技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种双转轴空间运动同步传递，特别是涉及一种能够利用锥
齿轮、
同步带轮等纯机械传动结构在空间轴系中将互相垂直的两
自由度旋转运动实现空间异面同步传递的双转轴空间同步传动装置。
背景技术
[0002] 随着经济的发展和时代的变迁，越来越高效率的生活让越来越多的人们无暇顾放松身心的休闲娱乐活动，日益发达的网络信息产业也滋生出越来越多的宅男宅女，因此小型室内娱
乐器材越来越受到人们的青睐。“迷宫”游戏是最为广泛的益智类游戏之一，操作简单、老少皆宜，是工作之余放松脑
力的首选游戏；双转轴空间同步传动装置是一种可用于体育运动健身器械兼智力训练器械的轮系机构，灵感来源于德国HAPE某种滚珠迷宫重力游戏木制玩具，采用纯机械方式，通过两轴转动、同步带轮传动以及
锥齿轮换向传动等将脚部的摇摆动作进行空间传递，从而控制滚珠运动，实现“以脚代手”的功能。可自由摇摆的摆动盘也可使站在上面的玩家模拟具有趣味性和娱乐性的冲浪运动，达到释放压力的效果。“双转轴空间同步传动装置”是传统迷宫游戏与机械原理的巧妙结合，通过玩家在摆动盘上身体的摇摆来操纵从动件中的小球，增加了游戏的挑战性、益智性和娱乐性，实现了体力、脑力、平衡感和身体协调性的有机统一。
[0003]
申请号 200410013365.4，名称为《冲浪机》的
专利文件中，采用椎体、球铰来模拟三自由度的旋转运动，无空间运动传递结构；申请号 200610038029.4，名称为《共轭球心三轴转动》的专利文件中，采用
电机、圆锥齿轮、
支架等实现三个转动是共轭球心旋转的转动结构，亦无空间异面运动传递结构；申请号 200920137511.2，名称为《一种摇摆冲浪机》的专利文件中，采用
链轮、
曲柄、惯性轮等实现使使用者不仅实现踩踏的锻炼，而且能让使用者的身体产生摇摆动作，亦无空间异面运动传递结构。而本实用新型与以上专利的不同点是：利用锥齿轮、同步带轮等纯机械结构将在空间轴系中将互相垂直的两自由度旋转运动动作进行空间传递实现“异面传动” 。
发明内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可以实现准确传递两轴转动到空间传动的纯机械结构设计、既适合室外又适合室内的、既能满足健身又有益于智力训练的双转轴空间同步传动装置，以满足运动爱好者对迷宫游戏多样性的需求和运动难易程度多样化以及娱乐益智的需求，达到健身和丰富生活之目的。
[0005] 本实用新型设计的设计原理是：采用空间传动机构，利用锥齿轮和同步
齿形带及配套带轮所组成轴线运动的传动机构，利用
弹簧、楔形摩擦件等组成的阻力调节机构---阻尼器，利用带张紧调节机构等来完成将脚部的摇摆动作进行空间传递实现“以脚代手”利用两轴转动控制滚珠运动，并使得可自由摇摆的摆动盘也可使站在上面的玩家模拟具有趣味性、娱乐性的冲浪运动；亦即操作者站在摆动盘上，通过身体的摆动带动摆动盘转动，通过同步带传动使得从动件随摆动盘做同步运动，使得从动件中的小球利用自身重力滚动，从而实现了操作者用身体控制小球走迷宫的效果。
[0006] 本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：该装置特征在于包括
自上而下依次相连的从动件组件、
框架、支座、同步带、原动件组件、带张紧调节机构，还包括两组由锥齿轮构成的换向机构、两组由带传动构成的运动传递机构以及阻尼器，所述的两组换向机构分别装在从动件组件和原动件组件上，所述运动传递机构装在框架上，所述阻尼器装在原动件组件上。
[0007] 所述原动件组件设有自上而下相连的摆动盘、底盘、下连接体、下内轴、第一锥齿轮和下外框，下外框成“中”字形，伸出去的两端为圆柱轴端，其中：摆动盘通过
螺栓与底盘相连，底盘通过螺栓与下连接体相连，下连接体通过两个销轴与下内轴相连，在垂直于下外框两圆柱轴端轴线的方向下内轴通过两个轴瓦与下外框相连，下内轴的一端与第一锥齿轮相连，另一端与Y方向阻尼器相连；所述下外框在垂直于下内轴的轴线方向上，即两圆柱轴端轴线的方向，下外框的一轴端与下左
滑动轴承座通过轴瓦相连，此轴端在端部与圆弧同步带轮通过平键相连，圆弧同步带轮与此轴端不相
接触的端面，通过此轴端端部的
螺纹孔和
垫片以及螺钉，加以固定；下外框的另一轴端与下右
滑动轴承座通过轴瓦相连，此轴端比下右滑动轴承座内孔长度稍短，便于此轴端、下右滑动轴承座和阻尼器把手，以及弹簧，阻尼器内件构成对下外框轴转动起阻尼作用的X方向阻尼器。
[0008] 所述原动件组件还设有下内轴
固定板支轴、两个支轴支座、第二锥齿轮，其中：位于下内轴固定板支轴中间的最大直径处的两个端面分别与两个支轴支座的一端面重合，并保证同心；下内轴固定板支轴与两个支轴支座之间通过轴瓦连接，在下内轴固定板支轴上沿轴线向外的方向上通过下内轴固定板支轴两端的
螺纹孔和垫片以及螺钉，分别对第二锥齿轮以及圆弧同步带轮加以固定。两个支轴支座与下外框通过螺栓连接，下内轴固定板支轴轴线和下内轴轴线垂直相交，第一锥齿轮和第二锥齿轮相
啮合。
[0009] 所述从动件组件与原动件组件相类似，有两个不同点。第一个不同点是：在上内轴和上外框轴上都没有阻尼器，并存在部分零部件结构形式的略微差别。 [0010] 所述从动件组件与原动件组件的第二个不同点是：原动件组件自上而下相连的摆动盘通过螺栓与底盘，底盘通过螺栓与下连接体相连，底盘无其他功能结构要求；而从动件组件自上而下相连的是方形带孔的
钢板粘接在台阶式木制方框中，台阶式木制方框的下表面和方形钢板粘接，方形钢板和上连接体通过螺栓连接。方形带孔的钢板上表面距离台阶式木制方框上表面有一定距离，在方形带孔的钢板的上表面放置一些
磁性铁条，形成迷宫路径，小球在此路径中“游走”，路径设置由游戏者任意设定，故小球有可能落入方形带孔的钢板的小孔中，方形带孔的钢板和方形钢板之间的距离大于小球的直径，用于收集从方形带孔的钢板孔中落下的小球。台阶式木制方框的一
侧壁开有一小孔，并在侧壁小孔对应处的方形钢板下方设置一个塑料网供从方形带孔的钢板孔中落入方形钢板上的小球从此孔流出收集使用，成为回收装置。
[0011] 除上述不同点外，从动件组件其它结构与原动件组件的结构完全相同。原动件组件和从动件组件均通过螺栓分别固定在框架的下表面和上表面，通过众多支座以及同步带和圆弧同步带轮将原动件组件和从动件组件以及框架连接在一起，形成一种双转轴空间同步传动装置。
[0012] 本实用新型双转轴空间同步传动装置与
现有技术相比，其优点主要是： [0013] 本实用新型结构设计合理、摆动盘运行平稳、安全可靠性高，能够准确的不断重复的实现两自由度的旋转运动异面传动；纯机械机构运动无运动误差，实现了运动的同步传递，且从搜索资料中发现暂无类似的纯机械结构的空间同步运动设计。
[0014] 本实用新型可以锻炼操作者的逻辑思维和判断力，锻炼操作者对身体的控制能力和协调性，达到健康益智的效果。同时，具有较好的娱乐功能，方便人们放松身心，释放压力。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型的构造示意图。
[0016] 图2是本实用新型的原动件组件机构图。
[0017] 图3是本实用新型的从动件组件机构图。
[0018] 图4是本实用新型的传动示意简图。
[0019] 图中：1.从动件组件；2.框架；3.支座；4.同步带；5.原动件组件；6.带张紧调节机构；7.摆动盘；8.底盘；9.螺栓；10.下连接体；11.销轴；12.下内轴；13.下外框；14.第一锥齿轮；15.下左滑动轴承座；16.下右滑动轴承座；17.圆弧同步带轮；18.阻尼器把手；19.下内轴固定板支轴；20.支轴支座； 21.第二锥齿轮；22.方形带孔的钢板；23.台阶式木制方框；24.方形钢板； 25.上连接体；26.第一同步带轮； 27.第二同步带轮；28.第三同步带轮；29.第四同步带轮；30.第五同步带轮；31.第六同步带轮；32.第七同步带轮；
33.第八同步带轮；34.第九同步带轮；35.第十同步带轮；36.第三锥齿轮；37.第四锥齿轮；38.第十一同步带轮；39.第十二同步带轮；40.第十三同步带轮；41.第十四同步带轮；
42.第十五同步带轮；43.Y方向阻尼器；44. X方向阻尼器。
具体实施方式
[0020] 本实用新型提供的双转轴空间同步传动装置，是基于“仿形”思想，利用锥齿轮、同步带轮等纯机械传动结构在空间轴系中将互相垂直的两自由度旋转运动实现空间同步传递，当摆动盘做左右方向运动时，带动与下连接体相固连的内轴旋转。通过
锥齿轮传动的90°换向作用，实现垂直方向上同步带轮的转动；再经过五级同步带轮传动，便将此垂直方向上的运动信息传输至从动件组件相应的传动机构中。
[0021] 当摆动盘7做前后方向上的运动时，带动下外框13的转动。摆动盘7与下外框13同步转动，并通过三级同步带传动实现前后方向上运动信息的传送。同时，由于第二同步带轮27与下外框13的转动轴同轴，第一同步带轮26、下内轴固定板支轴19与第二锥齿轮21同轴，这样就确保当下外框13做前后方向上的运动时，第一同步带轮26相对第二同步带轮27沿圆弧轨迹转动，两者中心距不会发生变化，进而使得第一和第二同步带轮两轮之间的同步齿形带在传动时无形变，确保了传动的
稳定性与准确性。
[0022] 下面结合
实施例及附图对本实用新型作进一步说明。
[0023] 本实用新型提供的双转轴空间同步传动装置，其结构如图1所示，包括自上而下依次相连的从动件组件1、框架2、支座3、同步带4、原动件组件5、带张紧调节机构6，还包括两组由锥齿轮构成的换向机构、两组由带传动构成的运动传递机构以及阻尼器。 [0024] 如图4所示，本双转轴空间同步传动装置，是让使用者双脚在摆动盘7的X、Y方向（即前后、左右方向）上进行踩踏摇摆锻炼。当使用者在摆动盘上绕平行于X轴方向的下外框轴转动时，运动通过三组同步带轮组即圆弧同步带轮17和第十一同步带轮38、第十二同步带轮39和第十三同步带轮40、第十四同步带轮41和第十五同步带轮42传递到上方的从动件组件1，使得从动件组件1绕上外框外轴（X轴方向）进行旋转运动；若需要调节此方向上的运动快慢，可以使用下方的X方向阻尼器44。
[0025] 当使用者在摆动盘上绕平行于Y轴方向的下内轴12转动时，运动通过两组换向机构和五组同步带轮组件传递到上方的从动件组件1，使得从动件组件1绕上内轴（Y轴方向）进行旋转运动；所述换向机构由第一锥齿轮14和第二锥齿轮21构成第一组换向机构，第二组换向机构由第三锥齿轮36和第四锥齿轮37构成；所述五组同步带轮组件是指由第一同步带轮26和第二同步带轮27、第三同步带轮28和第四同步带轮29、第五同步带轮30和第六同步带轮31、第七同步带轮32和第八同步带轮33、第九同步带轮34和第十同步带轮35构成的同步带轮组件；若需要调节从动件组件1绕内轴（Y轴方向）进行旋转运动方向上的运动快慢，可以使用下方的Y方向阻尼器43。
[0026] 为完成上述运动，本实用新型提供的双转轴空间同步传动装置，包括： [0027] 原动件组件5的结构如图2所示，包括：自上而下相连的摆动盘7通过螺栓与底盘8，底盘8通过螺栓9与下连接体10相连，下连接体10通过两个销轴11与下内轴12相连，下内轴12通过两个轴瓦与下外框13相连，下内轴12的一端与第一锥齿轮14相连，另一端与Y方向阻尼器相连。下外框13在垂直于下内轴12轴线方向上，下外框13的一轴端与下左滑动轴承座15通过轴瓦相连，下外框13的另一轴端与下右滑动轴承座16通过轴瓦相连。与下左滑动轴承座15相连的下外框13的轴端与圆弧同步带轮17通过平键相连，圆弧同步带轮与此轴端不相接触的端面，通过此轴端端部的螺纹孔和垫片（图中未标出）以及螺钉，加以固定；下外框13的另一轴端，比下右滑动轴承座内孔长度稍短，便于此轴端和下右滑动轴承座16和阻尼器把手18，以及弹簧，阻尼器内件（图中未标出）构成对下外框13轴转动起阻尼作用的X方向阻尼器（图中未标出）。下内轴固定板支轴19直径最大部分在中间，下内轴固定板支轴19最大直径的两个端面分别与支轴支座20的某一端面重合，并保证同心，下内轴固定板支轴19与两支轴支座之间通过两个轴瓦连接，在下内轴固定板支轴19上沿轴线向外的方向上通过下内轴固定板支轴19两端的螺纹孔和垫片以及螺钉，分别对第二锥齿轮21以及圆弧同步带轮加以固定。两个支轴支座20通过螺栓与下外框相连，下内轴固定板支轴轴线和下内轴轴线垂直相交，第一锥齿轮和第二锥齿轮相啮合，构成一个整体----原动件组件。
[0028] 从动件组件1与原动件组件5在结构上相类似，但有两个不同点。第一个和不同点是：在上内轴和上外框轴上都没有阻尼器。第二个不同点，如图3所示，是：原动件组件自上而下相连的摆动盘通过螺栓与底盘，底盘通过螺栓与下连接体相连，底盘无其他功能结构要求；而从动件组件自上而下相连的是方形带孔的钢板粘接在台阶式木制方框中，台阶式木制方框的下表面和方形钢板粘接，方形钢板和上连接体通过螺栓连接。方形带孔的钢板上表面距离台阶式木制方框上表面有一定距离，在方形带孔的钢板的上表面放置一些磁性铁条，形成迷宫路径，小球在此路径中“游走”，路径设置由游戏者任意设定，故小球有可能落入方形带孔的钢板的小孔中，方形带孔的钢板和方形钢板之间的距离大于小球的直径，用于收集从方形带孔的钢板孔中落下的小球。台阶式木制方框的一侧壁开有一小孔，并在侧壁小孔对应处的方形钢板下方设置一个塑料网供从方形带孔的钢板孔中落入方形钢板上的小球从此孔流出收集使用，成为回收装置。
[0029] 除上述不同点外从动件组件其它结构与原动件组件的结构完全相同。原动件组件和从动件组件均通过螺栓分别固定在框架的下表面和上表面，如图1所示，通过众多支座以及同步带和圆弧同步带轮将原动件组件和从动件组件以及框架连接在一起，形成一种双转轴空间同步传动装置。
[0030] 综合以上机构，就可以完成分别平行于X、Y轴方向转动的相互垂直的两自由度旋转运动的异面传递，完成将脚部的摇摆动作进行空间传递实现“以脚代手”利用两轴转动控制滚珠运动，并使得可自由摇摆的摆动盘7也可使站在上面的玩家模拟具有趣味性、娱乐性的冲浪运动；亦即操作者站在摆动盘7上，通过身体的摆动带动摆动盘转动，通过同步带传动使得从动件组件1随摆动盘7做同步运动，使得从动件组件1中的小球利用自身重力滚动，从而实现了操作者用身体控制小球走迷宫的效果。
[0031] 本实用新型的工作过程是：操作者站在
脚踏板上，通过身体的摆动带动
踏板转动，使得迷宫盘随踏板做同步运动，进而盘中的小球利用自身重力滚动，从而实现了操作者用身体控制小球走迷宫的效果。让使用者双脚在摆动盘X、Y方向（即前后、左右方向）上进行踩踏摇摆锻炼。当使用者在摆动盘上绕平行于X轴方向的下外框轴转动时，运动通过同步带轮组传递到上方的从动件组件，使得从动件绕上外框外轴（X轴方向）进行旋转运动；若需要调节此方向上的运动快慢，可以使用下方的X方向阻尼器。
[0032] 当使用者在摆动盘上绕平行于Y轴方向的下内轴转动时，运动通过换向机构和同步带轮组传递到上方的从动件组件，使得从动件绕内轴（Y轴方向）进行旋转运动；若需要调节此方向上的运动快慢，可以使用下方的Y方向阻尼器。
