一種多面體球棍模型的製作方法

2023-12-04 12:04:01 1

本發明涉及一種教學用品，特別是一種球棍模型。

背景技術：

球棍模型，是一種空間填充模型，用來表現化學分子的三維空間分布。最早的球棒分子模型是由德國化學家奧古斯特·威廉·馮·霍夫曼(augustwilhelmvonhofmann)所作，目的是用來講課。傳統的球棍模型中，由於空間結構模型中原子和原子之間複雜的鍵角和鍵長問題的存在，導致代表連接鍵的連接杆和代表原子的球形體並不能任意組裝以得到使用者想要表達的空間結構，同時不同鍵角問題的存在也增大了球形體表面上凹槽位置確定的難度。

因此，設計一種能夠同時解決空間結構模型中複雜鍵角和鍵長問題、能夠任意組裝和拆卸的球棍模型是本發明亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種能夠任意組裝以得到使用者想要表達的空間結構，同時能夠降低球形體表面上凹槽位置確定的難度的多面體球棍模型。

本發明包括空間結構模型中代表原子的多種幾何模型多面體以及連接這些原子的代表連接鍵的不同長度的圓柱形連接杆，其中，幾何模型多面體包括由全等正多邊形組成的正多面體、由兩種或兩種以上正多邊形組成的半正多面體以及由其他多邊形構成的多面體，所述多面體為空心多面體，其實體部分的厚度要滿足連接杆插入連接時的穩定性，在每個面的中心位置均設有直徑、深度相同的圓孔槽，圓孔槽面積小於多面體上每個多邊形的面積，圓孔槽的直徑與圓柱形連接杆端部直徑相吻合，使得連接杆端部能夠插入多面體每個面上的圓孔槽；

所述連接杆中間部分直徑大於連接杆兩端部的直徑，即連接杆中間部分的直徑大於多面體上每個圓孔槽的直徑，形成限位面，以便限制連接杆插入圓孔槽的深度，保證兩原子之間的長度一致，連接杆兩端部的長度小於圓孔槽的深度，且連接杆端部直徑能夠滿足拼接空間模型時的強度；

所述各種多面體及連接杆均可採用不同顏色的材料，以區分不同的多面體以及不同長度的連接杆。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

利用各種多面體作為球桿模型的原子，然後通過研究各個面之間的角度，不僅解決了結構模型中各原子之間複雜的角度問題，而且美觀，方便設計，可操作性強，同時解決了傳統球棍模型中球形體圓孔槽定位困難的問題，能夠更迅速、更準確組裝想要的空間結構模型。

附圖說明

圖1是本發明的示意簡圖；

圖2是本發明連接杆的結構示意圖；

圖3是本發明正多面體結構示意圖；

圖4是本發明半正多面體結構示意圖。

圖中多面體面與面之間夾角關係如下：

正多面體：

①正四面體：由4個正三角形組成，相鄰正三角形間的夾角為70.53°；

②正六面體：由6個正四邊形組成，相鄰正四邊形間的夾角為90°；

③正八面體：由8個正三角形組成，相鄰正三角形間的夾角為109.47°；

④正十二面體：由12個正五邊形組成，相鄰正五邊形的夾角為116.56°；

⑤正二十面體：由20個正三角形組成，相鄰正三角形的夾角為：138.19°。

半正多面體：

①截半立方體：由6個正方形+8個正三角形組成，正方形與正三角形間的夾角為109.47°；

②截半二十面體：由12個正五邊形+20個正三角形組成，正五邊形與正三角形夾角142.62°；

③截角十二面體：由12個正十邊形+20個正三角形組成，正十邊形與正三角形間夾角為142.62°，正十邊形與正十邊形夾角為116.56°；

④小斜方截半立方體：由18個正方形+8個正三角形組成，正方形與三角形間夾角為：125.26°，正方形與正方形間夾角為：135°；

⑤截角四面體：由4個正六邊形+4個正三角形組成，正六邊形與正三角形間夾角為：109.47°，正六邊形間夾角為：70.52°；

⑥截角八面體：由8個正八邊形+6個正方形組成，正八邊形與正方形夾角為125.26°；

⑦大斜方截半立方體：由6個正八邊形+8個正六邊形+12個正四邊形組成，正正八邊形與正六邊形、正四邊形夾角分別為125.26°、135°，正六邊形與正四邊形夾角144.73°；

⑧小斜方截半十二面體：由12個正五邊形+30個正方形+20個正三角形組成，正五邊形與正方形、正三角形間夾角分別為：148.28°、142.62°，正方形與正三角形間夾角為：159.09°；

⑨截角立方體：由6個正八面形+8個正三角形組成，正八面形與正三角形間夾角為125.26°；

⑩截角二十面體：由20個正六邊形+12個正五邊形組成，正六邊形與正五邊形間夾角為142.62°；

大斜方截半十二面體：由12個正十邊形+20個正六邊形+20個正方形組成，正十邊形與正六邊形、正方形面間夾角分別為：142.62°、148.28°，正六邊形、正方形夾角為159.09°；

扭稜立方體：由6個正方形+32個正三角形組成，正方形與正三角形、正三角形與正三角形之間的夾角分別為142.98°、153.23°；

扭稜十二面體：由80個正三角形+12個正五邊形組成，正五邊形與正三角形、正三角形與正三角形之間的夾角分別為152.93°、164.18°。

具體實施方式

在圖1、圖2、圖3和圖4所示的多面體球棍模型示意圖中，幾何模型多面體1包括由全等正多邊形組成的正多面體、由兩種或兩種以上正多邊形組成的半正多面體以及由其他多邊形構成的多面體，所述多面體為空心多面體，其實體部分的厚度要滿足連接杆插入連接時的穩定性，在每個面的中心位置均設有直徑、深度相同的圓孔槽2，圓孔槽面積小於多面體上每個多邊形的面積，圓孔槽的直徑與圓柱形連接杆3端部直徑相吻合，使得連接杆端部能夠插入多面體每個面上的圓孔槽；所述連接杆為不同長度的圓柱形連接杆，其中間部分直徑大於連接杆兩端部4的直徑，即連接杆中間部分的直徑大於多面體上每個圓孔槽的直徑，形成限位面5，以便限制連接杆插入圓孔槽的深度，保證兩原子之間的長度一致，連接杆兩端部的長度小於圓孔槽的深度，且連接杆端部直徑能夠滿足拼接空間模型時的強度；

所述各種多面體及連接杆均可採用不同顏色的材料，以區分不同的多面體以及不同長度的連接杆。