[实用新型]全方位多功能球形接头

说明书

本实用新型涉及一种可组成多种空间框架模型的学具、教具或玩具。

框架式空间模型由于构造简单，观察直观、变化多样、应用范围宽已在教学、娱乐领域，特别是立体几何、机械制图、结构化学等教学中广泛采用。框架式空间模型的关键在于接头，现已有的接头有三类：一是模块或模块组合件，它主要用于板块式结构模型，一是具有几个方向接口的多向接头，但其接杆方向不多且不能变化，因而只适于简单几何体，一是可变向接头，包括伞状多头可变接头、如电视机天线旋转座的万向接头等，它虽适用性比前两类强一些，但还是不能全方位接连杆，不能连曲线连棒，因而适用范围也受到限制。

为解决上述问题，现已设计出的《拉杆万向多功能立体几何教具》(专利号95216747)、《装配式立体几何框架模型》(公告号20695911，后者是用空心塑料管将各接头间的空心细管连接起来，以组成各种框架模型，因其用塑料管形成的各连接面只能是平面，因而应用范围也受到限制。

本实用新型的目的旨在设计一种可任意方向连接，可形成各形式连接面，包括平面、曲面、球面的全方位多功能接头。

本实用新型目的实现方式为，中心通管2贯穿球形壳体1，贯穿出口形成两定向孔8。球形壳体有六条经径3，把壳体分成大小相间的六个空区，并与两条纬径5联合将壳体分割成18个空区，经径大空区与纬径空区构成万向洞4，变向槽6，小空区与纬径空区构成变向伸缩槽9和定向伸缩孔10。中心通管2中间有三个连接座11，每个连接座上固定有6根插管或插头7，它们分别从18个空区伸出球形壳体1外。

下面参照附图说明本实用新型。

图1本实用新型结构正面图

图2球形壳形立体结构图

图3连接座、插管间连接示意图

图4用本实用新型拼装正八面体的外接球面、内切于正方体的框架模型图

图5-8连接棒与接头间连接示意图

参照图1-3，球形壳体1上下定向孔8间有中心通管2，中心通管中间有三个连接座11，上下连接座为圆台形，底角45°，中间连接座为圆柱形。插管或插头7可按图3所示的直接连接方式，固定连接在上下连接座上。固定连接时插头或插管用弹性材料制成，且连接面小，以保证其可在所穿过空区内活动。或按图3所示方式在上下连接座上全部固定连接弹簧底座12、弹簧13，插管套接在弹簧内。中间连接座和插管间或全部固定连接，或采用图3的固定，弹簧相间的连接方式。

用本实用新型拼接空间框架模型时，必须有能将一接头插管或插头和另一接头插管或插头相连接的连接棒。采用本接头，连接棒根据需要可为直线棒14或曲线棒15，直线棒可为定长棒或拉伸棒，曲线棒可为螺旋环形棒。

每个本实用新型可同时连接任意方向的直、曲线棒30根左右，接头上任何相邻两插管之间变化角度为10°-80°。拼接模型时则根据需要采用不同数目的本球形接头。用直线棒拼按时，只需将直线棒两端插入插管内即可。起主要作用的直棒，如正方体中共点的三棱最好选穿过定向孔8，变向槽6的不伸缩插管。用曲线棒连接时，可将曲线棒直接穿过相邻的两个万向洞而连接，而端点插在插管内。曲线棒一般作成螺旋环状，体积小，便于保管和使用，展开可成圆、椭圆或双曲线等。一般用本接头的个数为：多面体按顶点数决定，圆3-4个，椭圆4-8个，双曲线或抛物线3-5个。

下面用图4所示正八面体的外接球面，内切于正方体的框架模型说明具体的拼接办法。

首先取12根直线连接棒、8个本球形接头An，按图5所示接插方式，每个接头的三根直线棒分接三个接头，构成外正方体(实线所示)。

取12根直线连接棒、6个本球形接头Bn，按图6所示接插方式，B3的直线棒16、17、18、19分接B6、B2、B4、B5，构成内接于正方体的正八面体(--·线所示)。

取三根曲棒展成圆状，一根曲棒穿过一接头相应两个相邻的万向洞(见图7)，并依次穿过球形接头B1、B2、B3，B4，一根依次穿过球形接头B2、B5、B4、B6，一根依次穿过球形接头B1、B5、B3、B6(见图8)，构成外接于正八面体的球体(--线所示)。(实曲线所示)

将由B1-B6构成的球外接正八面体放入由A1-A8构成的正方体内，使B1、B2…B6分别位于正方体的6个面中。取六根直棒分别穿过B1、B2…B6的中心通管(见图7)，直棒两端分别插入接头所在面的对角线的两接头插管内(--线所示)，至此正八面体的外接球面、内切于正方体的空间框架模型即告完成。