CN104916214A - 一种旋转式可展屋盖教学模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式可展屋盖教学模型，包括屋盖(1)、屋盖支撑板(2)、下部围护结构(3)和驱动装置(4)；所述屋盖(1)位于屋盖支撑板(2)上，所述屋盖支撑板(2)位于所述下部围护装置(3)上，所述驱动装置(4)位于所述屋盖支撑板(2)的下方围护装置(3)的内部。所述屋盖(1)包括八个形状相同的花瓣结构(11)，围绕圆心均匀布置，在每个花瓣结构(11)底部设置一个圆弧轨道用于安装滚动轴承。本发明具有新颖实用、操作简单、机理清楚、理解容易的特点。

Description

一种旋转式可展屋盖教学模型

技术领域

本发明属于建筑工程教学模型制作技术领域，涉及一种旋转式可展开教学模型。

背景技术

不同于传统建筑，可展屋盖是一种在短时间内(一般为20-25min)部分或全部屋盖可以移动或开合的建筑形式，它使建筑物在屋顶开启、关闭和部分开启等状态下都可以使用，是一种动态建筑。可展屋盖这种建筑形式理念新颖，但是目前工程应用尚少。

上海旗忠森林体育馆网球中心则诠释了此类建筑形式的活力与优越性，突破以往平动开合方式，首次采用旋转开闭方式，8片花瓣形状的屋盖成为一朵能开启绽放的“白玉兰”，尽显建筑发展的动感时尚。

在工程结构模型教学方面，因一般工程较大，这部分模型很少，已有模型也多局限在典型静态模型结构展示上，学习者只可观摩，无法进行亲手操作。并且动态建筑构成复杂，零件较小且加工不易。目前空间结构发展迅速，对于建筑工程及土木工程专业的学生及工程师，仅仅依靠资料讲解，没有直观感受，很难体会动态建筑的机理和优越性，一定程度上限制了新型结构体系的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转式可展屋盖教学模型，具有新颖实用、操作简单、机理清楚、理解容易的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种旋转式可展屋盖教学模型，包括屋盖、屋盖支撑板、下部围护结构和驱动装置；所述屋盖位于屋盖支撑板上，所述屋盖支撑板位于所述下部围护装置上，所述驱动装置位于所述屋盖支撑板的下方围护装置的内部。

所述屋盖包括八个形状相同的花瓣结构，围绕圆心均匀布置，在每个花瓣结构底部设置一个圆弧轨道用于安装滚动轴承。

所述屋盖所在的平面为圆形，最外圈直径为1m。

所述花瓣结构是一个中空的立体结构，底部采用2mm厚铁板制作而成的花瓣底边形状，铁板的宽度为10mm，铁板中间镂空，在底部连接的铁板上设置圆弧形轨道用于安装滚动轴承；上部是由外径为8mm的空心铜管通过焊接相连形成立体的花瓣状，铜管的端部与底板最外侧角点和第一外侧角点连接的边、最外侧角点与第二外侧角点连接的边、第一外侧角点与最内侧角点连接的边、最内侧角点与第二外侧角点连接的边连接；第一外侧角点与第二外侧角点在最外侧角点与最内侧角点连线的两侧对称分布。

所述圆弧形轨道上等距设有第一方孔、第二方孔、第三方孔、第四方孔，用于安装滚动轴承。

所述最外侧角点和第一外侧角点连接的边、最外侧角点与第二外侧角点连接的边为直线；所述第一外侧角点与最内侧角点连接的边、最内侧角点与第二外侧角点连接的边为弧线。

所述第一外侧角点与第二外侧角点在直径为0.8m的同心圆上。

在与第一外侧角点的距离为8mm的位置设置有第四孔，在第四孔处安装有螺栓杆贯通屋盖支撑板，与驱动装置电机相连，电机带动螺栓的转动以控制屋盖绕第四孔转动。以第四孔为圆心，200mm为半径，在每片花瓣结构的底部的铁板上设置有圆弧形轨道，保证屋盖的运行轨迹。

所述屋盖支撑板为圆环形铝板，铝板厚度为3mm，内圆直径为0.7m，外圆半径为1m。

所述屋盖支撑板上设置8组孔，每组3个，分别为第一孔、第二孔、第三孔；第一孔与第四孔对应，穿过螺栓杆，使得屋盖与屋盖支撑板连接成一体；第二孔、第三孔用于固定电机。

所述屋盖下部设有的滚动轴承放置在屋盖支撑板上，屋盖通过螺栓与滚动轴承支撑在屋盖支撑板上。

所述铝板的宽度设置为每片花瓣结构的开合运行过程中至少有2个轴承运行在屋盖支撑板上，确保整体稳定。

所述下部围护装置是用8mm厚PVC板围成的圆柱形，直径为800mm，高度为350mm，屋盖支撑板与下部围护装置粘合在一起。将PVC板涂漆为白色，使得整体协调美观。

所述下部围护装置的结构内部，在距离屋盖支撑板底部10mm的位置上，沿着圆周设有一圈彩灯，增加了整体结构的美观性。

所述驱动装置为8个低压直流电机，直流电机额定电压为24V，电源采用8组1号电池并联；每个电机对应屋盖的一片花瓣结构，与每个花瓣结构的旋转轴连接，带动旋转轴的转动，设置转向器控制，来进行倒顺车，达到屋盖展开闭合转动的效果，设置其中的一组电池来控制快速慢速；8个电机串联，保证了8片花瓣结构开合的一致性，此外，为了保证设备无故障，屋盖开合设置点动控制。

为了便于操作，特制作了一个桌子，下部PVC板与桌子粘合在一起，电池放置在桌子下的柜子里，桌子上设置操作台，用以控制屋盖的开合。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明的装置中屋盖的立体造型，大方美观，新颖时尚，并且采用旋转式开合机制，整体屋盖绕着中心转动开合，每片花瓣结构也绕着角点转动，凸显了动态建筑的灵动特点。

本发明的装置中屋盖的杆件选用铜管连接，即保证了整个屋盖质量较轻，便于发动机带动屋盖转动，又便于进行焊接，各构件连接易于处理。

本发明的装置中每片花瓣结构都有相应的发动机带动运转，便于检修维护，且发动机串联，可以控制各片花瓣结构开合的一致性和开合速度；电源全部采用干电池，方便更换，操作也更加安全；屋盖滑动选用了滚动轴承，大大减小了摩擦力。

本发明整体结构造型新颖轻巧，凸显了钢结构的优势，内部发动机电路控制可以在内部观察，轨道的设置及屋盖的运行都清晰可见，有助于学生的理解。

本发明中屋盖开合控制，可以学生自行控制，并且设置了“快速”、“慢速”两档开合速度，可以随时停止，屋盖的开合大小随意控制，学生可以在操作中慢慢体会结构原理，并感受空间结构这种建筑形式的新颖。此外，灯光也设置了两种彩光效果，视觉感受更新颖。

附图说明

图1是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型闭合状态示意图。

图2是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型展开状态示意图。

图3是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的花瓣结构的示意图。

图4是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的花瓣结构底部的示意图。

图5是屋盖支撑板的示意图。

图6是电机布置的示意图。

图7是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的整体示意图。

图8是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的驱动装置的操作台的示意图。

其中：1为屋盖，2为屋盖支撑板，3为下部围护装置，4为驱动装置，21为第一孔，22为第二孔，23为第三孔，11为花瓣结构，111为最外侧角点，112为第一外侧角点，113为最内侧角点，114为第二外侧角点，115为第四孔，116为第一方孔，117为第二方孔，118为第三方孔，119为第四方孔。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1、图2、图7所示，图1是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型闭合状态示意图，图2是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型展开状态示意图，图7是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的整体示意图。

一种旋转式可展屋盖教学模型，包括屋盖1、屋盖支撑板2、下部围护结构3和驱动装置4；所述屋盖1位于屋盖支撑板2上，所述屋盖支撑板2位于所述下部围护装置3上，所述驱动装置4位于所述屋盖支撑板2的下方围护装置3的内部。屋盖1包括八个形状相同的花瓣结构11，八个花瓣结构11间无连接，围绕圆心均匀布置，在每个花瓣结构11底部设置一个圆弧轨道用于安装滚动轴承。

屋盖1所在的平面为圆形，最外圈直径为1m。花瓣结构11是一个中空的立体结构，底部采用2mm厚铁板制作而成的花瓣底边形状，铁板的宽度为10mm，铁板中间镂空，在底部连接的铁板上设置圆弧形轨道用于安装滚动轴承；上部是由外径为8mm的空心铜管通过焊接相连形成立体的花瓣状，铜管的端部与底板最外侧角点111和第一外侧角点112连接的边、最外侧角点111与第二外侧角点114连接的边、第一外侧角点112与最内侧角点113连接的边、最内侧角点113与第二外侧角点114连接的边连接；第一外侧角点112与第二外侧角点114在最外侧角点111与最内侧角点113连线的两侧对称分布。在圆弧形轨道上等距设有第一方孔116、第二方孔117、第三方孔118、第四方孔119，用于安装滚动轴承。最外侧角点111和第一外侧角点112连接的边、最外侧角点111与第二外侧角点114连接的边为直线；第一外侧角点112与最内侧角点113连接的边、最内侧角点113与第二外侧角点114连接的边为弧线。第一外侧角点112与第二外侧角点114在直径为0.8m的同心圆上。在与第一外侧角点112的距离为8mm的位置设置有第四孔115，在第四孔115处安装有螺栓杆贯通屋盖支撑板2，与驱动装置4电机相连，电机带动螺栓的转动以控制屋盖1绕第四孔115转动。以第四孔115为圆心，200mm为半径，在每片花瓣结构11的底部的铁板上设置有圆弧形轨道，保证屋盖1的运行轨迹。如图3和图4所示，图3是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的花瓣结构的示意图；图4是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的花瓣结构底部的示意图。

屋盖支撑板2为圆环形铝板，铝板厚度为3mm，内圆直径为0.7m，外圆半径为1m；屋盖支撑板2上设置8组孔，每组3个，分别为第一孔21、第二孔22、第三孔23；第一孔21与第四孔115对应，穿过螺栓杆，使得屋盖1与屋盖支撑板2连接成一体；第二孔22、第三孔23用于固定电机。屋盖1下部设有的滚动轴承放置在屋盖支撑板2上，屋盖1通过螺栓与滚动轴承支撑在屋盖支撑板2上。铝板的宽度设置为每片花瓣结构11的开合运行过程中至少有2个轴承运行在屋盖支撑板2上，确保整体稳定。如图5所示，图5是屋盖支撑板的示意图。

下部围护装置3是用8mm厚PVC板围成的圆柱形，直径为800mm，高度为350mm，屋盖支撑板2与下部围护装置3粘合在一起。将PVC板涂漆为白色，使得整体协调美观。下部围护装置3的结构内部，在距离屋盖支撑板2底部10mm的位置上，沿着圆周设有一圈彩灯，增加了整体结构的美观性。

驱动装置4为8个低压直流电机，直流电机额定电压为24V，电源采用8组1号电池并联；每个电机对应屋盖1的一片花瓣结构11，与每个花瓣结构11的旋转轴连接，带动旋转轴的转动，设置转向器控制，来进行倒顺车，达到屋盖1展开闭合转动的效果，设置其中的一组电池来控制快速慢速；8个电机串联，保证了8片花瓣结构11开合的一致性，此外，为了保证设备无故障，屋盖1开合设置点动控制。如图6所示，图6是电机布置的示意图。

为了便于操作，特制作了一个桌子，下部PVC板与桌子粘合在一起，电池放置在桌子下的柜子里，桌子上设置操作台，用以控制屋盖的开合。如图8所示，图8是本发明实施例的旋转式可展屋盖教学模型的驱动装置的操作台的示意图。首先打开电源，选择“开启”、“闭合”，来确定屋盖1的运动方向，然后选择“快速”、“慢速”确定屋盖的开合速度，按住“点动”按钮，屋盖1即可按照设定的条件进行运动，不按按钮即可随时停止，同时可以选择彩灯效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：包括屋盖(1)、屋盖支撑板(2)、下部围护结构(3)和驱动装置(4)；所述屋盖(1)位于屋盖支撑板(2)上，所述屋盖支撑板(2)位于所述下部围护装置(3)上，所述驱动装置(4)位于所述屋盖支撑板(2)的下方围护装置(3)的内部。

2.根据权利要求1所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述屋盖(1)包括八个形状相同的花瓣结构(11)，围绕圆心均匀布置，在每个花瓣结构(11)底部设置一个圆弧轨道用于安装滚动轴承；

或，所述屋盖(1)所在的平面为圆形；优选的，最外圈直径为1m。

3.根据权利要求2所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述花瓣结构(11)是一个中空的立体结构，底部采用厚铁板制作而成的花瓣底边形状，铁板中间镂空，在底部连接的铁板上设置圆弧形轨道用于安装滚动轴承；上部是由空心铜管通过焊接相连形成立体的花瓣状，铜管的端部与底板最外侧角点(111)和第一外侧角点(112)连接的边、最外侧角点(111)与第二外侧角点(114)连接的边、第一外侧角点(112)与最内侧角点(113)连接的边、最内侧角点(113)与第二外侧角点(114)连接的边连接；第一外侧角点(112)与第二外侧角点(114)在最外侧角点(111)与最内侧角点(113)连线的两侧对称分布；

优选的，所述圆弧形轨道上等距设有第一方孔(116)、第二方孔(117)、第三方孔(118)、第四方孔(119)，用于安装滚动轴承；

优选的，所述铁板的厚度为2mm；

优选的，所述铜管的外径为8mm。

4.根据权利要求3所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述最外侧角点(111)和第一外侧角点(112)连接的边、最外侧角点(111)与第二外侧角点(114)连接的边为直线；所述第一外侧角点(112)与最内侧角点(113)连接的边、最内侧角点(113)与第二外侧角点(114)连接的边为弧线；

或，在与第一外侧角点(112)一定距离的位置设置有第四孔(115)，在第四孔(115)处安装有螺栓杆贯通屋盖支撑板(2)，与驱动装置(4)电机相连，电机带动螺栓的转动以控制屋盖(1)绕第四孔(115)转动；

优选的，所述一定距离为8mm；

或，以第四孔(115)为圆心，200mm为半径，在每片花瓣结构(11)的底部的铁板上设置有圆弧形轨道，保证屋盖(1)的运行轨迹；

或，所述第一外侧角点(112)与第二外侧角点(114)在同心圆上；

优选的，所述同心圆的直径为0.8m。

5.根据权利要求1所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述屋盖支撑板(2)为圆环形铝板，铝板厚度为3mm，内圆直径为0.7m，外圆半径为1m；

或，所述屋盖支撑板(2)上设置8组孔，每组3个，分别为第一孔(21)、第二孔(22)、第三孔(23)；第一孔(21)与第四孔(115)对应，穿过螺栓杆，使得屋盖(1)与屋盖支撑板(2)连接成一体；第二孔(22)、第三孔(23)用于固定电机。

6.根据权利要求2所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述屋盖(1)下部设有的滚动轴承放置在屋盖支撑板(2)上，屋盖(1)通过螺栓与滚动轴承支撑在屋盖支撑板(2)上。

7.根据权利要求5所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述铝板的宽度设置为每片花瓣结构(11)的开合运行过程中至少有2个轴承运行在屋盖支撑板(2)上，确保整体稳定。

8.根据权利要求1所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述下部围护装置(3)是用厚PVC板围成的圆柱形，屋盖支撑板(2)与下部围护装置(3)粘合在一起；

优选的，所述厚PVC板的厚度为8mm；

优选的，所述圆柱形的直径为800mm，高度为350mm。

9.根据权利要求1所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述下部围护装置(3)的结构内部，在距离屋盖支撑板(2)底部10mm的位置上，沿着圆周设有一圈彩灯。

10.根据权利要求1所述的旋转式可展屋盖教学模型，其特征在于：所述驱动装置(4)为8个低压直流电机，直流电机额定电压为24V，电源采用8组1号电池并联；每个电机对应屋盖(1)的一片花瓣结构(11)，与每个花瓣结构(11)的旋转轴连接，带动旋转轴的转动，设置转向器控制，来进行倒顺车，达到屋盖(1)展开闭合转动的效果，设置其中的一组电池来控制快速慢速；8个电机串联，保证了8片花瓣结构(11)开合的一致性，屋盖(1)开合设置点动控制。