CN112185230A - 一种齿条传动摆臂机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿条传动摆臂机构，包括底板，所述底板的前端的左右侧均固定连接有轨道板，所述轨道板的表面开设有倾斜设置的轨道槽。本发明涉及仿生机械教学模型领域。该齿条传动摆臂机构通过鞘翅装置对生物的鳍、翼等肢体进行模拟，动作生动展示了海龟，海鸟等生物在水体内部的游动动作，通过传动装置，模拟了鳍、翼的收缩动作，更加贴合动物的实际运动特征，其真实性大大加强，便于学术研究，通过传动盘和第一转向轴的相互穿套和衔接的方式使得装置更加便于调整，使用更加灵活。这解决了现有模型难以有效的模拟动物的鳍、翼等动作特征，教学效果不够生动，学生难以理解生物动作，不能很好的进行学术的深入研究的问题。

Description

一种齿条传动摆臂机构

技术领域

本发明涉及仿生机械教学模型领域，具体为一种齿条传动摆臂机构。

背景技术

人类的知识源于自然，人类社会的进步源于对自然客观规律的探寻、了解和熟练应用，顺应客观规律的发展才能长久的走下去。机械仿生就是利用机械还原大自然中生物的生态动作，使其能够应用在现有的社会生产中，优化现有机械结构和机械动作，以提高生产效率。

现有的大多数仿生模型多采用固定姿态不可调整动作的硬质模型，或者数字化的模型，学员对模型的调整不便，其操控动作以及观察不够详尽，教学效果不够生动，动作不够逼真，很难通过该类模型的简单演示给学员留下深刻的教学印象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种齿条传动摆臂机构，解决了现有模型难以有效的模拟动物的鳍、翼等动作特征，教学效果不够生动，学生难以理解生物动作，不能很好的进行学术的深入研究的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种齿条传动摆臂机构，包括底板，所述底板的前端的左右侧均固定连接有轨道板，所述轨道板的表面开设有倾斜设置的轨道槽，所述轨道槽的内侧滑动连接有滑杆，两个所述滑杆相对的一端固定连接有滑轨。

所述滑轨的左右侧均转动连接有转向杆，所述转向杆的一端活动套接有转向套，所述转向套的侧表面固定连接有支撑板，所述支撑板的底端固定连接在底板的顶面。

所述转向杆的另一端固定套接有伞齿轮，所述伞齿轮转动连接在滑轨的内壁的侧表面，所述伞齿轮的表面啮合有齿条，所述齿条的底面固定连接有滑块，所述滑块滑动连接在滑轨的内侧。

所述滑轨的顶部的侧表面固定连接有承载板，所述承载板的顶面活动连接有传动装置，所述传动装置与齿条传动连接。

所述滑轨的后端的左右侧活动连接有鞘翅装置，所述鞘翅装置活动连接在底板的顶面，且鞘翅装置与传动装置活动连接。

优选的，所述齿条为U形结构，所述齿条的左右侧表面设置有齿牙，齿牙的顶部为弧形结构，齿牙的底部为竖直结构，齿牙的顶部与伞齿轮啮合，齿牙的底部与传动装置活动连接。

优选的，所述传动装置包括传动轴，所述传动轴转动连接在承载板的表面，所述传动轴的中部固定套接有传动平齿轮，所述传动平齿轮与齿条相互啮合，所述传动轴的顶部固定连接有传动盘。

所述传动盘的顶部活动穿套有第一转向轴，所述第一转向轴的表面活动连接有拉杆，所述拉杆的一端活动连接有衔接轴，所述衔接轴的底部活动连接有第二转向轴和第三转向轴，所述第二转向轴和第三转向轴活动连接，所述第二转向轴和第三转向轴的一端分别活动连接有第一支杆和第二支杆，所述第一支杆和第二支杆均与鞘翅装置活动连接。

优选的，所述传动盘的表面开设有销孔，销孔等间距呈环形阵列设置在传动盘的偏心位置，所述第一转向轴的底端活动套接在其中一个销孔的内侧。

优选的，所述第二转向轴的轴心线与第三转向轴的轴心线共面且相交，所述衔接轴的轴心线同时与第二转向轴的轴心线以及第三转向轴的轴心线垂直。

优选的，所述鞘翅装置包括端管，所述端管固定连接在滑轨的后端的侧表面，所述端管的内侧活动套接有球轴，所述球轴的一侧固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆的一端固定连接有牛眼滚珠，所述牛眼滚珠的外表面活动套接有飞碟，所述飞碟的底部固定连接在底板的顶面。

所述牛眼滚珠的一侧固定连接有上臂杆，所述上臂杆的一端固定连接有曲张万向轴，所述曲张万向轴的一端固定连接有下臂杆。

所述上臂杆和下臂杆的中部均活动连接有衔接环，所述衔接环的外表面的一侧固定连接有传动万向轴，所述传动万向轴的侧表面固定连接有拉环，两个所述拉环之间活动连接有复位弹簧。

优选的，所述飞碟的底部固定连接有支撑杆，支撑杆的底端固定连接在底板的顶面。

优选的，所述曲张万向轴的左右侧端面均固定设置有凸块，所述上臂杆和下臂杆相对一端的侧表面均固定设置有两个限位块，限位块与凸块相配合。

有益效果

本发明提供了一种齿条传动摆臂机构。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该齿条传动摆臂机构通过鞘翅装置对生物的鳍、翼等肢体进行模拟，并通过齿条的拉扯传动带动伞齿轮转动，进而带动滑轨和伸缩杆偏转摆动，实现上臂杆和下臂杆在立体空间内近似锥形的略扫动作，其动作生动展示了海龟，海鸟等生物在水体内部的游动动作，其更加形象，动作生动且逼真，有利于学生的深入了解和学习。

(2)、该齿条传动摆臂机构通过传动装置，利用传动盘在齿条拉扯下旋转动作，配合拉杆构成偏心轮结构，拉杆拉扯第一支杆和第二支杆，使得上臂杆和下臂杆收缩，模拟了鳍、翼的收缩动作，该收缩动作配合锥形的前后略扫动作，更加贴合动物的实际运动特征，其真实性大大加强，便于学术研究。

(3)、该齿条传动摆臂机构通过传动盘和第一转向轴的相互穿套和衔接的方式使得装置更加便于调整，能够将第一转向抽插接在传动盘表面不同位置调整设备展开收缩动作与锥形略扫动作的同步性，使其能够模拟多种动物的动作特征，其实用性更强，使用也更加灵活。

附图说明

图1为本发明结构的俯视图；

图2为本发明结构图1中A处结构的放大图；

图3为本发明结构滑轨和底板之间位置关系示意图；

图4为本发明结构滑轨的正剖图。

图中：1、底板；2、轨道板；3、轨道槽；4、滑杆；5、滑轨；6、转向杆；7、转向套；8、支撑板；9、伞齿轮；10、齿条；11、滑块；12、承载板；13、传动装置；1301、传动轴；1302、传动平齿轮；1303、传动盘；1304、第一转向轴；1305、拉杆；1306、衔接轴；1307、第二转向轴；1308、第三转向轴；1309、第一支杆；1310、第二支杆；14、鞘翅装置；1401、端管；1402、球轴；1403、伸缩杆；1404、牛眼滚珠；1405、飞碟；1406、上臂杆；1407、曲张万向轴；1408、下臂杆；1409、衔接环；1410、传动万向轴；1411、拉环；1412、复位弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种齿条传动摆臂机构，包括底板1，底板1的前端的左右侧均固定连接有轨道板2，轨道板2的表面开设有倾斜设置的轨道槽3，轨道槽3的内侧滑动连接有滑杆4，两个滑杆4相对的一端固定连接有滑轨5。需要说明的是，轨道槽3为倾斜设置，轨道槽3的中线的延长线与转向套7的轴心线相交。

滑轨5的左右侧均转动连接有转向杆6，转向杆6的一端活动套接有转向套7，转向套7的侧表面固定连接有支撑板8，支撑板8的底端固定连接在底板1的顶面。

转向杆6的另一端固定套接有伞齿轮9，伞齿轮9转动连接在滑轨5的内壁的侧表面，伞齿轮9的表面啮合有齿条10，齿条10的底面固定连接有滑块11，滑块11滑动连接在滑轨5的内侧。

滑轨5的顶部的侧表面固定连接有承载板12，承载板12的顶面活动连接有传动装置13，传动装置13与齿条10传动连接。

滑轨5的后端的左右侧活动连接有鞘翅装置14，鞘翅装置14活动连接在底板1的顶面，且鞘翅装置14与传动装置13活动连接。

本发明中，齿条10为U形结构，齿条10的左右侧表面设置有齿牙，齿牙的顶部为弧形结构，齿牙的底部为竖直结构，齿牙的顶部与伞齿轮9啮合，齿牙的底部与传动装置13活动连接。需要说明的是，通过U形的结构特征，使得齿条10在拉扯或者推送动作时能够同时带动传动平齿轮1302和伞齿轮9转动。

本发明中，传动装置13包括传动轴1301，传动轴1301转动连接在承载板12的表面，传动轴1301的中部固定套接有传动平齿轮1302，传动平齿轮1302与齿条10相互啮合，传动轴1301的顶部固定连接有传动盘1303。

传动盘1303的顶部活动穿套有第一转向轴1304，第一转向轴1304的表面活动连接有拉杆1305，拉杆1305的一端活动连接有衔接轴1306，衔接轴1306的底部活动连接有第二转向轴1307和第三转向轴1308，第二转向轴1307和第三转向轴1308活动连接，第二转向轴1307和第三转向轴1308的一端分别活动连接有第一支杆1309和第二支杆1310，第一支杆1309和第二支杆1310均与鞘翅装置14活动连接。

本发明中，传动盘1303的表面开设有销孔，销孔等间距呈环形阵列设置在传动盘1303的偏心位置，第一转向轴1304的底端活动套接在其中一个销孔的内侧。需要说明的是，衔接轴1306的底端旋转连接有螺纹杆，该螺纹杆穿套在销孔的内侧，螺纹杆的顶端设置有固定垫，固定垫与传动盘1303的顶面相互抵触，螺纹杆的底端螺纹连接与锁止螺母，锁止螺母压紧在传动盘1303的底面。

本发明中，第二转向轴1307的轴心线与第三转向轴1308的轴心线共面且相交，衔接轴1306的轴心线同时与第二转向轴1307的轴心线以及第三转向轴1308的轴心线垂直。

本发明中，鞘翅装置14包括端管1401，端管1401固定连接在滑轨5的后端的侧表面，端管1401的内侧活动套接有球轴1402，球轴1402的一侧固定连接有伸缩杆1403，伸缩杆1403的一端固定连接有牛眼滚珠1404，牛眼滚珠1404的外表面活动套接有飞碟1405，飞碟1405的底部固定连接在底板1的顶面。

牛眼滚珠1404的一侧固定连接有上臂杆1406，上臂杆1406的一端固定连接有曲张万向轴1407，曲张万向轴1407的一端固定连接有下臂杆1408。

上臂杆1406和下臂杆1408的中部均活动连接有衔接环1409，衔接环1409的外表面的一侧固定连接有传动万向轴1410，传动万向轴1410的侧表面固定连接有拉环1411，两个拉环1411之间活动连接有复位弹簧1412。

本发明中，飞碟1405的底部固定连接有支撑杆，支撑杆的底端固定连接在底板1的顶面。需要说明的是，通过支撑杆能够将飞碟1405设置在底板1的后侧，且在转向杆6的后方，使其位置能够匹配转向杆6和滑轨5的动作。

本发明中，曲张万向轴1407的左右侧端面均固定设置有凸块，上臂杆1406和下臂杆1408相对一端的侧表面均固定设置有两个限位块，限位块与凸块相配合。需要说明的是，通过凸块和限位块之间的配合，能够限制曲张万向轴1407的关于上臂杆1406轴心线和下臂杆1408轴心线的偏转角度，避免曲张万向轴1407两端偏转的轴线与滑轨5底面平行，规避设备的动作盲区，避免设备动作卡死，保障设备动作的可靠性。

使用时，在滑轨5内侧向后拉动齿条10时，齿条10传动带动伞齿轮9旋转，使得伞齿轮9带动转向杆6进行转动，使得滑轨5以滑杆4为轴心进行偏摆动作，该动作包含前后动作偏移量和上下动作偏移量，使得滑轨5能够带动伸缩杆1403进行锥形的摆动，牛眼滚珠1404在飞碟1405内侧往复转动，使得上臂杆1406和下臂杆1408进行锥形轨迹的略扫动作，模拟鳍、翼与地面或海水的略扫拨送动作。

与此同时，齿条10带动传动平齿轮1302旋转，平齿轮转动带动与其同轴的传动盘1303转动，使得传动盘1303顶部偏心位置的拉杆1305往复拉扯推送衔接轴1306，由于第一支杆1309、第二支杆1310、上臂杆1406和下臂杆1408共同构成四边形结构，使得上臂杆1406和下臂杆1408之间的张角呈现收缩、扩张再次收缩的周期性动作，模拟鳍、翼的收缩扩张动作。

收缩扩张动作伴随略扫拨送动作更加真实的体现了动物的肢体动作，使得该模型更加生动形象、更加逼真的展示了生物的动作特征。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种齿条传动摆臂机构，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)的前端的左右侧均固定连接有轨道板(2)，所述轨道板(2)的表面开设有倾斜设置的轨道槽(3)，所述轨道槽(3)的内侧滑动连接有滑杆(4)，两个所述滑杆(4)相对的一端固定连接有滑轨(5)；

所述滑轨(5)的左右侧均转动连接有转向杆(6)，所述转向杆(6)的一端活动套接有转向套(7)，所述转向套(7)的侧表面固定连接有支撑板(8)，所述支撑板(8)的底端固定连接在底板(1)的顶面；

所述转向杆(6)的另一端固定套接有伞齿轮(9)，所述伞齿轮(9)转动连接在滑轨(5)的内壁的侧表面，所述伞齿轮(9)的表面啮合有齿条(10)，所述齿条(10)的底面固定连接有滑块(11)，所述滑块(11)滑动连接在滑轨(5)的内侧；

所述滑轨(5)的顶部的侧表面固定连接有承载板(12)，所述承载板(12)的顶面活动连接有传动装置(13)，所述传动装置(13)与齿条(10)传动连接；

所述滑轨(5)的后端的左右侧活动连接有鞘翅装置(14)，所述鞘翅装置(14)活动连接在底板(1)的顶面，且鞘翅装置(14)与传动装置(13)活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种齿条传动摆臂机构，其特征在于：所述齿条(10)为U形结构，所述齿条(10)的左右侧表面设置有齿牙，齿牙的顶部为弧形结构，齿牙的底部为竖直结构，齿牙的顶部与伞齿轮(9)啮合，齿牙的底部与传动装置(13)活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种齿条传动摆臂机构，其特征在于：所述传动装置(13)包括传动轴(1301)，所述传动轴(1301)转动连接在承载板(12)的表面，所述传动轴(1301)的中部固定套接有传动平齿轮(1302)，所述传动平齿轮(1302)与齿条(10)相互啮合，所述传动轴(1301)的顶部固定连接有传动盘(1303)；

所述传动盘(1303)的顶部活动穿套有第一转向轴(1304)，所述第一转向轴(1304)的表面活动连接有拉杆(1305)，所述拉杆(1305)的一端活动连接有衔接轴(1306)，所述衔接轴(1306)的底部活动连接有第二转向轴(1307)和第三转向轴(1308)，所述第二转向轴(1307)和第三转向轴(1308)活动连接，所述第二转向轴(1307)和第三转向轴(1308)的一端分别活动连接有第一支杆(1309)和第二支杆(1310)，所述第一支杆(1309)和第二支杆(1310)均与鞘翅装置(14)活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种齿条传动摆臂机构，其特征在于：所述传动盘(1303)的表面开设有销孔，销孔等间距呈环形阵列设置在传动盘(1303)的偏心位置，所述第一转向轴(1304)的底端活动套接在其中一个销孔的内侧。

5.根据权利要求3所述的一种齿条传动摆臂机构，其特征在于：所述第二转向轴(1307)的轴心线与第三转向轴(1308)的轴心线共面且相交，所述衔接轴(1306)的轴心线同时与第二转向轴(1307)的轴心线以及第三转向轴(1308)的轴心线垂直。

6.根据权利要求1所述的一种齿条传动摆臂机构，其特征在于：所述鞘翅装置(14)包括端管(1401)，所述端管(1401)固定连接在滑轨(5)的后端的侧表面，所述端管(1401)的内侧活动套接有球轴(1402)，所述球轴(1402)的一侧固定连接有伸缩杆(1403)，所述伸缩杆(1403)的一端固定连接有牛眼滚珠(1404)，所述牛眼滚珠(1404)的外表面活动套接有飞碟(1405)，所述飞碟(1405)的底部固定连接在底板(1)的顶面；

所述牛眼滚珠(1404)的一侧固定连接有上臂杆(1406)，所述上臂杆(1406)的一端固定连接有曲张万向轴(1407)，所述曲张万向轴(1407)的一端固定连接有下臂杆(1408)；

所述上臂杆(1406)和下臂杆(1408)的中部均活动连接有衔接环(1409)，所述衔接环(1409)的外表面的一侧固定连接有传动万向轴(1410)，所述传动万向轴(1410)的侧表面固定连接有拉环(1411)，两个所述拉环(1411)之间活动连接有复位弹簧(1412)。

7.根据权利要求6所述的一种齿条传动摆臂机构，其特征在于：所述飞碟(1405)的底部固定连接有支撑杆，支撑杆的底端固定连接在底板(1)的顶面。

8.根据权利要求6所述的一种齿条传动摆臂机构，其特征在于：所述曲张万向轴(1407)的左右侧端面均固定设置有凸块，所述上臂杆(1406)和下臂杆(1408)相对一端的侧表面均固定设置有两个限位块，限位块与凸块相配合。

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