弧段1-1弧心；長端1-2為階梯軸，軸段l-2-a與弧段1-1軸徑相同，軸段l-2-b軸徑減小，軸段l-2-b兩端具有卡簧槽對短連接桿2通孔端2-2進行軸向固定；短端1-3為階梯軸，軸段l-3-a與弧段1_1軸徑相同，軸段l-3-b軸徑減小，軸段l-3-b內(nèi)側(cè)有卡簧槽、對長連接桿3通孔端3-2進行軸向固定，軸段l-3-b端部有螺紋孔安裝配重塊。第一著地桿I上弧段1-1與長端1-2、短端1-3連接方式為焊接、粘合的方法。短連接桿2如圖3所示，短連接桿2包括弧段2-1、通孔端2_2、2_3，短連接桿2的弧段2-1、兩端2-2、2-3位于同一平面內(nèi)。弧段2-1為圓弧光桿，軸線為圓上夾角Y所對圓弧，通孔端2-2，2-3軸線指向弧段2-1弧心；弧段2-1與通孔端連接處布置平臺2_l_a、2-1-b安裝卡簧，對短連接桿2進行軸向固定；通孔端2-2、2-3外徑與弧段2-1軸徑相同，通孔端2-2、2-3上有通孔以配合著地桿長端4-2-b、l-2-b。短連接桿2上弧段2_1與通孔端2-2、2-3連接方式為焊接、粘合的方法。長連接桿3如圖4所示，長連接桿3包括弧段3-1、通孔端3_2、電機連接端3_3，長連接桿3的弧段3-1、通孔端3-2和電機連接端3-3位于同一平面內(nèi)。弧段3-1為圓弧光桿，軸線為圓上夾角0所對圓弧，通孔端3-2和電機連接端3-3軸線指向弧段3-1弧心；通孔端3-2外徑與弧段3-1軸徑相同，通孔端3-2上有通孔以配合第一著地桿I短端l-3-b ；電機連接端3-3為階梯軸，軸端面上有通孔以配合第二著地桿4短端4-2-b，軸段3-3-c軸徑與弧段3-1軸徑相同，軸段3-3-b軸徑減小，軸段上有垂直于軸線方向的孔3-3-d與著地桿上頂絲孔4-2-a配合安裝電機頂絲，凸臺3-3-a外徑與弧段3_1軸徑相同，端面有電機安裝孔來固定電機。所述的長連接桿3上弧段3-1與通孔端3-2、電機連接端3-3連接方式為焊接、粘合的方法。第二著地桿4如圖5所示，第二著地桿4包括弧段4-1、短端4_2和長端4_3，第二著地桿4的弧段4-1、短端4-2和長端4-3位于同一平面內(nèi)。弧段4-1為圓弧光桿，軸線為圓上夾角S所對圓弧，短端4-2和長端4-3軸線指向弧段4-1弧心；長端4-3為階梯軸，軸段4-3-b與弧段4-1軸徑相同，軸段4-3-a軸徑減小，軸段4-3-a兩端具有卡簧槽對短連接桿2通孔端2-3進行軸向固定；短端4-2為階梯軸，軸段4-2-a與弧段4_1軸徑相同，軸段4-2-b軸徑減小，軸段4-2-b內(nèi)側(cè)有卡簧槽、對長連接桿3電機連接端3-3進行軸向固定，軸段4-2-b端部有孔配合電機輸出軸；頂絲孔4-2-c位于軸段4-2-b上，用來安裝頂絲，固定電機。著地桿4上弧段4-1與長端4-3、短端4-2連接方式為焊接、粘合的方法。第一著地桿1、第二著地桿4結構、尺寸相同；第一著地桿1、第二著地桿4端部夾角a、夾角5大小相同；所述的短連接桿2、長連接桿3端部夾角P、夾角Y大小相同。球面滾動機構實現(xiàn)翻滾步態(tài)，要求角度關系為Y與P、S與a分別相等，Y和P大于S和a。圖6所示為第一著地桿I與短連接桿2連接外形圖，第一著地桿I和短連接桿2通過第一著地桿I的長端l-2-b和短連接桿2的通孔端2-2同軸心配合，第一著地桿I的長端l-2-b插入短連接桿2的通孔端2-2，短連接桿通過第一著地桿I長端l-2-b兩端的卡簧槽安裝卡簧進行軸向固定，第一著地桿本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種球面滾動機構，其特征在于：球面滾動機構包括第一著地桿（1）；第二著地桿（4）；短連接桿（2）；長連接桿（3）；其中，第一著地桿（1）與配重塊（6）連接，第二著地桿（4）與電機（5）連接，所述的各桿件特征為：第一著地桿（1）包括弧段（1?1）、長端（1?2）和短端（1?3）；弧段（1?1）為圓弧光桿，軸線為圓上夾角α所對圓弧，短端（1?3）和長端（1?2）軸線指向弧段（1?1）弧心；長端（1?2）為階梯軸，軸段（1?2?a）與弧段（1?1）軸徑相同，軸段（1?2?b）軸徑減小，軸段（1?2?b）兩端具有卡簧槽對短連接桿（2）第一通孔端（2?2）進行軸向固定；短端（1?3）為階梯軸，軸段（1?3?a）與弧段（1?1）的軸徑相同，軸段（1?3?b）軸徑減小，軸段（1?3?b）內(nèi)側(cè)有卡簧槽、對長連接桿（3）的通孔端（3?2）進行軸向固定，軸段（1?3?b）端部有螺紋孔安裝配重塊；短連接桿（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）為圓弧光桿，軸線為圓上夾角γ所對圓弧，第一通孔端（2?2）和第二通孔端（2?3）的軸線指向弧段（2?1）弧心；弧段（2?1）與第一通孔端（2?2）、第二通孔端（2?3）連接，連接處布置平臺1（2?1?a）和平臺2（2?1?c），用以安裝卡簧，對短連接桿（2）進行軸向固定；第一通孔端（2?2）、第二通孔端（2?3）外徑與弧段（2?1）軸徑相同，第一通孔端（2?2）、第二通孔端（2?3）上有通孔分別用以配合第一著地桿長端（1?2?b）和第二著地桿長端（4?2?b）；長連接桿（3）包括弧段（3?1）、通孔端（3?2）、電機連接端（3?3）；弧段（3?1）為圓弧光桿，軸線為圓上夾角β所對圓弧，通孔端（3?2）和電機連接端（3?3）軸線指向弧段（3?1）弧心；通孔端（3?2）外徑與弧段（3?1）軸徑相同，通孔端（3?2）上有通孔以配合第一著地桿（1）短端（1?3?b）；電機連接端（3?3）為階梯軸，軸端面上有通孔以配合第二著地桿（4）短端（4?2?b），軸段（3?3?c）軸徑與弧段（3?1）軸徑相同，軸段（3?3?b）軸徑減小，軸段上有垂直于軸線方向的孔（3?3?d）與第二著地桿上頂絲孔（4?2?a）配合安裝電機頂絲，凸臺（3?3?a）外徑與弧段（3?1）軸徑相同，端面有電機安裝孔來固定電機；第二著地桿（4）包括弧段（4?1）、短端（4?2）和長端（4?3）；弧段（4?1）為圓弧光桿，軸線為圓上夾角δ所對圓弧，短端（4?2）和長端（4?3）軸線指向弧段（4?1）弧心；長端（4?3）為階梯軸，軸段（4?3?b）與弧段（4?1）軸徑相同，軸段（4?3?a）軸徑減小，軸段（4?3?a）兩端具有卡簧槽對短連接桿（2）第二通孔端（2?3）進行軸向固定；短端（4?2）為階梯軸，軸段（4?2?a）與弧段（4?1）軸徑相同，軸段（4?2?b）軸徑減小，軸段（4?2?b）內(nèi)側(cè)有卡簧槽、對長連接桿（3）的電機連接端（3?3）進行軸向固定，軸段（4?2?b）端部有孔配合電機輸出軸；頂絲孔（4?2?c）位于軸段（4?2?b）上，用來安裝頂絲，固定電機；第一著地桿（1）、第二著地桿（4）結構、尺寸相同；第一著地桿（1）、第二著地桿（4）端部夾角α、夾角δ?大小相同；短連接桿（2）、長連接桿（3）端部夾角β、夾角γ大小相同；球面滾動機構實現(xiàn)翻滾步態(tài)，要求角度關系為γ與β、δ與α分別相等，γ和β大于δ和α；所述各部分連接為：第一著地桿（1）和長連接桿（3）通過第一著地桿（1）的短端（1?3?b）和長連接桿（3）的通孔端（3?2）同軸心配合，第一著地桿（1）的短端（1?3?b）插入長連接桿（3）的通孔端（3?2）中，長連接桿（3）通孔端（3?2）一側(cè)通過第一著地桿（1）短端（1?3?b）內(nèi)側(cè)卡簧槽安裝卡簧軸向固定，長連接桿（3）通孔端（3?2）另一側(cè)通過第一著地桿（1）短端（1?3?b）外側(cè)螺紋孔配合配重塊（6）進行軸向固定；第一著地桿（1）和短連接桿（2）通過第一著地桿（1）的長端（1?2?b）和短連接桿（2）的第一通孔端（2?2）同軸心配合，第一著地桿（1）的長端（1?2?b）插入短連接桿（2）的第一通孔端（2?2），短連接桿通過第一著地桿（1）長端（1?2?b）兩端的卡簧槽安裝卡簧進 行軸向固定；第二著地桿（4）和長連接桿（3）通過第二著地桿（4）的短端（4?2?b）和長連接桿（3）的電機連接端（3?3）同軸心配合，第二著地桿（4）的短端（4?2?b）插入電機連接端（3?3）的通孔中，長連接桿一側(cè)通...
【技術特征摘要】
1.一種球面滾動機構，其特征在于:球面滾動機構包括第一著地桿(I);第二著地桿(4)；短連接桿(2 );長連接桿(3 );其中，第一著地桿(I)與配重塊(6 )連接，第二著地桿(4 )與電機(5)連接，所述的各桿件特征為: 第一著地桿(I)包括弧段(1-1)、長端(1-2)和短端(1-3);弧段(1-1)為圓弧光桿，軸線為圓上夾角α所對圓弧，短端(1-3)和長端(1-2)軸線指向弧段(1-1)弧心；長端(1-2)為階梯軸，軸段(l-2-a)與弧段(1-1)軸徑相同，軸段(l-2-b)軸徑減小，軸段(l-2-b)兩端具有卡簧槽對短連接桿(2 )第一通孔端(2-2 )進行軸向固定；短端(1-3 )為階梯軸，軸段(l-3-a)與弧段(1-1)的軸徑相同，軸段(l-3-b)軸徑減小，軸段(l-3-b)內(nèi)側(cè)有卡簧槽、對長連接桿(3)的通孔端(3-2)進行軸向固定，軸段(l-3-b)端部有螺紋孔安裝配重塊； 短連接桿(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)為圓弧光桿，軸線為圓上夾角Y所對圓弧，第一通孔端(2-2)和第二通孔端(2-3)的軸線指向弧段(2-1)弧心；弧段(2-1)與第一通孔端(2-2)、第二通孔端(2-3)連接，連接處布置平臺I (2-1-a)和平臺2 (2-1-c),用以安裝卡簧,對短連接桿(2)進行軸向固定；第一通孔端(2-2 )、第二通孔端(2-3 )外徑與弧段(2-1)軸徑相同，第一通孔端(2-2 )、第二通孔端(2-3 )上有通孔分別用以配合第一著地桿長端(l-2-b)和第二著地桿長端(4-2-b)； 長連接桿(3 )包括弧段(3-1)、通孔端(3-2 )、電機連接端(3-3 );弧段(3-1)為圓弧光桿，軸線為圓上夾角β所對圓弧，通孔端(3-2)和電機連接端(3-3)軸線指向弧段(3-1)弧心；通孔端(3-2 )外徑與弧段(3-1)軸徑相同，通孔端(3-2 )上有通孔以配合第一著地桿(I)短端(l-3-b )；電機連接端(3-3 )為階梯軸，軸端面上有通孔以配合第二著地桿(4)短端(4-2-b)，軸段(3-3-c)軸徑與弧段(3-1)軸徑相同，軸段(3-3-b)軸徑減小，軸段上有垂直于軸線方向的孔(3-3-d)與第二著地桿上頂絲孔(4-2-a)配合安裝電機頂絲，凸臺(3-3-a)外徑與弧段(3-1)軸徑相同，端面有電機安裝孔來固定電機； 第二著地桿(4)包括弧段(4-1)、短端(4-2)和長端(4-3);弧段(4-1)為圓弧光桿，軸線為圓上夾角S所對圓弧，短 端(4-2)和長端(4-3)軸線指向弧段(4-1)弧心；長端(4-3)為階梯軸，軸段(4-3-b)與弧段(4-1)軸徑相同，軸段(4-3-a)軸徑減小，軸段(4-3-a)兩端具有卡簧槽對短連接桿(2 )第二通孔端(2-3 )進行軸向固定；短端(4-2 )為階梯軸，軸段(4-2-a)與弧段(4-1)軸徑相同，軸段(4-2-b )軸徑減小，軸段(4-2-b )內(nèi)側(cè)有卡簧槽、對長連接桿(3)的電機連接端(3-3)進行軸向固定，軸段(4-2-b)端部有孔配合電機輸出軸；頂絲孔(4-2-c)位于軸段(4-2-b)上，用來安裝頂絲，固定電機； 第一著地桿(I)、第二著地桿(4)結構、尺寸相同；第一著地...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：姚燕安，李銳明，武建昫，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。