球销拨动式球关节三维轴

摘要

一种球销拨动式球关节三维轴，球体上设有球销，Z轴、X轴和Y轴相互垂直，并使Z轴、X轴和Y轴的轴线相交于球体的中心，在X轴和Y轴与球体的连接端分别固定连接内弧形滑道和外弧形滑道；内弧形滑道和外弧形滑道内均设有等宽的滑槽，内弧形滑道能在球体上滑动，外弧形滑道能在内弧形滑道上滑动，外弧形滑道和内弧形滑道的滑槽同时套住球体的球销，球体转动时，能直接带动Z轴旋转，同时球销拨动滑槽带动外弧形滑道和内弧形滑道转动，带动X轴和Y轴旋转，从而实现一个球关节转动能带动三个相互垂直的轴转动。本发明结构简单，机构巧妙，具有较强的实用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种球关节传动机构，尤其是由球销拨动弧形滑槽带动三根相互垂直轴同时转动的球销拨动式球关节三维轴。

背景技术

在机械传动机构中，万向联轴节是将两根轴连接起来实现同轴或不同轴传动的常见机构，但万向联轴节不能用于两根轴垂直的场合，更不能用于连接三根相互垂直的轴的场合。在实际应用中有很多场合是需要一关节转动同时带动三根相互垂直轴同时转动的情况，例如机械原理中的空间转动自由度分解到三个垂直轴方向的转动的问题、数学空间角度在三个空间直角坐标系的角度分解问题、机械制图中空间直线和平面对三个投影面的投影变换问题等等。采用现有技术解决上述问题将使机构和设备做的非常复杂、庞大，甚至无法实现。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种球销拨动式球关节三维轴，该球销拨动式球关节三维轴不仅能带动三个相互垂直的轴转动，而且还能即时准确将空间转角分解到每个垂直轴上。以解决空间三维转角转换为平面二维转角的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：球销拨动式球关节三维轴包括球体、球销、内弧形滑道、外弧形滑道、X轴、Y轴、Z轴和销；球体上设有球销、Z轴滑槽和球销孔，球销是圆柱形，固定连接在球体上， Z轴滑槽是通透的方形槽，球销孔是通过球体中心的通透的圆柱孔，方形槽与球销孔相垂直； Z轴竖立摆放，Z轴上端设成Z轴滑块头，Z轴滑块头的两侧面与球体上的Z轴滑槽的两侧面接触并形成间隙配合；在Z轴滑块头上设有轴销孔，轴销孔和球销孔均是直径相等的、同轴的、通过球体中心的通透的圆柱孔，轴销孔和球销孔内插入销，由销作为铰链轴连接球体和Z轴，使球体和Z轴能绕销相对转动，球体能直接带动Z轴旋转，X轴和Y轴水平摆放，Z轴、X轴和Y轴相互垂直，并使Z轴、X轴和Y轴的轴线相交于球体的中心，设X轴、Y轴和Z轴只能绕各自轴线旋转；在X轴和Y轴与球体的连接端分别固定连接内弧形滑道和外弧形滑道；内弧形滑道和外弧形滑道均为球面的环形片状，环形片状内均设有等宽的滑槽，内弧形滑道和外弧形滑道的内外表面均设为球面，内弧形滑道的内表面与球体表面接触并配合，内弧形滑道能在球体上滑动，外弧形滑道的内表面与内弧形滑道外表面接触并配合，外弧形滑道能在内弧形滑道上滑动，外弧形滑道和内弧形滑道的滑槽同时套住球体的球销，滑槽两侧面与球销圆柱面接触并形成间隙配合，球销在滑槽内滑动带动X轴、Y轴对应转动，球销能通过X轴和Y轴的球销槽；球体转动时，能直接带动Z轴旋转，同时球销拨动滑槽带动外弧形滑道和内弧形滑道转动，带动X轴和Y轴旋转，从而实现球体转动带动X轴Y轴Z轴的对应旋转。

本发明的有益效果是：一个球关节转动能带动三个相互垂直的轴转动，能即时准确将空间转角分解到每个垂直轴上。以解决空间三维转角转换为平面二维转角的问题。本发明结构简单，机构巧妙，具有较强的实用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是表达整体结构的立体图。

图2是整体结构爆炸图。

图3是整体结构主视图。

图4是图3的俯视图。

图5是把图1位置的球体水平旋转45度后的立体图。

图6是图5的主视图。

图7是图6的俯视图。

图8是把图1位置的X轴和Y轴对称旋转90度后的立体图。

图9是图8的主视图。

图10是图9的俯视图。

图11是把图8位置的Z轴旋转50度后的立体图。

图12是图11的主视图。

图13是图12的俯视图。

图14是把图11位置的Z轴旋转10度、X轴和Y轴对称旋转45度后的立体图。

图15是图14的主视图。

图16是图15的俯视图。

图中1.球体，2.内弧形滑道，3. Y轴，4.X轴，5.球销，6. 外弧形滑道，7.滑槽，8.Z轴滑槽，9.Z轴，10.Z轴滑块头，11.销,12.轴销孔, 13.球销槽，14.球销孔。 

具体实施方式

在图1至图4中，表示本发明的构造组成和零部件的连接和位置关系，球销拨动式球关节三维轴包括球体1、球销5、内弧形滑道2、外弧形滑道6、X轴4、Y轴3、Z轴9和销11；球体1上设有球销5、Z轴滑槽8和球销孔14，球销5是圆柱形，固定连接在球体1上， Z轴滑槽8是通透的方形槽，球销孔14是通过球体1中心的通透的圆柱孔，方形槽与球销孔14相垂直； Z轴9竖立摆放，Z轴9上端设成Z轴滑块头9，Z轴滑块头9的两侧面与球体1上的Z轴滑槽8的两侧面接触并形成间隙配合；在Z轴滑块头9上设有轴销孔12，轴销孔12和球销孔14均是直径相等的、同轴的、通过球体1中心的通透的圆柱孔，轴销孔12和球销孔14内插入销11，由销11作为铰链轴连接球体1和Z轴9，使球体1和Z轴9能绕销11相对转动，球体1能直接带动Z轴9旋转，X轴4和Y轴3水平摆放，Z轴9、X轴4和Y轴3相互垂直，并使Z轴9、X轴4和Y轴3的轴线相交于球体1的中心，设X轴4、Y轴3和Z轴9只能绕各自轴线旋转；在X轴4和Y轴3与球体1的连接端分别固定连接内弧形滑道2和外弧形滑道6；内弧形滑道2和外弧形滑道6均为球面的环形片状，环形片状内均设有等宽的滑槽7，内弧形滑道2和外弧形滑道6的内外表面均设为球面，内弧形滑道2的内表面与球体1表面接触并配合，内弧形滑道2能在球体1上滑动，外弧形滑道6的内表面与内弧形滑道2外表面接触并配合，外弧形滑道6能在内弧形滑道2上滑动，外弧形滑道6和内弧形滑道2的滑槽7同时套住球体的球销5，滑槽7两侧面与球销圆柱面接触并形成间隙配合，球销5在滑槽7内滑动带动X轴4、Y轴3对应转动；球销5能通过X轴4和Y轴3的球销槽13；球体1转动时，能直接带动Z轴9旋转，同时球销5拨动滑槽7带动外弧形滑道6和内弧形滑道2转动，带动X轴4和Y轴3旋转，从而实现球体1转动带动X轴4、Y轴3、Z轴9的对应旋转。

图5、图6、图7是把图1位置的球体1水平旋转45度后的实施例。

图8、图9、图10是把图1位置的X轴4和Y轴3对称旋转90度后的的实施例。

图11、图12、图13是把图8位置的Z轴9旋转30度后的的实施例。

图14、图15、图16是把图11位置的Z轴9旋转10度，X轴4和Y轴3对称旋转45度后的的实施例。