多功能理论力学教具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种多功能理论力学教具，包括：齿轮组，设置有大齿轮、中间齿轮及小齿轮，所述大齿轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述小齿轮啮合；机架，设置在所述机架上的轴承座与所述齿轮组通过连接轴相连；摇杆机构，设置有摇杆、滑块、曲柄及连杆滑块，所述摇杆的下端与所述机架连接，其上端套装在所述连杆滑块的连杆端，所述连杆滑块的滑块端套装在所述机架上，所述滑块套装在所述摇杆上并与所述曲柄连接，所述曲柄与所述大齿轮的连接轴固连，所述曲柄随所述连接轴的旋转而旋转；上位机，实现整个装置和教室多媒体下结合。本实用新型通过所述齿轮组的传动演示了轮系实现整个装置的运动特性图形在教室多媒体下动态显示。
【专利说明】多功能理论力学教具
【技术领域】
[0001]本发明涉及教学演示领域，更具体而言，涉及一种多功能理论力学教具。
【背景技术】
[0002]许多同学们在理论力学的学习过程中都遇到了各种各样的问题，例如轮系的传动、机构的急回特性及运动学的学习中对速度合成分解、加速度合成分解、运动合成分解难以全面理解，特别对科氏加速度相关知识点更是不能理解。
[0003]目前，理论力学教具大多结构简单，功能单一，操作与作用方式都比较传统，并且未与多媒体系统连接。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决现有技术中存在的问题之一。
[0005]为此，本发明一方面的目的在于提供一种可以演示多种理论力学知识点的多功能理论力学教具。
[0006]为实现上述目的，本发明一方面的实施例提供了一种多功能理论力学教具，包括:齿轮组，设置有大齿轮、中间齿轮及小齿轮，所述大齿轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述小齿轮啮合；机架，设置在所述机架上的轴承座与所述齿轮组通过连接轴相连，所述轴承座支撑所述齿轮组；摇杆机构，设置有摇杆、滑块、曲柄及连杆滑块，所述摇杆的下端与所述机架连接，其上端套装在所述连杆滑块的连杆端，所述连杆滑块的滑块端套装在所述机架上，所述滑块套装在所述摇杆上并与所述曲柄连接，所述曲柄与所述大齿轮的连接轴固连，所述曲柄随所述连接轴的转动而转动；上位机，实现整个装置的运动特性图形在教室多媒体下动态显不。
[0007]进一步的，所述机架设置有底板、设置在所述底板上端的底座及U形立柱、与所述底座连接的支架及与所述支架连接的横架。
[0008]进一步的，所述连杆滑块的滑块端套装在所述横架上。
[0009]进一步的，所述摇杆下端与所述U形立柱连接。
[0010]进一步的，所述摇杆下端与所述U形立柱的连接处设置有角位移传感器，所述角位移传感器感应所述摇杆转动的角位移并上传给所述上位机。
[0011 ] 在本实施例中，上位机中的程序利用所述摇杆的角位移变量再结合所述大齿轮轴心到所述摇杆旋转中心的垂直距离和所述曲柄的长度尺寸计算下方所述滑块的速度(包括了牵连速度、相对速度及绝对速度)、加速度(包括了科氏加速度、牵连加速度、相对加速度及绝对加速度)、位移、及速度和加速度与空间水平线的方向夹角，由此在上位机界面上显示由平行四边形定则确定的速度与加速度的合成与分解动态图形。
[0012]同时，在本实施例中，通过所述齿轮组的传动演示了轮系的传动，通过所述大齿轮的转动带动所述摇杆机构演示了机构的急回特性。
[0013]本发明上述实施例提供的多功能理论力学教具还具有如下附加技术特征。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述滑块及所述连杆滑块的滑块端均涂有颜色。
[0015]本实施例中，对所述滑块及所述连杆滑块的滑块端涂上颜色的技术手段，达到了更加方便和直观的观察到所述滑块及所述连杆滑块的滑块端的运动轨迹。
[0016]综上所述，本发明有益效果在于，提供的一种多功能理论力学教具，通过所述齿轮组的传动演示了轮系的传动，通过所述大齿轮的转动带动所述摇杆机构演示了机构的急回特性，整个装置通过上位机，实现整个装置的运动特性图形在教室多媒体下动态显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0018]图1是本发明一个实施例所述的多功能理论力学教具的主视结构示意图。
[0019]其中图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为:
[0020]I底板，2螺钉，3小齿轮，4轴承座I，5轴承座II，6U形立柱，7大齿轮，8底座，9连杆滑块，10摇杆，11滑块，12曲柄，13横架，14中间齿轮，15销。
【具体实施方式】
[0021]为了能够更清楚的理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
[0022]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0023]图1是本发明一个实施例所述的多功能理论力学教具的主视结构示意图。
[0024]本发明提供了本发明一方面的实施例提供了一种多功能理论力学教具，包括:
[0025]齿轮组，设置有大齿轮11、中间齿轮12及小齿轮13，所述大齿轮11与所述中间齿轮12啮合，所述中间齿轮12与所述小齿轮13啮合；
[0026]机架，设置有底板21、设置在所述底板21上端的底座22及U形立柱23、与所述底座22连接的支架24及与所述支架24连接的横架25，设置在所述机架上的轴承座4与所述齿轮组通过连接轴3相连，所述轴承座4支撑所述齿轮组；
[0027]摇杆机构，设置有摇杆51、滑块52、曲柄53及连杆滑块54，所述摇杆下端511与所述U形立柱23连接，所述摇杆上端512套装在所述连杆滑块的连杆端541，所述连杆滑块的滑块端542套装在所述横架25上，所述滑块52套装在所述摇杆51上并与所述曲柄53连接，所述曲柄53与所述大齿轮11的连接轴3固连，所述曲柄53随所述连接轴3的转动而转动；
[0028]上位机，实现整个装置的运动特性图形在教室多媒体下动态显示。
[0029]所述摇杆下端511与所述U形立柱23的连接处设置有角位移传感器，所述角位移传感器感应所述摇杆51转动的角位移并上传给上位机。
[0030]在本实施例中，上位机上有该机构的控制按钮:开始、暂停和结束；所述上位机中的程序利用所述摇杆10的角位移变量再结合所述大齿轮7轴心到所述摇杆10旋转中心的垂直距离和所述曲柄12的长度尺寸计算下方所述滑块11的速度(包括了牵连速度、相对速度及绝对速度)、加速度(包括了科氏加速度、牵连加速度、相对加速度及绝对加速度)、位移、及速度和加速度与空间水平线的方向夹角，由此在上位机界面上显示由平行四边形定则确定的速度与加速度的合成与分解动态图形。
[0031]本实施例中，通过所述齿轮组的传动演示了轮系的传动，通过所述大齿轮11的转动带动所述摇杆机构演示了机构的急回特性。
[0032]本发明上述实施例提供的多功能理论力学教具还具有如下附加技术特征。
[0033]根据本发明的一个实施例，所述滑块52及所述连杆滑块的滑块端542均涂有颜色。
[0034]本实施例中，对所述滑块52及所述连杆滑块的滑块端542涂上颜色的技术手段，达到了更加方便和直观的观察到所述滑块52及所述连杆滑块的滑块端542的运动轨迹。
[0035]在本实施例中，所述齿轮组中的齿轮均通过键与连接轴3连接；与所述小齿轮13连接的连接轴3由减速电机带动，从而使得整个机构运动起来。
[0036]由于整个机构的负载小，可以用塑料制成，轻便又美观，拆装简单。
[0037]本实用新型实施例可与多媒体系统相连接，使得本实施例可以通过多媒体系统控制和演示。
[0038]下面具体说明本发明的工作原理。
[0039]开启所述减速电机，带动所述小齿轮13转动，所述小齿轮13通过所述中间齿轮12带动所述大齿轮11转动，所述大齿轮11通过连接轴3带动所述曲柄53转动，所述曲柄53的转动使得所述滑块52沿着所述摇杆51运动，同时使得所述摇杆51摆动，所述摇杆51的摆动带动所述连杆滑块54沿着所述横架25运动，所述角位移传感器感应所述摇杆51摆动的角位移，并通过单片机上传给上位机，上位机中的程序利用此角位移变量再结合所述大齿轮轴心到摇杆旋转中心的垂直距离和曲柄的长度尺寸计算下方滑块涂色点的速度(包括了牵连速度、相对速度和绝对速度)、加速度(包括了科氏加速度、牵连加速度、相对加速度和绝对加速度)、位移、及速度和加速度与空间水平线的方向夹角，由此在上位机界面上显示由平行四边形定则确定的速度与加速度的合成与分解动态图形。
[0040]本发明提供的一种多功能理论力学教具，通过所述齿轮组的传动演示了轮系的传动，通过所述大齿轮11的转动带动所述摇杆机构演示了机构的急回特性，上位机中的程序利用所述摇杆的角位移变量再结合所述大齿轮轴心到所述摇杆旋转中心的垂直距离和所述曲柄的长度尺寸计算下方所述滑块的速度(包括了牵连速度、相对速度及绝对速度)、加速度(包括了科氏加速度、牵连加速度、相对加速度及绝对加速度)、位移、及速度和加速度与空间水平线的方向夹角，由此在上位机界面上显示由平行四边形定则确定的速度与加速度的合成与分解动态图形；对所述滑块52及所述连杆滑块的滑块端542涂上颜色，使得可以更加方便和直观的观察到所述滑块52及所述连杆滑块的滑块端542的运动轨迹；结合投影仪上显示的动态图形对涂色点的运动特性展示更加直观。
[0041]本发明的描述中，术语“相连”、“连接”、“固连”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0042]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多功能理论力学教具，其特征在于，包括: 齿轮组，设置有大齿轮、中间齿轮及小齿轮，所述大齿轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述小齿轮啮合； 机架，设置在所述机架上的轴承座与所述齿轮组通过连接轴相连，所述轴承座支撑所述齿轮组； 摇杆机构，设置有摇杆、滑块、曲柄及连杆滑块；所述摇杆的下端与所述机架连接，其上端套装在所述连杆滑块的连杆端；所述连杆滑块的滑块端套装在所述机架上，所述滑块套装在所述摇杆上并与所述曲柄连接，所述曲柄与所述大齿轮的连接轴固连，所述曲柄随所述连接轴的转动而转动； 上位机，实现整个装置的运动特性图形在教室多媒体下动态显示。
2.根据权利要求1所述的多功能理论力学教具，其特征在于，所述机架设置有底板、设置在所述底板上端的底座及U形立柱、与所述底座连接的支架及与所述支架连接的横架。
3.根据权利要求2所述的多功能理论力学教具，其特征在于，所述连杆滑块的滑块端套装在所述横架上。
4.根据权利要求3所述的多功能理论力学教具，其特征在于，所述摇杆下端与所述U形立柱连接。
5.根据权利要求4所述的多功能理论力学教具，其特征在于，所述摇杆下端与所述U形立柱的连接处设置有角位移传感器，所述角位移传感器感应所述摇杆转动的角位移并上传给所述上位机。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的多功能理论力学教具，其特征在于，所述滑块及所述连杆滑块的滑块端均涂有颜色。
【文档编号】G09B23/08GK204257074SQ201420745818
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】王凯, 付于松, 谭登基 申请人:付于松