科氏加速度演示仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种科氏加速度演示仪，包括支架、传动模块和展示模块，传动模块安装在支架上，传动模块包括齿轮机构，上下开口圆筒状固定套，用于手摇的曲柄，内轴，圆筒状的外轴，传动轴和竖直轴，曲柄与传动轴的一端连接固定，传动轴的前后端各采用一个固定轴承通过螺纹连接方式固定在支架上；所述内轴通过轴承内接于外轴内，外轴再通过轴承固定连接在固定套内，且上端高于固定套的边缘，外轴的上端面设有至少四对用于连接展示模块和数据采集模块的螺纹孔；固定套处于竖直状态，通过固定式连接固定在支架上；其现象展示直观有趣，数据监测方便，其操作简单，模块拆装方便，可以携带到教室很好的帮助老师完成该部分的教学内容。
【专利说明】科氏加速度演示仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种科式加速度演示装置，具体说是主要应用于理论力学课堂的科氏加速度教学环节，帮助老师讲解该部分内容，同时也帮助同学消化吸收。它集科氏加速度现象展示和数据采集于一体，包括传动模块、现象展示模块和数据采集模块三部分组成，老师通过旋转手柄为整套装置提供动力，通过传动模块与不同的模块连接以实现不同的功能。
技术背景
[0002]科氏加速度是动点在旋转的动系上运动产生的一种加速度，其关系式为
^ = 2χωχΙ。生活中许多现象都是由科氏加速度引起的，例如火车南北行驶时左右轮受
力不同，炮弹发射时轨道出现偏离等。同时，科氏加速度是理论力学课程中一个重要且难懂的知识点。目前，几乎所有有关力学的教科书只是对科氏加速度进行数学推导得出一般结论，但是并不能使学生对其产生一个感性认识，这就增加了老师讲解的难度。因此，设计一种可辅助老师教学、帮助学生理解的科氏加速度教具在现在的教学活动中是十分必要的。
[0003]现在市场上的科氏加速度演示仪种类单一，虽能够模拟出科氏力的存在，但是其展示形式与科氏加速度的产生原理有较大的出入，其主要是对科氏加速度现象的一种展示，而并不能直观的讲解科氏 加速度的产生原理，所以其仍不能有效帮助老师讲解和同学学习。
[0004]科氏加速度展示教具的工作原理:科氏加速度是由动点在旋转的动系上运动产生的加速度。开始展示时，通过旋转手柄，带动动系圆盘旋转，此时四个指针在向心加速度的作用下沿径向由圆心指向外。然后按下曲柄运动按键使曲柄与动力系统连接，在曲柄旋转的同时，带动各自两个相反方向的滑块在轨道上做往复运动，此时作为动点的滑块和指针在旋转的动系上产生科氏加速度，由于指针的中心不在指针的旋转中心上而产生指针的偏转，进而利用四个不同的指针各自偏转的角度不同而产生的效果，从而解决了单一指针在动系高速旋转时产生的视觉误差以及看不清指针偏转的问题。在原理展示模块展示结束后，将现象展示模块固定在动系圆盘上，摇动手柄后，模拟地球在匀速旋转，上面的炮弹发射机构开始发射炮弹进而带动炮弹杆的偏转，傅科摆机构在科氏加速度的作用下产生角度的循环偏转，从而完成炮弹偏转现象模拟和傅科摆现象的模拟演示。
【发明内容】
[0005]针对上述科式加速度演示仪的不足，本发明公开了一种科氏加速度演示仪，科氏加速度演示仪是一种便携式课堂教具，主要应用于理论力学课堂的科氏加速度教学环节，帮助老师讲解该部分内容，同时也帮助同学消化吸收。它集科氏加速度现象展示和数据采集于一体，包括传动模块、现象展示模块和数据采集模块三部分组成，老师通过旋转手柄为整套装置提供动力，通过传动模块与不同的模块连接以实现不同的功能。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种科氏加速度演示仪，其特征在于:包括支架、传动模块和展示模块，传动模块安装在支架上，展示模块安装在传动模块的上端，传动模块包括齿轮机构，上下开口圆筒状固定套，用于手摇的曲柄，内轴，圆筒状的外轴，传动轴和竖直轴，曲柄与传动轴的一端连接固定，传动轴的前后端各米用一个固定轴承通过螺纹连接方式固定在支架上；所述内轴通过轴承内接于外轴内，外轴再通过轴承固定连接在固定套内，且上端高于固定套的边缘，外轴的上端面设有至少四对用于连接展示模块和数据采集模块的螺纹孔；固定套处于竖直状态，通过固定式连接固定在支架上；齿轮机构包括锥齿轮1、锥齿轮I1、锥齿轮II1、锥齿轮IV、圆形齿轮1、圆形齿轮II，锥齿轮I通过键固定连接在传动轴的前端位置，锥齿轮III通过键固定连接在传动轴的后端位置；所述锥齿轮II通过键连接在内轴的下端，与锥齿轮I啮合；所述竖直轴的上端采用固定轴承通过螺纹连接方式连接在固定套的外壁上，且内轴、外轴、传动轴和竖直轴的轴心处于同一竖直平面上，竖直轴的下端通过键连接固定锥齿轮IV。所述圆形齿轮I固定连接在内轴靠下端位置，所述圆形齿轮II固定连接在竖直轴靠下端位置，与圆形齿轮I处于同一水平面，且相互P齿合。传动模块运动时，内轴和外轴的方向相反。
[0007]所述展示模块包括双曲柄四滑块机构，用于双曲柄四滑块机构提供滑道的导轨的滑块机构和四个活动指针；所述双曲柄四滑块机构包括杆一、杆二、杆三、杆四、杆五、杆六，杆一的一端通过小型轴承与内轴的上端连接，杆一的另一端通过销钉依次从下至上连接杆二、杆三、杆四的一端，杆二、杆三的另一端为自由端，杆二、杆三的自由端设有通孔，分别通过连接杆各连接一个活动指针；杆四的另一端通过销钉依次自下而上连接杆五、杆六，杆五、杆六的另一端为自由端，杆五、杆六的自由端设有通孔，分别通过连接杆各连接一个活动指针；六根杆均为圆角的扁块状，杆一为主动杆，其长度小于杆二、杆三的长度，杆二、杆三为传动杆，杆四为传动杆，其长度小于杆五、杆六的长度。所述的滑块机构包括四根上端面均带有等距分布通孔的滑杆，分别配合在四根滑杆上的四个滑块和分别设在四个滑块的四个触碰式LED灯，每根滑杆的一端均通过一对螺杆从其上的通孔穿入与外轴上端面的一对螺纹孔配合紧固，且四根滑杆按角度等分分布；所述滑杆的横截面为矩形，其两侧各设有一条滑槽，滑槽与滑杆长度相同；四个滑块均为矩形牙嵌式，滑块两侧的契合牙与滑杆两侧的滑槽配合，让滑块在滑杆上前后滑动。所述杆二、杆三的自由端通过其上的连接杆各连接一个滑块，杆五、杆六的自由端通过其上的连接杆各连接一个滑块。内轴转动，杆一带动杆二、杆三、杆四运动，杆二、杆三带动其自由端的滑块运动，杆四传动杆五、杆六运动，杆五、杆六带动其自由端的滑块运动，由于六根杆的分层运动，避免曲柄在运动时与滑块的连杆产生干涉。
[0008]所述触碰式LED灯包括触控开关、扣式电池和LED灯，触控开关、扣式电池和LDE灯形成串联电路，两个触碰式LED相碰时，LED灯亮起。
[0009]在一些实施方式中，还包括数据采集模块，数据采集模块包括由支撑架连接构成的双杆滑轨，带有双孔且配合在滑轨上的滑块，连接在支撑架一端的角度调节机构，电路控制模块，滑块转速测试模块，滑块直线速度测试模块和倾角测试模块，数据采集模块在展示模块拆卸后通过螺钉穿过设在角度调节机构一侧连杆上的孔与在外轴的大转盘上面的螺纹孔上配合紧固。
[0010]电路控制模块包括控制电机的启停、正反转、测速模块、限位开关、相关传感器和角度调节机构，该装置的控制芯片为51单片机，其控制电机的正反转，对各传感器的数据进行采集和转换，输出需要的数据。[0011]滑块转速测试模块:由于该模块是固定在外轴的大转盘上面的，所以通过测量大装盘的转速就可以得到滑块的转速，这里利用光电码盘进行测速，通过测量某一段时间内码盘转过的角度就可以计算出转速。
[0012]滑块直线速度测试模块:该部分滑块的移动是由步进电机通过同步齿形带进行传动，带动滑块在滑轨上做直线运动，这样就可以通过测量电机的转速转化成滑块的线速度。由于滑块运动到一端时需要进行换向，所以在导轨两侧分别安装有接触开关，当滑块运动到某一端，触碰接触开关，就可以控制电机反转。
[0013]倾角测试模块:整个模块通过任意停机构支撑，角度可以随意调节，其内部为摩擦式棘轮机构，因此随意停具有单向自锁功能，当抬起后，很难落下，只有施加相应的力才能落下，这样就可以调节转速和直线速度的夹角，在随意停转轴处安装有量角器，可以读出此时的夹角。
[0014]本发明的有益效果是:(I)功能创新:能够同时进行现象展示和数据测量，可以从定性和定量两个角度学习科氏加速度。
[0015](2)结构创新:A设计了双曲柄四滑块机构，可以由一个轴带动四个滑块同时运动，互不干涉；内外轴差动传动，使结构更加紧凑模块化设计，现象展示模块和数据采集模块可单独拆装，操作方便。
[0016](3)应用前景:该科氏加速度演示仪体积较小，结构紧凑，价格便宜，具有现象展示和数据测量功能，具备产生原理展示和公式验证功能。其现象展示直观有趣，数据监测方便，其操作简单，模块拆装方便，可以携带到教室很好的帮助老师完成该部分的教学内容，因此该科氏加速度演示仪在理论力学课堂中可以发挥很大辅助作用，应用前景广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为支架、传动模块和展示模块结合的整体结构示意图；
[0018]图2为传动模块的结构示意图；
[0019]图3为展示模块的结构示意图；
[0020]图4为支架、传动模块和数据采集模块结合的整体结构示意图；
[0021]图5为滑块运动的原理简图。
【具体实施方式】
[0022]在本发明的一种实施例中，图1、图2中，科氏加速度演示仪，包括支架1、传动模块2和展示模块3，传动模块2安装在支架I上，展示模块3安装在传动模块2的上端，传动模块2包括齿轮机构，上下开口圆筒状固定套201，用于手摇的曲柄203，内轴204、圆筒状的外轴202、传动轴205和竖直轴206，曲柄203与传动轴205的一端连接固定，传动轴205的前后端各采用一个固定轴承5通过螺纹连接方式焊接在支架I上；所述内轴204通过轴承内接于外轴202内，外轴202再通过轴承固定连接在固定套201内，且上端高于固定套201的边缘，外轴202的上端面设有至少四对用于连接展示模块的螺纹孔；固定套201处于竖直状态，通过焊接固定在支架I上；齿轮机构包括锥齿轮1207、锥齿轮11208、锥齿轮111209、锥齿轮IV210、圆形齿轮1211、圆形齿轮11212，锥齿轮1207通过键固定连接在传动轴205的前端位置，锥齿轮ΠΙ209通过键固定连接在传动轴205的后端位置；所述锥齿轮II208通过键连接在内轴204的下端，与锥齿轮1207啮合；所述竖直轴206的上端采用固定轴承5通过螺纹连接方式连接在固定套201的外壁上，且内轴、外轴、传动轴和竖直轴的轴心处于同一竖直平面上，竖直轴的下端通过键连接固定锥齿轮IV210，与锥齿轮III209啮合。所述圆形齿轮1211固定连接在内轴204靠下端位置，所述圆形齿轮II212固定连接在竖直轴206靠下端位置,与圆形齿轮1211处于同一水平面,且相互卩齿合。传动模块运动时，内轴204和外轴201的方向相反。
[0023]图3中，所述展示模块包括双曲柄四滑块机构，用于双曲柄四滑块机构提供滑道的导轨的滑块机构和四个活动指针301 ;所述双曲柄四滑块机构包括杆一 301、杆二 303、杆三304、杆四305、杆五306、杆六307，杆一 301的一端通过小型轴承与内轴204的上端连接，杆一 301的另一端通过销钉依次从下至上连接杆二 303、杆三304、杆四305的一端，杆二303、杆三304的另一端为自由端，杆二 303、杆三304的自由端设有通孔，分别通过连接杆308各连接一个活动指针301 ;杆四305的另一端通过销钉依次自下而上连接杆五306、杆六307，杆五306、杆六307的另一端为自由端，杆五306、杆六307的自由端设有通孔，分别通过连接杆308各连接一个活动指针301 ;六根杆均为圆角的扁块状，杆一 301为主动杆，其长度小于杆二 303、杆三304的长度，杆二 303、杆三304为传动杆，杆四305为传动杆，其长度小于杆五306、杆六307的长度。所述的滑块机构包括四根上端面均带有等距分布通孔的滑杆310，分别配合在四根滑杆上的四个滑块309和分别设在四个滑块的四个触碰式LED灯，每根滑杆310的一端均通过一对螺杆从其上的通孔穿入与外轴上端面的一对螺纹孔配合紧固，且四根滑杆310按角度等分分布；所述滑杆的横截面为矩形，其两侧各设有一条滑槽311，滑槽311与滑杆长度相同；四个滑块均为矩形牙嵌式，滑块两侧的契合牙与滑杆两侧的滑槽311配合，让滑块在滑杆上前后滑动。所述杆二、杆三的自由端通过其上的连接杆各连接一个滑块，杆五、杆六的自由端通过其上的连接杆各连接一个滑块。内轴转动，杆一带动杆二、杆三、杆四运动，杆二、杆三带动其自由端的滑块运动，杆四传动杆五、杆六运动，杆五、杆六带动其自由端的滑块运动，由于六根杆的分层运动，避免曲柄在运动时与滑块的连杆产生干涉。
[0024]所述触碰式LED灯包括触控开关、扣式电池和LED灯，触控开关、扣式电池和LDE灯形成串联电路，两个触碰式LED相碰时，LED灯亮起。
[0025]在本发明的另一种实施例中，在图4中，本发明还包括数据采集模块，其包括由支撑架连接构成的双杆滑轨401，带有双孔且配合在滑轨上的滑块402，连接在支撑架一端的角度调节机构403，电路控制模块，滑块转速测试模块，滑块直线速度测试模块和倾角测试模块，数据采集模块在展示模块拆卸后通过螺钉穿过设在角度调节机构一侧连杆上的孔与在外轴的大转盘上面的螺纹孔上配合紧固。
[0026]电路控制模块包括控制电机的启停、正反转、测速模块、限位开关、相关传感器和角度调节机构，该装置的控制芯片为(51)单片机，其控制电机的正反转，对各传感器的数据进行采集和转换，输出需要的数据。
[0027]滑块转速测试模块:由于该模块是固定在大转盘上面的，所以通过测量大装盘的转速就可以得到滑块的转速，这里利用光电码盘进行测速，通过测量某一段时间内码盘转过的角度就可以计算出转速。
[0028]滑块直线速度测试模块:该部分滑块的移动是由步进电机通过同步齿形带进行传动，带动滑块在滑轨上做直线运动，这样就可以通过测量电机的转速转化成滑块的线速度。由于滑块运动到一端时需要进行换向，所以在导轨两侧分别安装有接触开关，当滑块运动到某一端，触碰接触开关，就可以控制电机反转。
[0029]倾角测试模块:整个模块通过任意停机构支撑,角度可以随意调节,其内部为摩擦式棘轮机构，因此随意停具有单向自锁功能，当抬起后，很难落下，只有施加相应的力才能落下，这样就可以调节转速和直线速度的夹角，在随意停转轴处安装有量角器，可以读出此时的夹角。
[0030]图1、图2中，图1传动模块的整体图，该模块主要是为整个装置提供动力，科氏加速的产生需要存在动系和动点，该模块能够模拟出动系和动点。传动由内外轴差动传动，夕卜轴与大转盘相接旋转产生动系，内轴与现象展示模块相连接时，带动双曲柄四滑块机构，把内轴的转动转换成为四个滑块的直线运动；当圆盘与数据采集模块相连接时，为其提供动系。系统由手柄提供动力，通过锥齿轮换向把水平转动转换成竖直转动。
[0031]传动模块:
[0032]传动模块的动力来源是通过手摇手柄来提供，由于手柄是在水平方向转动，而功能模块是在竖直方向，通过锥齿轮对运动进行换向，使水平转动变位竖直转动。为了通过一个输入得到两中转速，所以通过内外轴差动的方式来实现，及内外轴朝不同的方向旋转，就会产生相对运动。所以输入轴上面固定两对锥齿轮，内轴直接与其中一对锥齿轮相连，得到一种转速，另一对锥齿轮通过一对直齿轮，把动力从侧面传递到外轴，由于直齿轮对运动进行换向，所以内外轴朝不同的方向进行旋转。
[0033]现象展示模块:
[0034]该模块主要用来对科氏加速度现象进行展示，动点由滑块上的指针来模拟，通过曲柄滑块机构，使滑块在直线导轨上进行直线运动，该模块整体随大转盘一起旋转，产生动系，因此该模块有两个对外接口，一是导轨与大转盘的连接接口，二是曲柄与内轴的接口，这样，由传动模块传来的动力就会分别转换成为该模块的转动和滑动，根据科氏加速度的产生机理，此时指针就会因受到科氏力的作用而发生偏转。由于指针同时在旋转，所以会产生模糊，很难看清，所以设计双曲柄四滑块机构，使四个指针同时发生偏转，在指针上放有四个触碰式LED灯，这样由于每个指针受到的科氏力的大小和方向不同，所以触碰式LED灯就会产生两两碰头和分离的现象，触碰式LED灯设置成小鸟状，其头部放有LED灯，当小鸟碰头时，LED灯点亮，是现象更加直观有趣。
[0035]现象展示模块:
[0036](I)加速度分析
[0037]科氏加速度的产生是两种运动叠加的结果，一是动参考系的转动；二是动点相对于动参考系的运动，所以要产生科氏加速度就应作出这两种形式的运动即转动和相对运动。根据理论力学知识，动点的绝对加速度，为了对其进行简化以方便研究，我们将动点相对动系的运动抽象成直线运动，这样的值就为零，对其进行了简化，此外，动系的运动简化为匀速圆周运动，这样，动点的牵连运动只受离心力的作用，受到径向的加速度，在切向没有加速度，所以动点垂直径向的偏移就只是科氏力的作用。
[0038](2)设计思路
[0039]动系圆周运动的实现:动系是一个大圆盘,在大圆盘下面通过手柄旋转将动力传递到圆盘的旋转轴，从而实现动系的圆周运动；
[0040]往复直线运动的实现:利用曲柄滑块机构，通过旋转曲柄实现滑块的往复运动。利用速度合成定理求解出滑块的直线运动速度与曲柄的角速度的关系，通过运动仿真得到滑块的位移曲线和速度曲线:
[0041]为准确地展示科氏加速度，我们以小鸟和指针结合的方式进行展示。由于圆盘在作转动，如果只是一个指针在偏转，在圆盘旋转起来就很难分辨，所以我们设计了双曲柄四滑块机构，通过滑块上指针受的的科氏力驱动指针的偏转。
[0042]当曲柄旋转到与滑块轨道重合的地方时，曲柄继续旋转，带动图5的滑块3091和3093产生向下的线速度，滑块3092和3094产生向左的线速度，在整体固定在以角速度ω旋转的圆盘上时，各自产生的科氏加速度的方向如图5所示，在中间的某个位置，滑块3091和3094上的小鸟就会产生由分开到接触再到分开的“碰头”动作，同理，滑块3092和3093也会产生相同的动作。通过曲柄的持续旋转，就会不停看到“碰头”和分开的动作，便于人们观察科氏加速度的产生。
[0043]为了避免曲柄在运动时与滑块的连杆产生干涉，本装置模拟汽车多缸发动机的原理，将两个曲柄用曲轴连接，从而使连杆顺利地绕过旋转圆心。
[0044](3)有无科氏加速度的对照
[0045]首先进行无科氏加速度的对照试验，将滑块与圆盘锁止在一起，通过旋转手柄带动圆盘旋转，指针上的小鸟在向心加速度的作用下沿直径方向由圆心指向圆外。再者进行有科氏加速度的原理展示试验，通过旋转手柄带动圆盘和曲柄滑块机构运动，由于科氏力的作用，指针不再沿着直径方向而产生角度的偏转。为了解决在旋转的圆盘上指针模糊的问题，设计出由曲轴带动四个滑块同时运动的机构，通过四个小鸟碰头和分离的现象直观有趣的展不科氏加速度。
[0046]数据采集模块:
[0047]科氏加速度的计算公式为义=2&xL，为了能够证明该公式的正确性，该模块提供
数据采集功能，能够对滑块的转速ω、滑块的直线速度V、V与ω的夹角Θ以及滑块所受的科氏加速度a。进行测量，这样通过对多组数据进行分析就可以得到上面的公式，从而证明其正确性。该模块的转动是通过与大转盘相连得到，滑块的移动是通过电机带动，在轨道上做往复运动。同时该模块具有电路控制模块，包括控制电机的启停、正反转、测速模块、限位开关、相关传感器和角度调节机构等。
[0048]据采集模块的实现
[0049]从理论力学课程学习中，科氏加速度计算公式为义=2&xL，该模块就是通过测量
多组数据，对其进行分析总结，最终得到该结论。要想得到该结论，需要对以下参数进行测量，滑块的转速ω、滑块的直线速度V、V与ω的夹角Θ以及滑块所受的科氏加速度.[0050](I)滑块转速的测量
[0051]由于该模块是固定在大转盘上面的，所以通过测量大装盘的转速就可以得到滑块的转速，这里利用光电码盘进行测速，通过测量某一段时间内码盘转过的角度就可以计算出转速。
[0052](2)滑块直线速度的测量滑[0053]该部分滑块的移动是由步进电机通过同步齿形带进行传动，带动滑块在滑轨上做直线运动，这样就可以通过测量电机的转速转化成滑块的线速度。由于滑块运动到一端时需要进行换向，所以在导轨两侧分别安装有接触开关，当滑块运动到某一端，触碰接触开关，就可以控制电机反转。
[0054](3)控制电路
[0055]该装置的控制芯片为51单片机，其控制电机的正反转，对各传感器的数据进行采集和转换，输出需要的数据，
[0056](4)倾角测量
[0057]整个模块通过任意停机构支撑，角度可以随意调节，其内部为摩擦式棘轮机构，因此随意停具有单向自锁功能，当抬起后，很难落下，只有施加相应的力才能落下，这样就可以调节转速和直线速度的夹角，在随意停转轴处安装有量角器，可以读出此时的夹角。
【权利要求】
1.科氏加速度演示仪，其特征在于:包括支架(1)、传动模块(2)和展示模块(3)，传动模块(2)安装在支架(1)上，展示模块(3)安装在传动模块(2)的上端；传动模块(2)包括齿轮机构，上下开口圆筒状固定套(201 )，用于手摇的曲柄(203)，内轴(204)、圆筒状的外轴(202)、传动轴(205)和竖直轴(206)，曲柄(203)与传动轴(205)的一端连接固定，传动轴(205)的前后端各采用一个固定轴承(5)通过螺纹连接方式焊接在支架(1)上；所述内轴(204)通过轴承内接于外轴(202)内，外轴(202)再通过轴承固定连接在固定套(201)内，且上端高于固定套(201)的边缘，外轴(202)的上端面设有至少四对用于连接展示模块的螺纹孔；固定套(201)处于竖直状态，通过焊接固定在支架(1)上。
2.根据权利要求1所述的科氏加速度演示仪，其特征在于:齿轮机构包括锥齿轮I(207)、锥齿轮II (208)、锥齿轮III (209)、锥齿轮IV (210)、圆形齿轮I (211)、圆形齿轮II (212)，锥齿轮I (207)通过键固定连接在传动轴(205)的前端位置，锥齿轮III (209)通过键固定连接在传动轴(205)的后端位置；所述锥齿轮II (208)通过键连接在内轴(204)的下端，与锥齿轮I (207)啮合；所述竖直轴(206)的上端采用固定轴承(5)通过螺纹连接方式连接在固定套(201)的外壁上，且内轴、外轴、传动轴和竖直轴的轴心处于同一竖直平面上，竖直轴的下端通过键连接固定锥齿轮IV (210)，与锥齿轮III (209)啮合。
3.根据权利要求2所述的科氏加速度演示仪，其特征在于:所述圆形齿轮I(211)固定连接在内轴(204)靠下端位置,所述圆形齿轮II (212)固定连接在竖直轴(206)靠下端位置，与圆形齿轮I (211)处于同一水平面,且相互哨合；传动模块运动时，内轴(204)和外轴(201)的方向相反。
4.根据权利要求1所述的科氏加速度演示仪，其特征在于:所述展示模块(3)包括双曲柄四滑块机构，用于双曲柄四滑块机构提供滑道的导轨的滑块机构和四个活动指针(301);所述双曲柄四滑块机构包括杆一(301)、杆二(303)、杆三(304)、杆四(305)、杆五(306)、杆六(307)，杆一(301)的一 端通过小型轴承与内轴(204)的上端连接，杆一(301)的另一端通过销钉依次从下至上连接杆二( 303 )、杆三(304 )、杆四(305 )的一端，杆二( 303 )、杆三(304)的另一端为自由端，杆二(303)、杆三(304)的自由端设有通孔，分别通过连接杆(308)各连接一个活动指针(301);杆四(305)的另一端通过销钉依次自下而上连接杆五(306)、杆六(307)，杆五(306)、杆六(307)的另一端为自由端，杆五(306)、杆六(307)的自由端设有通孔，分别通过连接杆(308)各连接一个活动指针(301);六根杆均为圆角的扁块状，杆一(301)为主动杆，其长度小于杆二(303)、杆三(304)的长度，杆二(303)、杆三(304)为传动杆，杆四(305)为传动杆，其长度小于杆五(306)、杆六(307)的长度。
5.根据权利要求4所述的科氏加速度演示仪，其特征在于:所述的滑块机构包括四根上端面均带有等距分布通孔的滑杆(310)，分别配合在四根滑杆上的四个滑块(309)和分别设在四个滑块的四个触碰式LED灯，每根滑杆(310)的一端均通过一对螺杆从其上的通孔穿入与外轴上端面的一对螺纹孔配合紧固，且四根滑杆(310)按角度等分分布；所述滑杆的横截面为矩形，其两侧各设有一条滑槽(311)，滑槽(311)与滑杆长度相同。
6.根据权利要求5所述的科氏加速度演示仪，其特征在于:四个滑块均为矩形牙嵌式，滑块两侧的契合牙与滑杆两侧的滑槽(311)配合，让滑块在滑杆上前后滑动；所述杆二、杆三的自由端通过其上的连接杆各连接一个滑块，杆五、杆六的自由端通过其上的连接杆各连接一个滑块；内轴转动，杆一带动杆二、杆三、杆四运动，杆二、杆三带动其自由端的滑块运动，杆四传动杆五、杆六运动，杆五、杆六带动其自由端的滑块运动，由于六根杆的分层运动，避免曲柄在运动时与滑块的连杆产生干涉。
7.根据权利要求5所述的科氏加速度演示仪，其特征在于:所述触碰式LED灯包括触控开关、扣式电池和LED灯，触控开关、扣式电池和LDE灯形成串联电路，两个触碰式LED相碰时，LED灯亮起。
8.根据权利要求1所述的科氏加速度演示仪，其特征在于:还包括数据采集模块，其包括由支撑架连接构成的双杆滑轨(401)，带有双孔且配合在滑轨上的滑块(402)，连接在支撑架一端的角度调节机构(403)，电路控制模块，滑块转速测试模块，滑块直线速度测试模块和倾角测试模块，数据采集模块在展示模块拆卸后通过螺钉穿过设在角度调节机构一侧连杆上的孔与在外轴的大转盘上面的螺纹孔上配合紧固； 电路控制模块包括控制电机的控制芯片和角度调节机构，控制芯片为51单片机，其控制电机的正反转，对各传感器的数据进行采集和转换，输出需要的数据； 滑块转速测试模块利用光电码盘进行测速，通过测量一段时间内码盘转过的角度就可以计算出转速； 滑块直线速度测试模块通过测量电机的转速转化成滑块的线速度； 倾角测试模块的整个模块通过棘轮机构支撑，角度可以随意调节，调节转速和直线速度的夹角，在随意停转轴处安装有量角器，可测量出此时的夹角。
【文档编号】G09B23/10GK103943003SQ201410159446
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】王士涛, 王硕, 李建春, 阳斯, 邓春三, 彭阳 申请人:王士涛, 王硕, 李建春, 阳斯, 邓春三, 彭阳