球關節(jié)三維軸的制作方法
【專利摘要】一種球關節(jié)三維軸，包括球體、滑塊、動滑道、滑條、X軸、Y軸、Z軸和銷；球體上設有Z軸滑槽和與其相垂直的XY軸滑槽，球體和Z軸能繞銷相對轉動。Z軸、X軸和Y軸相互垂直，X軸和Y軸水平擺放，只能繞各自軸線旋轉；在X軸和Y軸與球體的連接端均固定連接滑條，動滑道內設有弧形滑槽，滑條兩側面與弧形滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合，滑條在弧形滑槽內滑動；滑塊的兩側面與球體上的XY軸滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合,滑塊能在XY軸滑槽內滑動。一個球關節(jié)轉動能帶動三個相互垂直的軸轉動，能即時準確將空間轉角分解到每個垂直軸上。以解決空間三維轉角轉換為平面二維轉角的問題。本實用新型結構簡單，機構巧妙，具有較強的實用價值。
【專利說明】球關節(jié)三維軸
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種球關節(jié)傳動機構，尤其是由球關節(jié)轉動帶動三根相互垂直軸同時轉動的球關節(jié)三維軸。
【背景技術】
[0002]在機械傳動機構中，萬向聯(lián)軸節(jié)是將兩根軸連接起來實現(xiàn)同軸或不同軸的傳動的常見機構，但萬向聯(lián)軸節(jié)不能用于兩根軸垂直的場合，更不能用于連接三根相互垂直的軸的場合。在實際應用中有很多場合是需要一關節(jié)轉動同時帶動三根相互垂直軸同時轉動的情況，例如機械原理中的空間轉動自由度分解到三個垂直軸方向的轉動的問題、數(shù)學空間角度在三個空間直角坐標系的角度分解問題、機械制圖中空間直線和平面對三個投影面的投影變換問題等等。采用現(xiàn)有技術解決上述問題將使機構和設備做的非常復雜、龐大，甚至無法實現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述問題，本實用新型提供一種球關節(jié)三維軸，該球關節(jié)三維軸不僅能帶動三個相互垂直的軸轉動，而且還能即時準確將空間轉角分解到每個垂直軸上。以解決空間三維轉角轉換為平面二維轉角的問題。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:球關節(jié)三維軸包括球體、滑塊、動滑道、滑條、X軸、Y軸、Z軸和銷；球體上設有Z軸滑槽和XY軸滑槽，Z軸滑槽和XY軸滑槽均為方形槽，360度分布在球體上，Z軸滑槽的位置是豎立擺放，XY軸滑槽的位置與Z軸滑槽相垂直；Z軸豎立擺放，Z軸上端設成Z軸滑塊頭，Z軸滑塊頭的兩側面與球體上的Z軸滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合；在XY軸滑槽內和Z軸滑塊頭上設有銷孔，銷孔內插入銷，由銷固定連接Z軸滑槽兩側的球體，同時銷作為鉸鏈軸連接球體和Z軸，使球體和Z軸能繞銷相對轉動。X軸和Y軸水平擺放，Z軸、X軸和Y軸相互垂直，并使Z軸、X軸和Y軸的軸線相交于球體的中心，設X軸、Y軸和Z軸位置固定，只能繞各自軸線旋轉；在X軸和Y軸與球體的連接端均固定連接滑條，動滑道和滑條是扇形片狀；動滑道內設有弧形滑槽，滑條兩側面與弧形滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合，滑條在弧形滑槽內滑動；動滑道與滑塊固定連接，滑塊是長方體，滑塊的兩側面與球體上的XY軸滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合，滑塊能在XY軸滑槽內滑動。球體轉動時，帶動X軸、Y軸和Z軸對應轉動，即球體的空間轉角分解為三個垂直軸的平面轉角。球體繞Z軸轉動時，通過Z軸滑槽推動Z軸的Z軸滑塊頭直接帶動Z軸旋轉；球體繞X軸轉動時，通過XY軸滑槽推動滑塊、滑塊帶動動滑道，動滑道的弧形滑槽再帶動滑條、最終帶動X軸轉動；同理可得球體帶動Y軸轉動。
[0005]本實用新型的有益效果是:一個球關節(jié)轉動能帶動三個相互垂直的軸轉動，能即時準確將空間轉角分解到每個垂直軸上。以解決空間三維轉角轉換為平面二維轉角的問題。本實用新型結構簡單，機構巧妙，具有較強的實用價值?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0006]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0007]圖1是表達整體結構的立體圖。
[0008]圖2是整體結構爆炸圖。
[0009]圖3是表達中心內部結構的主視圖，采用局部剖畫法。
[0010]圖4是圖3左視圖。
[0011]圖5是把圖1位置的球體水平旋轉45度后的立體圖。
[0012]圖6是圖5的主視圖。
[0013]圖7是圖6的俯視圖。
[0014]圖8是把圖1位置的X軸和Y軸對稱旋轉90度后的立體圖。
[0015]圖9是圖8的主視圖。
[0016]圖10是圖9的俯視圖。
[0017]圖11是把圖8位置的Z軸旋轉120度后的立體圖。
[0018]圖12是圖11的主視圖。
[0019]圖13是圖12的俯視圖。
[0020]圖14是把圖11位置的Z軸旋轉10度X軸和Y軸對稱旋轉45度后的立體圖。
[0021]圖15是圖14的主視圖。
[0022]圖16是圖15的俯視圖。
[0023]圖中1.球體，2.滑條，3.Y軸，4.X軸，5.滑塊，6.動滑道，7.XY軸滑槽，8.Z軸滑槽，9.Z軸，10.Z軸滑塊頭，11.銷，12.銷孔，13.弧形滑槽。
【具體實施方式】
[0024]在圖1至圖4中，表示本實用新型的構造組成和零部件的連接和位置關系，球關節(jié)三維軸包括球體1、滑塊5、動滑道6、滑條2、X軸4、Y軸3、Z軸9和銷11 ;球體I上設有Z軸滑槽8和XY軸滑槽7，Z軸滑槽8和XY軸滑槽7均為方形槽，360度分布在球體I上，Z軸滑槽8的位置是豎立擺放，XY軸滑槽7的位置與Z軸滑槽8相垂直；Z軸9豎立擺放，Z軸9上端設成Z軸滑塊頭10，Z軸滑塊頭10的兩側面與球體I上的Z軸滑槽8的兩側面接觸并形成間隙配合；在XY軸滑槽7內和Z軸滑塊頭10上設有銷孔12，銷孔12內插入銷11，由銷11固定連接Z軸滑槽8兩側的球體1，同時銷11作為鉸鏈軸連接球體I和Z軸9，使球體I和Z軸9能繞銷11相對轉動。X軸4和Y軸3水平擺放，Z軸9、X軸4和Y軸3相互垂直，并使Z軸9、X軸4和Y軸3的軸線相交于球體I的中心，設X軸4、Y軸3和Z軸9位置固定，只能繞各自軸線旋轉；在X軸4和Y軸3與球體I的連接端均固定連接滑條2，動滑道6和滑條2是扇形片狀；動滑道6內設有弧形滑槽13，滑條2兩側面與弧形滑槽13的兩側面接觸并形成間隙配合，滑條2在弧形滑槽13內滑動；動滑道6與滑塊5固定連接，滑塊5是長方體，滑塊5的兩側面與球體I上的XY軸滑槽7的兩側面接觸并形成間隙配合，滑塊5能在XY軸滑槽7內滑動。球體I轉動時，帶動X軸4、Y軸3和Z軸9對應轉動，即球體I的空間轉角分解為三個垂直軸的平面轉角。球體I繞Z軸9轉動時，通過Z軸滑槽8推動Z軸9的Z軸滑塊頭10直接帶動Z軸9旋轉；球體I繞X軸4轉動時，通過XY軸滑槽7推動滑塊5、滑塊5帶動動滑道6，動滑道6的弧形滑槽13再帶動滑條2、最終帶動X軸4轉動；同理可得球體I帶動Y軸3轉動。
[0025]圖1、圖2、圖3、圖4是球體I單繞Z軸9或單繞X軸4旋轉的位置，此時，XY軸滑槽7是水平位置，垂直Z軸9，水平轉動球體I，只有Z軸9旋轉，X軸4和Y軸3不轉；此時Z軸滑槽8垂直X軸4，繞X軸4旋轉球體1，球體I繞Z軸滑塊頭10上的銷11轉動，Z軸9不動，球體I帶動Y軸3上的動滑道6在滑條2上上下滑動，Y軸3不動，球體I帶動X軸4上的滑塊5、動滑道6轉動，再通過動滑道6內的弧形滑槽13帶動X軸4上的滑條2和X軸4旋轉。
[0026]圖5、圖6、圖7是把圖1位置的球體I水平旋轉45度后的實施例。
[0027]圖8、圖9、圖10是把圖1位置的X軸4和Y軸3對稱旋轉90度后的的實施例。
[0028]圖11、圖12、圖13是把圖8位置的Z軸9旋轉120度后的的實施例。
[0029]圖14、圖15、圖16是把圖11位置的Z軸9旋轉10度，X軸4和Y軸3對稱旋轉45度后的的實施例。
【權利要求】
1.一種球關節(jié)三維軸，包括球體、滑塊、動滑道、滑條、X軸、Y軸、Z軸和銷，其特征是:球體上設有Z軸滑槽和XY軸滑槽，Z軸滑槽和XY軸滑槽均為方形槽，360度分布在球體上，Z軸滑槽的位置是豎立擺放，XY軸滑槽的位置與Z軸滑槽相垂直；Z軸豎立擺放，Z軸上端設成Z軸滑塊頭，Z軸滑塊頭的兩側面與球體上的Z軸滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合；在XY軸滑槽內和Z軸滑塊頭上設有銷孔，銷孔內插入銷，由銷固定連接Z軸滑槽兩側的球體，同時銷作為鉸鏈軸連接球體和Z軸，使球體和Z軸能繞銷相對轉動；X軸和Y軸水平擺放，Z軸、X軸和Y軸相互垂直，并使Z軸、X軸和Y軸的軸線相交于球體的中心，設X軸、Y軸和Z軸位置固定，只能繞各自軸線旋轉；在X軸和Y軸與球體的連接端均固定連接滑條，動滑道和滑條是扇形片狀；動滑道內設有弧形滑槽，滑條兩側面與弧形滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合，滑條在弧形滑槽內滑動；動滑道與滑塊固定連接，滑塊是長方體，滑塊的兩側面與球體上的XY軸滑槽的兩側面接觸并形成間隙配合，滑塊能在XY軸滑槽內滑動；球體轉動能帶動X軸、Y軸和Z軸對應轉動，即球體的空間轉角分解為三個垂直軸的平面轉角；球體繞Z軸轉動能通過Z軸滑槽推動Z軸的Z軸滑塊頭直接帶動Z軸旋轉；球體繞X軸轉動能通過XY軸滑槽推動滑塊、滑塊帶動動滑道，動滑道的弧形滑槽再帶動滑條、最終帶動X軸轉動；同理可得球體帶動Y軸轉動。
【文檔編號】F16D3/16GK203627568SQ201320688509
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權日:2013年11月4日
【發(fā)明者】程大鵬, 趙琳, 王云龍, 李響, 孫學雁 申請人:沈陽工業(yè)大學