一種科氏加速度與科氏慣性力演示儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種科氏加速度與科氏慣性力演示儀，由支撐裝置、動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置、控制裝置、透明護(hù)罩組成，透明護(hù)罩固裝于支撐裝置上，動(dòng)參系裝置固裝于透明罩內(nèi)支撐裝置上，動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置固裝于動(dòng)參系裝置上，控制裝置與動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置控制連接，所述動(dòng)參系裝置，由主電機(jī)、小支架、撓性聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、大支架、穩(wěn)固軸承、大圓盤(pán)、小圓盤(pán)組成，小支架、大支架同心固裝于支撐裝置上，主電機(jī)豎直固裝于小支架上，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于大支架上并與主電機(jī)傳動(dòng)連接，撓性聯(lián)軸器連接于主電機(jī)與傳動(dòng)軸之間，穩(wěn)固軸承設(shè)置于傳動(dòng)軸與大支架之間，大圓盤(pán)在上，小圓盤(pán)在下固裝于傳動(dòng)軸上部。演示形象直觀(guān)，創(chuàng)新性強(qiáng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種科氏加速度與科氏慣性力演示儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于物理力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，特別涉及一種科氏加速度與科氏慣性力演示儀。

【背景技術(shù)】
[0002]科氏加速度是由于動(dòng)參考系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，牽連運(yùn)動(dòng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)相互影響而產(chǎn)生的，科氏慣性力主要是由坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)與物體在動(dòng)坐標(biāo)系里的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的，科氏加速度和科氏慣性力都是比較抽象的概念，學(xué)生只通過(guò)理論學(xué)習(xí)很難理解。因此，教學(xué)中期望有能夠讓同學(xué)們真實(shí)形象的看出科氏加速度和科氏慣性力的存在、可以為理論力學(xué)、機(jī)械原理等學(xué)科的教學(xué)提供直觀(guān)明了的服務(wù)、提高教學(xué)質(zhì)量的科氏加速度與科氏慣性力演示儀。但是，以往教學(xué)中使用的科氏加速度與科氏慣性力演示儀，其結(jié)構(gòu)不盡完善，相關(guān)部件裝配困難，使用中穩(wěn)定性差，無(wú)保護(hù)裝置，放置、存放不方便，部件易受污染，特別是操控系統(tǒng)較為原始，一些主要數(shù)據(jù)缺乏量化，不便于觀(guān)察對(duì)比。針對(duì)以往技術(shù)的不足，我們團(tuán)隊(duì)研制了一種結(jié)構(gòu)較為完善，裝配連接科學(xué)巧妙，平衡穩(wěn)定性較好，觀(guān)察放置存放方便，數(shù)據(jù)得以量化，可形象、直觀(guān)演示科氏加速度與科氏慣性力的演示儀?？剖霞铀俣扰c科氏慣性力演示儀在天津市第五屆大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得二等獎(jiǎng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)較為完善、裝配連接科學(xué)巧妙、平衡穩(wěn)定性較好、觀(guān)察放置存放方便、數(shù)據(jù)得以量化、可形象、直觀(guān)演示科氏加速度與科氏慣性力的演示儀。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種科氏加速度與科氏慣性力演示儀，其特征在于:由支撐裝置、動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置、控制裝置、透明護(hù)罩組成，透明護(hù)罩固裝于支撐裝置上，動(dòng)參系裝置固裝于透明罩內(nèi)支撐裝置上，動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置固裝于動(dòng)參系裝置上，控制裝置與動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置控制連接，所述動(dòng)參系裝置，由主電機(jī)、小支架、撓性聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、大支架、穩(wěn)固軸承、大圓盤(pán)、小圓盤(pán)組成，小支架、大支架同心固裝于支撐裝置上，主電機(jī)豎直固裝于小支架上，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于大支架上并與主電機(jī)傳動(dòng)連接，撓性聯(lián)軸器連接于主電機(jī)與傳動(dòng)軸之間，穩(wěn)固軸承設(shè)置于傳動(dòng)軸與大支架之間，大圓盤(pán)在上，小圓盤(pán)在下固裝于傳動(dòng)軸上部。
[0006]而且，所述動(dòng)點(diǎn)裝置，由小電機(jī)、彈性聯(lián)軸器、皮帶輪、同步皮帶組成，小電機(jī)豎直對(duì)稱(chēng)固裝于大圓盤(pán)，彈性聯(lián)軸器、皮帶輪與小電機(jī)對(duì)應(yīng)依次連接于小電機(jī)輸出軸上，同步皮帶設(shè)置于皮帶輪上。
[0007]而且，所述穩(wěn)固軸承，包括雙列角接觸球軸承和推力球軸承，雙列角接觸球軸承在上、推力球軸承在下設(shè)置于傳動(dòng)軸與大支架之間。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0009]1.本實(shí)用新型科氏加速度與科氏慣性力演示儀設(shè)置有動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置，通過(guò)動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可形象直觀(guān)地演示科氏加速度與科氏慣性力的存在，使理論力學(xué)教學(xué)更加生動(dòng)形象。
[0010]2.本實(shí)用新型科氏加速度與科氏慣性力演示儀設(shè)置有控制裝置和測(cè)量裝置，可隨意控制動(dòng)參系裝置和動(dòng)點(diǎn)裝置運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向，動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度和科氏慣性力的大小得以量化，更加直觀(guān)、深刻地觀(guān)察和理解科氏加速度與科氏慣性力的大小、方向變化規(guī)律。
[0011]3.本實(shí)用新型科氏加速度與科氏慣性力演示儀設(shè)置有雙列角接觸球軸承和推力球軸承組合來(lái)承受徑向和軸向載荷，可使動(dòng)參系裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，避免左右晃動(dòng)、上下竄動(dòng)影響演示效果。
[0012]4.本實(shí)用新型科氏加速度與科氏慣性力演示儀設(shè)置有大小兩個(gè)圓盤(pán)，便于平衡安裝小電機(jī)，小圓盤(pán)上放有單片機(jī)、控制裝置等，大小圓盤(pán)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，防止繞線(xiàn)，而且使動(dòng)點(diǎn)裝置平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0013]5.本實(shí)用新型科氏加速度與科氏慣性力演示儀設(shè)置有透明護(hù)罩，既方便觀(guān)察、方便存放，又可防塵，保護(hù)內(nèi)部裝置不受污染。
[0014]6.本實(shí)用新型科氏加速度與科氏慣性力演示儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，具有結(jié)構(gòu)較為完善、裝配連接科學(xué)巧妙、平衡穩(wěn)定性較好、觀(guān)察放置存放方便、數(shù)據(jù)得以量化、可形象、直觀(guān)演示科氏加速度與科氏慣性力等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有較高創(chuàng)新性的科氏加速度與科氏慣性力演示儀。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖(不含透明護(hù)罩)；
[0016]圖2為圖1的右視圖；
[0017]圖3為圖1的俯視圖。
[0018]1-同步皮帶、2-彈性聯(lián)軸器、3-測(cè)力裝置、4-小電機(jī)、5-雙列角接觸球軸承、6-推力球軸承、7-撓性聯(lián)軸器、8-主電機(jī)、9-支撐裝置、10-大支架、11-小支架、12-傳動(dòng)軸、13-小圓盤(pán)、14-大圓盤(pán)、15-皮帶輪。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020]一種科氏加速度與科氏慣性力演示儀，由支撐裝置9、動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置3、控制裝置、透明護(hù)罩(圖中未顯示)組成，透明護(hù)罩固裝于支撐裝置上，動(dòng)參系裝置固裝于透明罩內(nèi)支撐裝置上，動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置固裝于動(dòng)參系裝置上，控制裝置分別與動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置控制連接。動(dòng)參系裝置，由主電機(jī)8、小支架11、撓性聯(lián)軸器7、傳動(dòng)軸12、大支架10、穩(wěn)固軸承、大圓盤(pán)14、小圓盤(pán)13組成，小支架、大支架同心固裝于支撐裝置上，主電機(jī)豎直固裝于大支架上，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于大支架上并與主電機(jī)傳動(dòng)連接，撓性聯(lián)軸器連接于電機(jī)與傳動(dòng)軸之間，穩(wěn)固軸承設(shè)置于傳動(dòng)軸與支架之間，大圓盤(pán)在上，小圓盤(pán)在下固裝于傳動(dòng)軸上部。
[0021]動(dòng)點(diǎn)裝置，由小電機(jī)4、彈性聯(lián)軸器2、皮帶輪15、同步皮帶I組成，小電機(jī)豎直對(duì)稱(chēng)固裝于大圓盤(pán)上，皮帶輪與小電機(jī)對(duì)應(yīng)依次連接于小電機(jī)輸出軸上，同步皮帶設(shè)置于皮帶輪上。
[0022]穩(wěn)固軸承，包括雙列角接觸球軸承5和推力球軸承6，雙列角接觸球軸承在上，推力球軸承在下設(shè)置于傳動(dòng)軸與大支架之間；雙列角接觸球軸承和推力球軸承組合來(lái)承受徑向和軸向載荷，保證動(dòng)參系裝置運(yùn)作穩(wěn)定，避免傳動(dòng)軸晃動(dòng)和竄動(dòng)影響演示效果。
[0023]控制裝置為一 PLC控制器，可遙控開(kāi)啟和關(guān)閉電機(jī)，通過(guò)有線(xiàn)調(diào)速模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)。通過(guò)LM298驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)采用AT89C51單片機(jī)編程與無(wú)線(xiàn)調(diào)速模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)，從而觀(guān)察到皮帶兩直線(xiàn)部分向中間靠攏或分開(kāi)，得出科氏加速度存在的現(xiàn)象。演示儀中的電動(dòng)機(jī)均采用紅外對(duì)管傳感器和在電機(jī)上安裝碼盤(pán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的檢測(cè)并且通過(guò)數(shù)碼管顯示在顯示盤(pán)上面?？剖蠎T性力和轉(zhuǎn)速的大小可以直接顯示在數(shù)碼顯示管上，科氏慣性力范圍為:0?999999N，轉(zhuǎn)速范圍為:0 ?9999r/min。
[0024]本實(shí)用新型的演示方法:
[0025]利用科氏加速度與科氏慣性力演示儀演示方法:
[0026]1.啟動(dòng)主電機(jī),主電機(jī)帶動(dòng)撓性聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、大圓盤(pán)、小圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)置于大小圓盤(pán)上的動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)觀(guān)察動(dòng)點(diǎn)裝置的同步皮帶，沒(méi)有向外分開(kāi)和向內(nèi)合攏現(xiàn)象，說(shuō)明只有動(dòng)參系的轉(zhuǎn)動(dòng)而沒(méi)有動(dòng)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)沒(méi)有科氏慣性力產(chǎn)生。
[0027]2.關(guān)閉主電機(jī)，啟動(dòng)小電機(jī)，小電機(jī)帶動(dòng)彈性聯(lián)軸器、皮帶輪和設(shè)置于皮帶輪上的同步皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，觀(guān)察動(dòng)點(diǎn)裝置的同步皮帶，同步皮帶作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有向外分開(kāi)和向內(nèi)合攏現(xiàn)象；通過(guò)控制裝置改變小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速，此時(shí)再觀(guān)察動(dòng)點(diǎn)裝置的同步皮帶，同樣，同步皮帶作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有向外分開(kāi)和向內(nèi)合攏現(xiàn)象。說(shuō)明只有動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有動(dòng)參系的轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣也沒(méi)有科氏慣性力產(chǎn)生。
[0028]3.同時(shí)啟動(dòng)主電機(jī)和小電機(jī)并反復(fù)改變小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)觀(guān)察動(dòng)點(diǎn)裝置的同步皮帶，其現(xiàn)象為同步皮帶的兩段直線(xiàn)部分向中間靠攏或分開(kāi)。說(shuō)明由于動(dòng)參系的轉(zhuǎn)動(dòng)和動(dòng)點(diǎn)在動(dòng)參系上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了科氏慣性力；同時(shí)說(shuō)明，動(dòng)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)參系的運(yùn)動(dòng)方向相同和相反時(shí)，科氏慣性力方向不同。
[0029]4.同時(shí)啟動(dòng)主電機(jī)和小電機(jī)并分別反復(fù)改變主電機(jī)、小電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，此時(shí)觀(guān)察動(dòng)點(diǎn)裝置的同步皮帶，其現(xiàn)象為同步皮帶的兩段直線(xiàn)部分向中間靠攏或分開(kāi)的幅度隨動(dòng)參系和動(dòng)點(diǎn)相對(duì)速度的變化而變化。說(shuō)明，科氏慣性力的大小與動(dòng)參系和動(dòng)點(diǎn)相對(duì)速度有關(guān)。
[0030]盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)了本實(shí)用新型的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本實(shí)用新型的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種科氏加速度與科氏慣性力演示儀，其特征在于:由支撐裝置、動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置、控制裝置、透明護(hù)罩組成，透明護(hù)罩固裝于支撐裝置上，動(dòng)參系裝置固裝于透明罩內(nèi)支撐裝置上，動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置固裝于動(dòng)參系裝置上，控制裝置與動(dòng)參系裝置、動(dòng)點(diǎn)裝置、測(cè)力裝置控制連接，所述動(dòng)參系裝置，由主電機(jī)、小支架、撓性聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、大支架、穩(wěn)固軸承、大圓盤(pán)、小圓盤(pán)組成，小支架、大支架同心固裝于支撐裝置上，主電機(jī)豎直固裝于小支架上，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于大支架上并與主電機(jī)傳動(dòng)連接，撓性聯(lián)軸器連接于主電機(jī)與傳動(dòng)軸之間，穩(wěn)固軸承設(shè)置于傳動(dòng)軸與大支架之間，大圓盤(pán)在上，小圓盤(pán)在下固裝于傳動(dòng)軸上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科氏加速度與科氏慣性力演示儀，其特征在于:所述動(dòng)點(diǎn)裝置，由小電機(jī)、彈性聯(lián)軸器、皮帶輪、同步皮帶組成，小電機(jī)豎直對(duì)稱(chēng)固裝于大圓盤(pán)和小圓盤(pán)上，彈性聯(lián)軸器、皮帶輪與小電機(jī)對(duì)應(yīng)依次連接于小電機(jī)輸出軸上，同步皮帶設(shè)置于皮帶輪上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科氏加速度與科氏慣性力演示儀，其特征在于:所述穩(wěn)固軸承，包括雙列角接觸球軸承和推力球軸承，雙列角接觸球軸承在上、推力球軸承在下設(shè)置于傳動(dòng)軸與大支架之間。
【文檔編號(hào)】G09B23/10GK204166759SQ201420605822
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】孫建軍, 王麗, 郝祥兵, 徐帥, 張蒙蒙, 陳貴蘋(píng) 申請(qǐng)人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)