智力玩具魔星制造技术

一种智力玩具魔星，系一种组合块玩具，包括作为旋转中心的基座球体及其从球心沿径向处伸的十二根旋转轴，在十二根旋转轴上分别置有十二个形状相同的自转块，其间并配有总数为三十个形状相同的换位块，从而形成一个星状多面体，当在该换位块的四面体形的三角形面上着上色彩后，可形成无数种的变化组合，而且其变换规则简单、易懂易记。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及玩具，尤指一种组合块玩具。现有的用手拧动变换出无数种颜色组合的智力玩具，最有代表性的即是由匈牙利人专利技术的魔方。魔方是由二十六个小立方形的换位块和一个有六根互相垂直的轴的旋转中心组成的一个大立方块，大立方块的六个面呈六种不同的颜色。大立方块的每个面上的九个小立方块可在手的拧动下一起绕旋转中心上的一根轴旋转，形成小立方块间位置的变换。通过小立方块间位置变换，魔方可构成4.32520032744×1019种不同的颜色组合。魔方以其引人探究的独特魅力，曾风行于世界各地，在玩具史上有其突出的地位。但要将一个颜色被混杂了的魔方调整到六个面都是单色，对于不知其中诀窍的人只能是徒费心机而已，当时还曾有许多因沉迷魔方而导致身心伤害的报道。因为魔方的复原过于烦琐复杂，缺少直观性，掌握了方法之后也容易遗忘，所以它虽说是一种智力玩具，但对于一般人，特别是对于少年儿童，其提高智力的功效是有疑问的。再加上魔方几乎只有打乱了复原这一种游戏，游戏者很少有发挥的余地，提不起游戏者持久的兴趣。基于以上原因，社会上对魔方的热情逐渐消退，所以它的流行时间较短。本技术的目的，是提供一种用手拧动可变换出具有不同颜色的无数种组合的智力玩具魔星，其变换规则简单、直观、易懂易记。为实现上述目的，本技术智力玩具魔星，呈星状多面体，系由在一正二十面体的每个等边三角形面上向内去掉一个以该面为底的正三棱锥后所形成，其特征是，该玩具魔星包括一旋转中心，包括一球心在该正二十面体中心的基座球体，以及从该球体球心分别沿径向指向该正二十面体顶点的十二根旋转轴；十二个形状相同的自转块，每个自转块由一正五棱台形部分及其下部的延伸部分组成，其中，延伸部分由五个侧凹回旋面和一个底凹球面所围成，该凹球面的球心和球半径与基座球体的球心和球半径相同，另外，该自转块中央设有一贯通的轴孔，其顶端扩大形成一沉孔，其内并有一固定装置将该自转块与旋转轴紧固；三十个形状相同的换位块，每个换位块左右、前后对称，由一四面体形部分及其下部的延伸部分组成，其中，延伸部分由二个侧凸回旋面，二个侧凹回旋面及一个底凹球面所围成，该凹球面的球心和球半径与基座球体的球心和球半径相同，另外，换位块的凸回旋面与自转块的凹回旋面相互贴合，使该魔星的每个自转块都与其相邻的五个换位块通过回旋曲面而相互啮合，并且在该四面体形的三角形面上着有色彩。另据本技术的实施例，魔星的基座球体的半径小于该正二十面体边长的0.5352倍；该旋转轴的轴端至基座球体中心的距离小于正二十面体边长的0.951倍；该旋转轴为圆柱形、锥形或阶梯形；该固定装置包括在每个旋转轴端形成的螺纹，其上所套的压缩弹簧以及旋于该螺纹上的螺帽；该自转块上的凹回旋面及换位块上的凹回旋面均以旋转中心上的旋转轴为回旋轴。以下结合附图，对本技术作进一步的描述附图说明图1是本技术魔星的外形轴测图。图2是用手拧动魔星的示意图。图3是本技术魔星的旋转中心的轴测图。图4是本技术魔星的带有五棱台体的自转块的正视图。图5是本技术魔星的带有五棱台体的自转块的仰视图。图6是本技术魔星的带有四面体的换位块的正视图。图7是本技术魔星的带有四面体的换位块的左视图。图8是本技术魔星的带有四面体的换位块的仰视图。图9是本技术魔星的内部构造和装配示意图。图10是图9部分细节的放大图。图11是本技术魔星的一个设色实例的示意图。请阅图1，这里是一个装配好的魔星的外形，它是由一个正二十面体演变而成的星状立体，是在这个边长AB的长度为a的正二十面体的每个等边三角形面上，例如图中的△ABC、△ABF等，向内去掉一个以这个面为底、侧棱AH、BH、CH等的长度为 的正三棱锥后所得到的一个星状多面体。这一星状多面体的表面可以看到有十二个立体的五角星。所谓立体五角星，用严格的几何学语言来描述，就是一个以正五角星为底的正棱锥。例如以正五角星BDFCE为底，以A为锥顶点的正棱锥，即是一个立体五角星。图中四面体ABGH是上述以A为锥顶点的立体五角星的一个角，同时又是以B为锥顶点的立体五角星的一个角。在星状多面体的表面上有这样的四面体ABGH、AFGK等共有三十个，它们中的每一个都是两个相邻立体五角星的共有的角。为了对魔星外形作一个更确切的描述，我们把魔星的中心点记作O，将O作为一个三维直角坐标系的原点，那么在一个适当选择的三维直角坐标系中，图1中的正二十面体的十二个顶点A、B、C、D……等的坐标为A(0，0.5a，0.809a)，A′(0，-0.5a，-0.809a)，B(0.809a，0，0.5a)，B′(-0.809a，0，-0.5a)，C(0.5a，0.809a，0)，C′(-0.5a，-0.809a，0)，D(-0.5a，0.809a，0)，D′(0.5a，-0.809a，0)，E(-0.809a，0，0.5a)，E′(0.809a，0，F(0，-0.5a，0.809a)，F′(0，0.5a，-0.809a)，式中 。A′、B′……等是A、B……等关于中心O的对称点，即三个坐标都乘上-1所得到的点。这些点称为魔星的“凸顶点”。这个正二十面体每个面上向内陷入的锥形的顶点G、H、I……等的坐标为G(0.191a，0，0.5a)，H(0.309a，0.309a，0.309a)，I(0，0.5a，0.191a)，J(-0.309a，0.309a，0.309a)，K(-0.191a，0，0.5a)，L(-0.309a，-0.309a，0.309a)，M(0，-0.5a，0.191a)，N(0.309a，-0.309a，0.309a)，P(0.5a，-0.191a，0)，Q(0.5a，0.191a，0)，其中I、J、L、M、P、Q这六个点在图中被遮蔽，另有G′、H′、I′……等十个点是G、H、I……等十个点关于坐标原点O的对称点。它们是魔星的“凹顶点”。请阅图2，魔星的每个立体五角星上的五个四面体形的角，可在手的拧动下一起绕旋转中心上的一根轴旋转，形成四面体形的角之间的位置变换。在这些四面体角上绘上不同的颜色、图案时，这种位置变换可使魔星表面构成无数种不同的颜色组成。由于每个四面体角都是两个相邻立体五角星上的角，它可随一个立体五角星旋转，也可绕另一个立体五角星旋转，通过数次拧转，它可以到达魔星上的任何一个四面体角的位置上，因此我们将魔星上立体五角星的四面体形的角及与这个四面体联为一体的其余必要部分组成的固体构件，称为魔星的换位块。每个魔星有一个旋转中心。见图3，旋转中心由一个基座31和十二根同样形状和长度的轴A、B、C、……等组成。基座31是一个球状体，球状基座的球半径b应小于0.5352a，例如b＝0.3a。十二根轴固定在基座31上，轴不允许因旋转或牵拉而从基座上脱落。十二根轴的中心线交汇于同一个点上，这交汇点即是球状基座31的球心。这十二根轴的中心线从基座的中心点指向空间的射线方向，与一个正二十面体从它的中心指向它的十二个顶点的十二根射线的方向一致。如以基座的中心点O为坐标原点，作一个适当的三维直角坐标系，那么这十二根轴A、B、C、……的中心线的空间指向可用十二个三维向量 来表示。这十二个向量恰好都分别在(X，Y)、(Y，Z)、(Z，X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智力玩具魔星，呈星状多面体，系由在一正二十面体的每个等边三角形面上向内去掉一个以该面为底的正三棱锥后所形成，其特征是，该玩具魔星包括：一旋转中心，包括一球心在该正二十面体中心的基座球体，以及从该球体球心分别沿径向指向该正二十面体顶点 的十二根旋转轴；十二个形状相同的自转块，每个自转块由一正五棱台形部分及其下部的延伸部分组成，其中，延伸部分由五个侧凹回旋面和一个底凹球面所围成，该凹球面的球心和球半径与基座球体的球心和球半径相同，另外，该自转块中央设有一贯通的轴孔，其顶 端扩大形成一沉孔，其内并有一固定装置将该自转块与旋转轴紧固；三十个形状相同的换位块，每个换位块左右、前后对称，由一四面体形部分及其下部的延伸部分组成，其中，延伸部分由二个侧凸回旋面，二个侧凹回旋面及一个底凹球面所围成，该凹球面的球心和球 半径与基座球体的球心和球半径相同，另外，换位块的凸回旋面与自转块的凹回旋面相互贴合，使该魔星的每个自转块都与其相邻的五个换位块通过回旋曲面而相互啮合，并且在该四面体形的三角形面上着有色彩。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙松茂，
申请(专利权)人：孙松茂，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]