带电机动力的模型搭建系统和搭建方法与流程

本发明涉及智力开发中的模型搭建，特别涉及带电机动力的模型搭建系统和搭建方法，属于智力开发中的模型搭建技术领域。

背景技术：

玩教具模型搭建通过不同的维度结合、变换实现不同的目标的搭建，对少年儿童的智力开发和动手能力的培养具有重要的促进作用，也越来越受到家长的重视，在国外出现了乐高这样的大型产业化的公司，在我国系统的模型搭建系统中的原件开发和课程开发者也出现了很多的形式，但与国外相比其功能、理念、课程深度还有待于进一步的提升，现有塑料玩教具积木主要分为像素颗粒和专用颗粒，像素颗粒特点：一、因像素颗粒小，在搭建某一种玩教具需要大量的像素颗粒才能完成某一种玩教具的搭建，该种颗粒在使用中增加了玩教具的搭建难度；二、因像素颗粒小，在搭建某种玩教具中增加了使用者的操作难度；专用颗粒特点：一、专用颗粒搭建某种玩教具从外形看相似度较高；二、专用颗粒搭建某种玩教具，因其设计目的明确，而拓展性相当低。特别是在玩教具大跨度连接时，上述两种缺陷玩教具颗粒部件的缺陷更为明显。申请人通过多年的研发，在中国专利号zl2016105280953中公开了一套独立开发的玩教具搭建系统和搭建方法，可以方便的进行框架的形成和拓展，竹棒和功能连接件、木板与功能连接件之间可释放，利用连接元件可以进行多种不同的创作，想象力丰富，有利于充分的智力开发，对玩教具搭建系统做出了新的拓展，该系统作为中的元件作为一个基础搭建系统，在模型搭建中搭建静态模型的功能性很强，可用于初期或者较低年龄段的智力开发及创客思维开发，随着儿童在模型搭建中逐级的学习，静态模型的搭建已经远远不能满足需要，需要嵌入电机等驱动件让其理解和开发可运动机构，目前在这类模型的搭建中电机通常是采用与搭建元件之间采用胶带或者胶粘剂固定连接的，这种连接方式变换形差，对思维的培养在一定程度上还造成了些许障碍，还有的通过在木板上开设一个与电机大小相适应的孔洞来固定电机，然后将木板连接在搭建元件上，这种方式木板一般需要现场加工，而且重复利用的可能性小，木板的形状也限制了其连接元件的类型，不利于思维的广泛拓展，所以在这类带动力的模型搭建中，需要开发一直新的搭建系统和搭建思路，以对现有的搭建系统进行丰富和拓展。

技术实现要素：

本发明的目的在于对现有的玩教具搭建系统进行进一步的丰富、补充和拓展，提供一种带电机动力的模型搭建系统和搭建方法。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：带电机动力的模型搭建系统，所述的搭建系统包括一个电机座元件，所述的电机座元件为长方体，在长方体的上表面开设有电机卡槽，所的电机卡槽侧壁为曲面，所述的电机卡槽贯穿左端面和右端面，在长方体的前端面、后端面上均开设有上下方向的连接槽，在长方体的下表面上开设有水平方向的连接槽，所述的长方体的下表面水平方向的连接槽为左右方向，所述的电机卡槽侧壁上一体设置有限位凸起，所述的电机卡槽底面开设有孔；所述的搭建系统还包括电机元件。

进一步的；所述的上下方向的连接槽为多个，分为三段，从靠近电机卡槽孔向远离电机卡槽依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，所述水平方向的连接槽为多个，位于槽底之下两侧的水平方向的连接槽分为三段，从上到下依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，位于槽底之下的水平方向的连接槽分为两段，从上到下依次为弧形凹槽、外平槽，所述的电机卡槽两侧壁上开设有相互对应的平插槽，所述的电机为两个，一个为卧式电机，一个为立式电机。

进一步的；所述的搭建系统还包括圆棒、元件a、元件b，所述的元件a为上下端面均为正方形四方体，在正方形的中心及四个边部中间均开设有贯穿上下端面的共五个用于连接的孔，四个边部中间的孔在侧面具有开口，在四方体两个相对的侧面中间开设有贯通的用于连接的孔，在没有开设孔的另外两个侧面上开设有开口槽，所述的开口槽包括平卡槽和弧形卡槽，平卡槽指在连接孔的侧面上组成卡槽的两个边线为直线，弧形卡槽在连接孔的侧面上组成卡槽的两个边线为弧形线；在元件a上的孔或/和弧形卡槽中插接多根圆棒，能形成h型、t型、l型、十字型的连接；

所述的元件b包括一上下平面均为正方形且中心开设有用于连接的孔的四方体，在四方体的四个角部一体连接有四个相同的长肋条，相邻的两个长肋条之间形成的开口卡槽，所述的长肋条外表面轴向上开设有燕尾槽，长肋条的两侧面上开设有弧形槽，两侧面上开设的弧形槽的弧形端部偏离长肋条侧面的端部，在元件b中的弧形槽或/和孔连接多根圆棒，能形成h型的连接实现。

进一步的；所述的搭建系统还包括一个连接元件c，所述的连接元件c包括一长方体，在长方体上下两个面上开设有贯穿孔，在贯穿孔两侧开设有贯穿上下两个面的连接槽，所述的连接槽分为三段，从靠近贯穿孔向远离贯穿孔依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，所述的长方体每个侧面上一体设置有两个榫，所述的榫具有一个榫头和一个榫颈，榫头的直径大于榫颈的直径，榫颈内端一体连接在长方体上，两个连接件上的榫与连接槽之间可形成榫卯连接结构，两个侧面上的榫关于长方体宽度方向上的中线对称，同一侧面上的两个榫关于长方体长度方向上的中线对称，所述的贯穿孔位于上下面的中间，两个连接槽关于长方体长度上的中线对称，连接槽的两侧的面关于长方体宽度上的中线对称。

进一步的；所述的搭建系统还包括可锁紧连接件，所述的可锁紧连接件为包括棒式插头的功能连接件，所述的功能连接件包括主体，棒式插头连接在主体上，棒式插头包括根部，根部一侧为两瓣式结构，两瓣式结构中两瓣均等，所述的主体为六面体，在六面体的前端面、后端面上均一体设置有与六面体一体的棒式插头，在六面体的上下两个面上开设有一行贯穿孔，在每个贯穿孔左右两侧开设有贯穿上下两个面的连接槽，所述的连接槽分为三段，从靠近贯穿孔向远离贯穿孔依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，所述的与六面体一体的棒式插头在前端面、后端面上均一体设置两个，同一端面上的与六面体一体的棒式插头关于六面体左右方向的中线对称，两个端面上的与六面体一体的棒式插头关于六面体前后方向的中线对称。

带电机动力的模型搭建方法，采用上述的电机元件和电机座元件，在搭建中，电机元件卧式或者立式可释放的插设在电机卡槽中，当电机卧式插设在电机卡槽中时，通过限位凸起对电机进行限位，当电机立式插在电机卡槽中时，通过电机卡槽底面开设的孔中穿设连接件对电机定位，在电机座元件的长方体下表面水平左右方向的连接槽中可释放的插设x向圆棒；y向与x向在空间上垂直，通过以下列方式之一进行y向扩展：第一种方式：x向圆棒插设在具有x向连接孔、同时具有y向的连接结构的单独或者组合而成连接件上，通过在y向的连接结构上连接y向圆棒对模型在y向上扩展；第二种方式：在长方体的前端面或后端面中插设y向的圆棒进行y向扩展。

进一步的；x向圆棒的两端连接元件a，元件a上插设与x向圆棒空间上正交的y向圆棒，x向圆棒插设在元件a上下端面正方形的中心的孔中，y向圆棒插设在元件a侧面的开口槽中，y向圆棒为一根或相互平行的两根。

进一步的；x向圆棒插设在元件b上下平面中心开设的用于连接的孔中或者长肋条的两侧面上开设的弧形凹槽中，通过元件b上的连接结构进行y向扩展。

进一步的；通过元件b上的弧形凹槽中连接元件c、在元件c上连接可锁紧连接件，在可锁紧连接件上进行y向扩展。

进一步的；所述的x向圆棒插设在可锁紧连接件的贯穿孔或者弧形凹槽中，通过可锁紧连接件上的棒式插头进行y向扩展。

本搭建系统和搭建方法的积极有益技术效果在于：本搭建系统在既有的搭建元件上新开发了电机座元件、可锁紧连接件等功能强大的新功能连接件，这些功能连接件都是针对现有的搭建系统在模型搭建、开发中的不足开发的，这些功能连接件使系统的搭建功能大大增强，特别能够使电机特别容易可释放的卡接，模型的各个维度的扩展更加容易、连接更为牢固可靠、动力传动平稳效率高，在模型搭建中能够充分的使少年儿童进行配合、传动、扭矩、速度、重心、平衡、连杆、凸轮等动态模型下多种物理概念的认识，培养其对自然科学的浓厚兴趣，同时大大提高其动手能力，整体提高玩教具搭建系统的培训高度和深度。

附图说明

图1是电机座元件的示意图。

图2是元件a的示意图。

图3是元件b的示意图。

图4是元件c的示意图。

图5是可锁紧连接件的示意图。

图6是卧式电机的示意图。

图7是立式电机的示意图。

图8是搭建的模型实例之一。

图9是搭建的模型实例之二。

图10是搭建的模型实例之三。

图11是搭建的模型实例之四。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“底”“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：100：电机座元件；101：电机卡槽；102：平插槽；103：电机卡槽底面开设的孔；104：限位凸起；105：上下方向的连接槽；106：水平方向的连接槽a；107：水平方向的连接槽b；108：内平槽；109：弧形凹槽；110：外平槽；200：元件a；201：用于连接的孔；202：开口槽；300：元件b；301：四方体；302：长肋条；303：弧形槽；304：燕尾槽；305：正方形中心开设的用于连接的孔；400：元件c；401：贯穿孔；401：元件c上的贯穿孔；402：元件c上的连接槽；403：榫；404：榫头；405：榫颈；500：可锁紧连接件；501：可锁紧连接件上的贯穿孔；502：可锁紧连接件上的连接槽；503：棒式插头；504：瓣a；505：瓣b；600：卧式电机；601：卧式电机机身；602：限位槽；700：立式电机；701：插头；702：输出轴一；703：输出轴二；704：输出轴三；800：x向圆棒；801：y向圆棒。

如附图所示，带电机动力的模型搭建系统，所述的搭建系统包括一个电机座元件100，所述的电机座元件为长方体，在长方体的上表面开设有电机卡槽101，所的电机卡槽侧壁为曲面，所述的电机卡槽贯穿左端面和右端面，在长方体的前端面、后端面上均开设有上下方向的连接槽105，在长方体的下表面上开设有水平方向的连接槽，所述的长方体的下表面水平方向的连接槽为左右方向，所述的电机卡槽侧壁上一体设置有限位凸起104，所述的电机卡槽底面开设有孔；103所示为电机卡槽底面开设的孔，所述的搭建系统还包括电机元件，所述的电机为两个，一个为卧式电机600，卧式电机上具有与限位凸起相配合的限位槽602，一个为立式电机700，立式电机的底部具有与电机卡槽底面开设的孔103相适应的插头701，立式电机的输出上具有三根输出轴，分别为输出轴一702、输送轴二703、输出轴三704，三个输出轴可选择部分或者全部启用。上述两种电机均来自现有的商品。

电机座元件上所述的上下方向的连接槽为多个，分为三段，从靠近电机卡槽孔向远离电机卡槽依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，所述水平方向的连接槽为多个，位于电机卡槽槽底之下两侧的水平方向的连接槽分为三段，从上到下依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，图中示出了位于电机卡槽槽底之下两侧的水平方向的连接槽，图中的107所示的水平方向的连接槽b为位于电机卡槽槽底之下两侧的水平方向的连接槽，从上到下依次为内平槽108、弧形凹槽109、外平槽110，上下方向的连接槽的结构与位于电机卡槽槽底之下两侧的水平方向的连接槽相同，电机卡槽槽底之下的水平方向的连接槽分为两段，从上到下依次为弧形凹槽、外平槽，106所示的水平方向的连接槽a为位于电机卡槽槽底之下的水平方向的连接槽，所述的电机卡槽两侧壁上开设有相互对应的平插槽102，平卡槽可以使电机卡的更为牢固，也可以作为连接结构进行延伸。

所述的搭建系统还包括圆棒、元件a200、元件b300，图中800、801所示均为圆棒，所述的元件a为上下端面均为正方形四方体，在正方形的中心及四个边部中间均开设有贯穿上下端面的共五个用于连接的孔，201所示为用于连接的孔，四个边部中间的孔在侧面具有开口，在四方体两个相对的侧面中间开设有贯通的用于连接的孔，在没有开设孔的另外两个侧面上开设有开口槽202，所述的开口槽包括平卡槽和弧形卡槽，平卡槽指在连接孔的侧面上组成卡槽的两个边线为直线，弧形卡槽在连接孔的侧面上组成卡槽的两个边线为弧形线；在元件a上的孔或/和弧形卡槽中插接多根圆棒，能形成h型、t型、l型、十字型的连接；

所述的元件b包括一上下平面均为正方形且中心开设有用于连接的孔的四方体301，305所示为正方形中心开设的用于连接的孔；在四方体的四个角部一体连接有四个相同的长肋条302，四方体的四个脚部与常磊条连接处为孔，相邻的两个长肋条之间形成的开口卡槽，所述的长肋条外表面轴向上开设有燕尾槽304，长肋条的两侧面上开设有弧形槽303，两侧面上开设的弧形槽的弧形端部偏离长肋条侧面的端部，在元件b中的弧形槽或/和孔连接多根圆棒，能形成h型的连接实现。

所述的搭建系统还包括一个连接元件c400，所述的连接元件c包括一长方体，在长方体上下两个面上开设有贯穿孔，401所示元件c上的贯穿孔；在贯穿孔两侧开设有贯穿上下两个面的连接槽，402所示元件c上的连接槽；所述的连接槽分为三段，从靠近贯穿孔向远离贯穿孔依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，三段式槽与电机座元件上的相同，所述的长方体每个侧面上一体设置有两个榫403，所述的榫具有一个榫头404和一个榫颈405，榫头的直径大于榫颈的直径，榫颈内端一体连接在长方体上，两个连接件上的榫与连接槽之间可形成榫卯连接结构，两个侧面上的榫关于长方体宽度方向上的中线对称，同一侧面上的两个榫关于长方体长度方向上的中线对称，所述的贯穿孔位于上下面的中间，两个连接槽关于长方体长度上的中线对称，连接槽的两侧的面关于长方体宽度上的中线对称。

所述的搭建系统还包括可锁紧连接件500，所述的可锁紧连接件为包括棒式插头503的功能连接件，所述的功能连接件包括主体，棒式插头连接在主体上，棒式插头包括根部，根部一侧为两瓣式结构，图中504为瓣a、505为瓣b，两瓣式结构中两瓣均等，所述的主体为六面体，在六面体的前端面、后端面上均一体设置有与六面体一体的棒式插头，在六面体的上下两个面上开设有一行贯穿孔，在每个贯穿孔左右两侧开设有贯穿上下两个面的连接槽，501所示为可锁紧连接件上的贯穿孔；502所示为可锁紧连接件上的连接槽；所述的连接槽分为三段，从靠近贯穿孔向远离贯穿孔依次为内平槽、弧形凹槽、外平槽，三段式槽与电机座元件上的相同，所述的与六面体一体的棒式插头在前端面、后端面上均一体设置两个，同一端面上的与六面体一体的棒式插头关于六面体左右方向的中线对称，两个端面上的与六面体一体的棒式插头关于六面体前后方向的中线对称。

带电机动力的模型搭建方法，采用上述的电机元件和电机座元件，在搭建中，电机元件卧式或者立式可释放的插设在电机卡槽中，当电机卧式插设在电机卡槽中时，通过限位凸起对电机进行限位，当电机立式插在电机卡槽中时，通过电机卡槽底面开设的孔中穿设连接件对电机定位，在电机座元件的长方体下表面水平左右方向的连接槽中可释放的插设x向圆棒800；y向与x向在空间上垂直，通过以下列方式之一进行y向扩展：第一种方式：x向圆棒插设在具有x向连接孔、同时具有y向的连接结构的单独或者组合而成连接件上，通过在y向的连接结构上连接y向圆棒对模型在y向上扩展；第二种方式：在长方体的前端面或后端面中插设y向的圆棒进行y向扩展。

作为一种更为具体的实施例，x向圆棒的两端连接元件a，元件a上插设与x向圆棒空间上正交的y向圆棒，x向圆棒插设在元件a上下端面正方形的中心的孔中，y向圆棒插设在元件a侧面的开口槽中，y向圆棒为一根或相互平行的两根，这种方式如图8、图9所示，图8、图9中，x向圆棒801插设在电机座元件的长方体下表面水平左右方向的连接槽中，x向圆棒两端插设在元件a上下端面正方形的中心的孔中，在元件a的两个开口槽中插设y向圆棒进行y向扩展，在y向圆棒的两端均再插设元件a，在y向圆棒两端的元件a上插设圆棒形成前轴、后轴，前轴、后两端连接车辆，在前轴上同时插接驱动轮，电机（电机a或电机b）的输出上插接输出轮，输出轮与驱动轮之间采用皮带传动或齿轮传动，其中采用电机a和皮带传动速度较高，但扭矩小，采用电机b配合齿轮传动速度慢、扭矩大，从图8、图9可以看出本搭建系统的搭建元件很少的情况下能够实现传动、速度、扭矩、配合等多方面的理解和认知。

更为具体的另一实施例，x向圆棒插设在元件b上下平面中心开设的用于连接的孔中或者长肋条的两侧面上开设的弧形凹槽中，通过元件b上的连接结构进行y向扩展。通过元件b上的弧形凹槽中连接元件c、在元件c上连接可锁紧连接件，在可锁紧连接件上进行y向扩展。这种插设方式如图10所示，图10搭建的是一个带动力的航模，机身长度方向的构建采用两根x向圆棒插设在电机座元件的长方体下表面水平左右方向的连接槽中，在两根x向圆棒上长度方式向插设有两个元件b，两根x向圆棒插设在元件b的弧形槽中，在元件b上连接两层元件c、元件b，主机翼插设在两层中的元件b中，尾翼可采用同样结构搭建，还可以在距离与电机座元件通过x向圆棒连接的元件b下部连接元件c，元件c下部在连接可锁紧连接件，可锁紧连接件上还可以进行多种扩展或者连接调节配重，以使学员产生重心、平衡、空气动力学等方面的认知。

还可以采用以下扩展结构，所述的x向圆棒插设在可锁紧连接件的贯穿孔或者弧形凹槽中，通过可锁紧连接件上的棒式插头进行y向扩展，这种扩展结构中，可锁紧连接件与元件a的作用类似。

图11示出了通过第二种方式进行y向扩展，图11是履带式设备的模型，采用两个电机座元件，两个电机座元件通过长方体下表面水平左右方向的连接槽中插入x向的圆棒连接，在电机座元件a的前端面或后端面的连接槽内插设y向的圆棒进行扩展，在y向圆棒上通过元件b、元件c等连接搭建成模型。

以上四个搭建模型仅仅是对本搭建系统搭建思路的一个解释，当然，本搭建系统可搭建、变换的模型远远不止上面四个，本搭建系统还可以方便的搭建吊车、风车、水车、凸轮连杆等等多种变换模型，从中也可以看出本搭建系统强大的搭建功能。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

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