一种教学用可调姿讲台及其调姿方法与流程

本发明属于教学用具技术领域，具体涉及一种教学用可调姿讲台及其调姿方法。

背景技术：

教学讲台一般都是固定的台桌，长宽高都是一定的。教师讲课时，有时候站着讲，有时候坐着讲，固定式的讲台只能满足一种讲学姿势。另外，不同教师的身高都有差异，固定式讲台难以满足不同老师的对讲台高度、斜面坡度的要求。因此，针对教师对讲台个性化的需求，发明了一种教学用可调姿讲台及调姿方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种教学用可调姿讲台及其调姿方法，通过一张讲台满足所有教师的个性化使用需求，提高教师教学过程的舒适性。

本发明采用以下技术方案：

一种教学用可调姿讲台，包括四根直线导杆，四根直线导杆平行且竖直放置构成支架，支架上设置有四边形结构的台面，台面的一个角上设置点球铰，与点球铰相邻的两个角上分别设置有线球铰，台面的第四个角上设置面球铰，点球铰、线球铰和面球铰分别与对应的直线导杆连接，直线导杆上设置有固定器。

具体的，点球铰、线球铰和面球铰的一端为球体结构的第一接头，点球铰的另一端为含球窝结构的第二接头，线球铰的另一端为含圆弧形槽结构的第三接头，面球铰的另一端为含方槽结构的第四接头。

进一步的，第一接头用于连接直线导杆，第二接头、第三接头和第四接头用于连接台面。

进一步的，点球铰和线球铰两端接头的配合公差小于等于h8/f7等级。

具体的，线球铰上设置有导向直线，导向直线通过点球铰上的球心点。

具体的，直线导杆包括固定杆和滑动杆，固定杆内部设置有直线气弹簧，直线气弹簧的固定端与固定杆连接，活塞端与滑动杆连接，固定器设置在固定杆与滑动杆之间，通过摩擦力固定滑动杆与固定杆的相对位置。

进一步的，固定杆包括空腔杆，空腔杆的一端通过套合方式与倒t型结构的底座连接，沿空腔杆的侧面对称设置有两条导向槽。

进一步的，滑动杆包括直杆，直杆的侧面设置有通过直杆中心线并与中心线垂直的圆孔，直杆的一端连接下法兰座，另一端连接上法兰座，下法兰座和直杆的下部置于固定杆的空腔内部，并与直线气弹簧的活塞端相连，上法兰座和直杆的上部置于固定杆的外部，分别与点球铰、线球铰、面球铰连接。

具体的，四根直线导杆之间上下分别设置有第一连杆和第二连杆构成刚性整体结构。

本发明的另一个技术方案是，一种采用所述教学用可调姿讲台的调姿方法，包括以下步骤：

s1、松开所有直线导杆上的固定器，同时上升或下降全部直线导轨的滑动杆，调整台面的高度位置，调整到位后，拧紧所有直线导杆上的固定器；

s2、松开所有直线导杆上的固定器，同时上升左侧或者右侧直线导轨的滑动杆，调整台面左侧或右侧的高度位置，使台面形成左右倾斜姿态，调整到位后，拧紧直线导杆上的固定器；

s3、松开所有直线导杆上的固定器，同时上升前侧或者后侧直线导轨的滑动杆，调整台面前侧或后侧的高度位置，使台面形成前后倾斜姿态，调整到位后，拧紧所有直线导杆上的固定器；

s4、松开所有直线导杆上的固定器，同时上升左前或者右后直线导轨的滑动杆，调整台面左前或右后的高度位置，使台面形成左前和右后倾斜姿态，调整到位后，拧紧所有直线导杆上的固定器；

s5、松开所有直线导杆上的固定器，同时上升左后或者右前直线导轨的滑动杆，调整台面左后或右前的高度位置，使台面形成左后和右前倾斜姿态，调整到位后，拧紧所有直线导杆上的固定器。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种教学用可调姿讲台，由多个球铰结构将支架与台面构成一个整体，通过球铰结构的运动自由度，满足台面相对于支架的位置和姿态调整的需要。

进一步的，点球铰具有三个运动自由度，线球铰具有四个运动自由度，面球铰具有五个运动自由度，通过不同自由度球铰的组合应用，实现讲台调姿对自由度的匹配。

进一步的，点球铰的配合公差采用基孔制，以降低凹形面的加工难度，提高球铰的制造经济性，减少制造周期；同时，h8/f7的配合公差，可以确保台面相对于支架有精准的定位关系，不至于台面在支架上晃动。

进一步的，为了实现台面的调姿，必须设置可以释放更多自由度的线球铰，相比只有三个运动自由度的点球铰而言，线球铰具有四个运动自由度；线球铰的导向直线必须通过点球铰上的球心点，否则在调姿时两个线球铰将存在运动干涉，将丧失台面的调姿功能，极端情况下还会破坏线球铰结构导致线球铰中两个构件的分离。

进一步的，台面调姿的主动作用结构是直线导杆，通过四根直线导杆间不同组合的运用，在线球铰和面球铰随动适应机构的配合下，实现台面的调姿。

进一步的，固定杆是直线导杆的固定部件，为直线导杆上的滑动杆提供支撑和导向作用，是直线导杆的基座。

进一步的，滑动杆是直线导杆的活动部件，通过不同滑动杆的滑动长度，实现台面不同的调整姿态。

一种教学用可调姿讲台的调姿方法，通过最简单的直线导杆的高低升降操作，实现了台面所有姿态的调整，具体包括：高低升降、左右倾斜、前后倾斜、左前右后倾斜、左后右前倾斜。

综上所述，本发明调姿功能全面，操作简单省力，制造经济性好。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为教学用可调姿讲台轴侧图；

图2为台面与三种球铰组合的轴测图；

图3为图2中i处放大图；

图4为图2中ii处放大图；

图5为图2中iii处放大图；

图6为图2中iv处放大图；

图7为支架轴侧图；

图8为直线导杆剖视图；

图9为直线导杆轴侧图；

图10为固定杆轴测图。

其中：1.台面；2.点球铰；3.线球铰；4.面球铰；5.支架；6.直线导杆；7.第一连杆；8.第二连杆；9.固定杆；10.滑动杆；11.固定器；12.接头；13.直线气弹簧；14.空腔杆；15.上法兰座；16.直杆；17.下法兰座；18.底座；19.第二接头；20.第三接头；21.第四接头；22.紧固螺栓；23.t型螺栓；24.螺母；25.导向直线；26.球心点；27.圆孔；28.导向槽。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1和图2，本发明提供了一种教学用可调姿讲台，包括台面1、点球铰2、线球铰3、面球铰4和支架5。

台面1为四边形结构，在四边形结构的一个角上设置点球铰2，在四边形结构上与点球铰2相邻的两个角上分别设置有线球铰3，线球铰3上设置的导向直线25通过点球铰2上的球心点26，在四边形结构的第四个角上设置面球铰4，点球铰2、线球铰3和面球铰4分别与支架5连接。

优选的，台面1采用矩形状的四边形。

请参阅图3、图4、图5和图6，点球铰2、线球铰3、面球铰4的公头为一端是球体结构的第一接头12，点球铰2的母头为含球窝结构的第二接头19，线球铰3的母头为含圆弧形槽结构的第三接头20，面球铰4的母头为含方形槽结构的第四接头21。

公头和母头均采用钢质材料制成，并对表面进行淬火硬化，以提高表面耐磨性能。

点球铰2和线球铰3的公母头配合公差小于等于h8/f7等级；在制造时，球铰的母头与台面1连接，公头与支架5连接，使母头位于公头的上方。

请参阅图7，支架5包括直线导杆6、第一连杆7和第二连杆8；四根直线导杆6平行且竖直放置在台面1的四个角处，并与四个球铰对应，第一连杆7和第二连杆8分上下分别与四根直线导杆连接构成一个刚性整体结构，在实际中，常用焊接方式进行连接。

请参阅图8和图9，直线导杆6包括固定杆9、滑动杆10、直线气弹簧13和固定器11。

直线气弹簧13的固定端与固定杆9相连，活塞端与滑动杆10相连，固定器11同时穿过固定杆9与滑动杆10，通过摩擦力固定滑动杆10与固定杆9的相对位置。

选用直线气弹簧13，是因为在行程范围内，具有随位平衡的特性，教师要对讲台调姿高度和姿态时，轻松自然，不费力，如果选用机械弹簧，因为只有一个平衡点，在非平衡的地方调整位置和姿态时，比较费力。

选用直线气弹簧13时，应选用与台面1相适应载荷的直线气弹簧，以达到最佳的助力性能。

请参阅图9和图10，固定杆9包括底座18、空腔杆14和紧固螺栓22。

底座18为倒t型接头，空腔杆14为空心等截面直线型材，在空腔杆14的侧面设置有对称的两条竖直的导向槽28，空腔杆14的下端部通过套合方式连接有底座18，并通过紧固螺栓22将底座18与空腔杆14固定。

优选的，空腔杆14选用成品型材。

滑动杆10包括下法兰座17、直杆16和上法兰座15。

直杆16为等截面直线杆，在直杆16的侧面设置有通过直杆中心线并与中心线垂直的圆孔27，直杆16的下端部连接下法兰座17，上端部连接上法兰座15，下法兰座17和直杆16的下部置于固定杆9的空腔内部，并与直线气弹簧13的活塞端相连，上法兰座15和直杆16的上部置于固定杆9的外部，与点球铰2、线球铰3、面球铰4的公头相连。

优选的，直杆16应选用金属件。

固定器11包括t型螺栓23和螺母24。

t型螺栓23同时穿过固定杆9的导向槽和滑动杆10的圆孔27，螺母24啮合在t型螺栓上23。

本发明一种教学用可调姿讲台的调姿方法，包括以下步骤：

s1、松开所有直线导杆6上的固定器11，同时上升或下降全部直线导轨6的滑动杆10，可调整台面1的高度位置，调整到位后，拧紧所有直线导杆6上的固定器11；

s2、松开所有直线导杆6上的固定器11，同时上升左侧或者右侧直线导轨6的滑动杆10，可调整台面1左侧或右侧的高度位置，使台面1形成左右倾斜姿态，调整到位后，拧紧直线导杆6上的固定器11；

s3、松开所有直线导杆6上的固定器11，同时上升前侧或者后侧直线导轨6的滑动杆10，可调整台面1前侧或后侧的高度位置，使台面1形成前后倾斜姿态，调整到位后，拧紧所有直线导杆6上的固定器11；

s4、松开所有直线导杆6上的固定器11，同时上升左前或者右后直线导轨6的滑动杆10，可调整台面1左前或右后的高度位置，使台面1形成左前和右后倾斜姿态，调整到位后，拧紧所有直线导杆6上的固定器11；

s5、松开所有直线导杆6上的固定器11，同时上升左后或者右前直线导轨6的滑动杆10，可调整台面1左后或右前的高度位置，使台面1形成左后和右前倾斜姿态，调整到位后，拧紧所有直线导杆6上的固定器11。

综上所述，本发明一种教学用可调姿讲台及其调姿方法具有以下特点：

调姿功能全面，可以实现台面所有姿态的调整，满足所有教师对讲台姿态的个性化需求，实现一台多用；

操作简单省力，直线导杆中的气弹簧可以平衡台面的重量，如同小汽车中后备箱的轻便操作一样；

制造经济性好，不论台面、支架、还是球铰结构，均采用最常用的工艺方法。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。