一种机械波演示装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供的所述机械波演示装置，通过所述转换机构，将所述驱动机构的上下运动转换成所述纵波组件的左右往复运动，多个纵波组件有驱动装置逐一带动形成纵波，能够克服现有技术中纵波演示装置只靠点的疏密来反应纵波波形、而不能反应出纵波产生过程的不足；同时，通过所述转换机构连接所述驱动机构，可以为机械波演示装置中设置横波组件、圆波组件和纵波组件的联动提供便利。
【专利说明】
一种机械波演示装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及机械波演示技术领域，具体涉及一种可以同时进行多种波形演示的机械波演示装置。
【背景技术】
[0002]机械波可以分为横波、纵波和圆波等。机械波部分的内容是比较抽象的，且不易掌握，为了帮助学生掌握机械波的知识，市场上出现了不少关于机械波的演示装置，但在这些机械波演示装置多为手摇式设备，教师在进行机械波演示的同时不易对机械波的理论进行讲解。同时，现有技术中机械波演示装置往往只是一种波的单独演示设备。
[0003]专利文件CN201638422公开了一种横纵波演示仪:“L”形金属杆等距插入木架内，金属杆的顶端和垂直边上分别连接有指示球，金属杆的底端放于曲面板上，当曲面板左右移动时，金属杆带动指示球上下运动，从而演示横波的运动过程；以等差数列的形式改变金属杆的长度，此时金属杆端部的指示球在运动时便形成了疏部和密部，从而演示出纵波的运动过程。
[0004]但该实用新型对于纵波的演示只能演示出疏部和密部，对于纵波的产生和传播过程表现不够直观。同时该实用新型由于将横波组件与纵波组件在同一平面设置，因此无法同时演示出横波与纵波彼此之间的联动关系。
【实用新型内容】
[0005]因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中机械波演示设备对于多种纵波的产生以及表现不够直观的缺陷，从而提供一种可以直观表示纵波产生过程的波形演示设备。
[0006]为此，本实用新型提供了一种机械波演示装置，包括驱动机构，具有沿垂直于波传播方向延伸的驱动杆，所述驱动杆受动力装置驱动在其延伸方向上往复移动;纵波组件，具有一个纵波质点，所述纵波质点与所述驱动杆之间连接有将所述驱动杆的沿垂直于波传播方向的往复移动转换为沿波传播方向的往复移动的运动方向转换机构。
[0007]所述运动方向转换机构包括限制所述纵波质点移动方向的纵波限制架，及以相对于所述纵波限制架固定的枢轴枢接的换向件;所述换向件与所述驱动杆铰接，以推动所述换向件绕所述枢轴转动;在所述换向件上以所述枢轴为圆心与所述换向件与所述驱动杆铰接点相间一角度设置的致动部，所述致动部带动所述纵波质点移动。
[0008]所述换向件与所述驱动杆铰接点与所述致动部相间的角度为90度。
[0009]所述纵波限制架具有一个纵摆杆支架，通过一个垂直于纵波转播方向的枢轴枢接在所述纵摆杆支架上的纵摆动杆;所述致动部与一连接杆的一端通过致动端小轴枢接连接杆，所述连接杆的另一端通过摆杆小轴枢接所述纵摆动杆，进而带动连接在所述纵摆动杆上的所述纵波质点移动。
[00?0]所述连接杆为柔性杆。[0011 ]所述纵摆动杆与所述纵波质点之间通过一个纵波质点接杆连接。
[0012]所述换向件安装在一个相对所述纵摆杆支架固定设置的摇杆支架上。
[0013]所述机械波演示装置还包括用于设置所述纵波组件及所述驱动机构的演示架；以及在所述演示架上垂直于波传播方向上与所述纵波组件并排设置的圆波组件和/或横波组件。
[0014]所述横波组件包括固定安装在所述演示架上的横摆杆支架，通过一个平行于纵波转播方向的枢轴枢接在所述横摆杆支架上的横摆动杆;所述驱动杆与所述横摆动杆枢接，所述横摆动杆通过一个横波质点接杆与横波质点连接。
[0015]所述圆波组件包括:旋转地安装在所述演示架上的随动齿轮，同步转动地连接在所述随动的齿轮轴的端部上的圆波质点接杆，所述圆波质点接杆端部安装有圆波质点。
[0016]所述圆波质点接杆与所述齿轮轴之间呈固定夹角设置，且与所述随动齿轮轴同步转动。
[0017]所述随动齿轮本体的另一侧固定连接有曲柄，所述曲柄与所述驱动杆枢转连接。
[0018]所述驱动机构包括减速电机，所述减速电机输出轴上设有主动齿轮及用以连接同步带的同步带轮;过渡轮，与所述主动齿轮及所述随动齿轮啮合;配重机构，用以张紧同步带；同步带，依次将所述减速电机、所述过渡轮、及所述配重机构连接起来。
[0019]所述配重机构包括配重轮，与所述同步带直接接触，在所述同步带上滚动;接杆，一端通过轮轴与所述配重轮相连，所述配重轮能够在所述接杆上转动;摆杆，一端通过连接轴连接在所述接杆的另一端，所述接杆能够相对所述摆杆发生相对转动，另一端通过摆杆轴连接轴承座，固定在所述柜体上。
[0020]本实用新型技术方案，具有如下优点:
[0021]1.本实用新型提供的所述机械波演示装置，通过所述转换机构，将所述驱动机构的上下运动转换成所述纵波组件的左右往复运动，多个纵波组件有驱动装置逐一带动形成纵波，能够克服现有技术中纵波演示装置只靠点的疏密来反应纵波波形、而不能反应出纵波产生过程的不足;同时，通过所述转换机构连接所述驱动机构，可以为机械波演示装置中设置横波组件、圆波组件和纵波组件的联动提供便利。
[0022]2.本实用新型提供的所述换向件呈一定角度设置，能够绕枢轴转动，换向件通过一端与驱动装置铰接、另一端与所述致动部呈90度连接，从而将驱动装置的竖直运动转变成纵波质点连杆的水平摆动。
[0023]所述纵波限制架具有一个纵摆杆支架，通过一个垂直于纵波转播方向的枢轴枢接在所述纵摆杆支架上的纵摆动杆;所述致动部与一连接杆的一端通过致动端小轴枢接连接杆，所述连接杆的另一端通过摆杆小轴枢接所述纵摆动杆，进而带动连接在所述纵摆动杆上的所述纵波质点移动。
[0024]3.本实用新型提供的所述连接杆为柔性杆，柔性杆一端连接所述换向件，另一端连接在立体空间上与所述换向件呈一定角度设置的纵波质点接杆，柔性杆作为过渡机构，将立体空间中的换向件与纵波质点接杆连接起来。
[0025]4.本实用新型提供的通过在所述演示架上垂直于波传播方向上与所述纵波组件并排设置的圆波组件和/或横波组件，所述纵波组件与所述圆波组件和/或横波组件在相同驱动机构的作用下，可以同步直观地演示出纵波、圆波和/或横波之间的联动关系。
[0026]5.本实用新型提供的所述横摆动杆通过一个平行于纵波转播方向的枢轴枢接在所述横摆杆支架上，从而使得所述横摆动杆能够实现方向垂直于所述纵波传播方向的往复运动。
[0027]6.本实用新型提供的所述圆波质点接杆与所述齿轮轴之间呈固定夹角设置，且与所述随动齿轮轴同步转动。通过齿轮轴带动与之呈固定角度设置的圆波质点接杆转动，能够完整地呈现出圆波的波形。
[0028]7.本实用新型提供的所述随动齿轮本体的另一侧固定连接有曲柄，所述曲柄与所述驱动杆枢转连接，通过所述随动齿轮带动所述曲柄，将所述随动齿轮的转动转化为所述驱动杆的上下运动，从而为纵波组件、圆波组件和/或横波组件的运动提供动力。
[0029]7.本实用新型提供的所述配重机构用以张紧同步带，防止同步带与所述齿轮之间发生打滑。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031 ]图1为本实施例中提供的所述机械波演示装置的结构示意图；
[0032]图2为本实施例中提供的所述横波组件的结构示意图；
[0033]图3为本实施例中提供的所述纵波组件的结构示意图；
[0034]图4为本实施例中提供的所述圆波组件的结构示意图；
[0035]图5为本实施例中提供的所述曲柄与所述随动齿轮之间的装配示意图；
[0036]图6为本实施例中提供的所述驱动结构的结构示意图；
[0037]附图标记说明:
[0038]减速电机29;同步带轮1-1;过渡轮32;主动齿轮2-1;同步带31;配重轮34;接杆37;摆杆38;轴承座4-5;演示架003;横摆杆支架10;横摆动杆11 ；横波质点接杆6_2;横波质点7-2 ；纵波质点7-3;换向件16;纵摆杆支架13;纵摆动杆14;致动端小轴20_4;连接杆28;摆杆小轴20-5;纵波质点接杆6-3;摇杆支架15;随动齿轮5;齿轮轴8;圆波质点接杆6_1;圆波质点7-1;主动齿轮1-2
【具体实施方式】
[0039]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0040]本实施例提供的所述机械波演示装置，包括驱动机构和纵波组件，所述驱动机构沿垂直于波传播方向延伸的驱动杆，所述驱动杆受动力装置驱动在其延伸方向上往复移动;所述纵波组件具有一个纵波质点7-3，所述纵波质点7-3与所述驱动杆之间连接有将所述驱动杆的沿垂直于波传播方向的往复移动转换为沿波传播方向的往复移动的运动方向转换机构。
[0041]通过所述转换机构，将所述驱动机构的上下运动转换成所述纵波组件的左右往复运动，多个纵波组件有驱动装置逐一带动形成纵波，能够克服现有技术中纵波演示装置只靠点的疏密来反应纵波波形、而不能反应出纵波产生过程的不足;同时，通过所述转换机构连接所述驱动机构，可以为机械波演示装置中设置横波组件、圆波组件和纵波组件的联动提供便利。
[0042]具体的，多个所述纵波组件在同一水平线上呈多组设置，每个纵波组件作为纵波完整波形的一个质点，通过每个纵波组件的运动，完整地演示出一个纵波的产生和运动过程。
[0043]作为优选的实施方式，本实施例提供的所述运动方向转换机构包括限制所述纵波质点7-3移动方向的纵波限制架，及以相对于所述纵波限制架固定的枢轴枢接的换向件16;所述换向件16与所述驱动杆铰接，以推动所述换向件16绕所述枢轴转动;在所述换向件16上以所述枢轴为圆心与所述换向件16与所述驱动杆铰接点相间一角度设置的致动部，所述致动部带动所述纵波质点7-3移动。
[0044]具体的，换向件16作为过渡机构，能够将立体空间中的驱动杆与纵波质点7-3接杆连接起来，从而实现两个组件在立体空间中的不同方向的运动。
[0045]作为优选的实施方式，本实施例提供的所述换向件16与所述致动部相间的角度为90度ο
[0046]作为优选的实施方式，如图2所示，本实施例提供的所述纵波限制架具有一个纵摆杆支架13，通过一个垂直于纵波转播方向的枢轴枢接在所述纵摆杆支架13上的纵摆动杆14;所述致动部与一连接杆28的一端通过致动端小轴20-4枢接连接杆28，所述连接杆28的另一端通过摆杆小轴20-5枢接所述纵摆动杆14，进而带动连接在所述纵摆动杆14上的所述纵波质点7-3移动。
[0047]作为优选的实施方式，本实施例提供的所述连接杆28为柔性杆。通过柔性杆，柔性杆一端连接所述换向件16，另一端连接在立体空间上与所述换向件16呈一定角度设置的纵波质点7-3接杆，柔性杆作为过渡机构，将立体空间中的换向件16与纵波质点7-3接杆连接起来。
[0048]具体的，所述柔性杆可以采用具有一定强度和韧性的合成材料，如具有一定韧性的塑料构成。
[0049]作为具体的实施方式，本实施例提供的所述纵摆动杆14与所述纵波质点7-3之间通过一个纵波质点接杆7-3连接。
[0050]具体的，多个所述纵波质点7-3的依次运动呈现出一个纵波的完整波形。
[0051 ]作为具体的实施方式，本实施例提供的所述换向件16安装在一个相对所述纵摆杆支架13固定设置的摇杆支架15上。
[0052]作为具体的实施方式，本实施例供的所述机械波演示装置还包括用于设置所述纵波组件及所述驱动机构的演示架；以及在所述演示架上垂直于波传播方向上与所述纵波组件并排设置的圆波组件和/或横波组件。
[0053]所述纵波组件与所述圆波组件和/或横波组件在相同驱动机构的作用下，可以同步直观地演示出纵波、圆波和/或横波之间的联动关系。
[0054]具体的，所述驱动装置分别连接在圆波组件的圆波质点接杆6-1和/或横波组件的横摆动杆11上，所述纵摆动杆14、圆波质点接杆6-1和横摆动杆11同步运动，从而直观的反应出纵波、圆波和/或横波之间的联动关系。
[0055]作为具体的实施方式，本实施例提供的所述横波组件包括固定安装在所述演示架上的横摆杆支架1，通过一个平行于纵波转播方向的枢轴枢接在所述横摆杆支架1上的横摆动杆11;所述驱动杆与所述横摆动杆11枢接，所述横摆动杆11通过一个横波质点接杆6-2与横波质点7-2连接。
[0056]所述横摆动杆11通过一个平行于纵波转播方向的枢轴枢接在所述横摆杆支架10上，从而使得所述横摆动杆11能够实现方向垂直于所述纵波传播方向的往复运动。
[0057]作为优选的实施方式，本实施例提供的所述圆波组件包括:旋转地安装在所述演示架上的随动齿轮5，同步转动地连接在所述随动的齿轮轴8的端部上的圆波质点接杆6-1，所述圆波质点接杆6-1端部安装有圆波质点7-1。本实用新型提供的所述圆波质点接杆6-1与所述齿轮轴8之间呈固定夹角设置，且与所述随动齿轮5轴同步转动。通过齿轮轴8带动与之呈固定角度设置的圆波质点接杆6-1转动，能够完整地呈现出圆波的波形。
[0058]具体的，所述圆波质点接杆6-1与所述齿轮轴8同侧的轴线呈一固定角度a设置，0°<a<90°ο
[0059]作为优选的实施方式，本实施例提供的所述随动齿轮5本体的另一侧固定连接有曲柄，所述曲柄与所述驱动杆枢转连接。所述曲柄与所述驱动杆枢转连接，通过所述随动齿轮5带动所述曲柄，将所述随动齿轮5的转动转化为所述驱动杆的上下运动，从而为纵波组件、圆波组件和/或横波组件的运动提供动力。
[0060]具体的，如图4所示，所述曲柄一端贴合固定在所述随动齿轮5上，所述曲柄的另一端平行于所述随动齿轮5、且通过垂直于所述随动齿轮5的销轴转动连接在所述驱动机构上。
[0061]作为优选的实施方式，本实施例提供的所述驱动机构包括减速电机29，所述减速电机29输出轴上设有主动齿轮1-22-1及用以连接同步带31的同步带31轮1-1;过渡轮32，与所述主动齿轮1-22-1及所述随动齿轮5啮合;配重机构，用以张紧同步带31;同步带31，依次将所述减速电机29、所述过渡轮32、及所述配重机构连接起来。
[0062]具体的，如图5所示，所述同步带31通过同步带轮1-1将与所述主动齿轮1-2带动，所述主动齿轮1-2通过齿轮啮合所述随动齿轮5，所述随动齿轮5通过曲柄带动所述驱动杆，从而完成动力的输出。
[0063]作为优选的实施方式，本实施例提供所述配重机构包括配重轮34，与所述同步带31直接接触，在所述同步带31上滚动;接杆37，一端通过轮轴与所述配重轮34相连，所述配重轮34能够在所述接杆37上转动;摆杆38，一端通过连接轴连接在所述接杆37的另一端，所述接杆37能够相对所述摆杆38发生相对转动，另一端通过摆杆轴连接轴承座4-5，固定在所述演示架003上。
[0064]所述配重机构用以张紧同步带31，防止同步带31与所述齿轮之间发生打滑。
[0065]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种机械波演示装置，其特征在于，包括: 驱动机构，具有沿波传播方向排列的一系列驱动杆，所述驱动杆沿垂直于波传播方向延伸并受动力装置驱动按预定波形在其延伸方向上往复移动； 一系列纵波组件，对应连接于每个所述驱动杆上，每个所述纵波组件具有一个纵波质点(7-3)，一系列所述纵波质点(7-3)形成纵波波形，所述纵波质点(7-3)与所述驱动杆之间连接有将所述驱动杆的沿垂直于波传播方向的往复移动转换为沿波传播方向的往复移动的运动方向转换机构。2.根据权利要求1所述的机械波演示装置，其特征在于，所述运动方向转换机构包括限制所述纵波质点(7-3)移动方向的纵波限制架，及以相对于所述纵波限制架固定的枢轴枢接的换向件(16);所述换向件(16)与所述驱动杆铰接，以推动所述换向件(16)绕所述枢轴转动;在所述换向件(16)上以所述枢轴为圆心与所述换向件(16)相间一定角度设置的致动部，所述致动部带动所述纵波质点(7-3)移动。3.根据权利要求2所述的机械波演示装置，其特征在于，所述换向件(16)与所述致动部相间的角度为90度。4.根据权利要求3所述的机械波演示装置，其特征在于，所述纵波限制架具有一个纵摆杆支架(13)，通过一个垂直于纵波转播方向的枢轴枢接在所述纵摆杆支架(13)上的纵摆动杆(14);所述致动部与一连接杆的一端通过致动端小轴(20-4)枢接连接杆(28)，所述连接杆(28)的另一端通过摆杆小轴(20-5)枢接所述纵摆动杆(14)，进而带动连接在所述纵摆动杆(14)上的所述纵波质点(7-3)移动。5.根据权利要求4所述的机械波演示装置，其特征在于，所述连接杆(28)为柔性杆。6.根据权利要求4所述的机械波演示装置，其特征在于，所述纵摆动杆(14)与所述纵波质点(7-3)之间通过一个纵波质点接杆(6-3)连接。7.根据权利要求6所述的机械波演示装置，其特征在于，所述换向件(16)安装在一个相对所述纵摆杆支架(13)固定设置的摇杆支架(15)上。8.根据权利要求1-7任意一项所述的机械波演示装置，其特征在于，还包括用于设置所述纵波组件及所述驱动机构的演示架(003);以及在所述演示架(003)上垂直于波传播方向上与一系列所述纵波组件并排设置的一系列圆波组件和/或一系列横波组件。9.根据权利要求8所述的机械波演示装置，其特征在于，每个所述横波组件包括固定安装在所述演示架(003)上的横摆杆支架(10)，通过一个平行于纵波转播方向的枢轴枢接在所述横摆杆支架(10)上的横摆动杆(11);所述驱动杆与所述横摆动杆(11)枢接，所述横摆动杆(11)通过一个横波质点接杆(6-2)与横波质点(7-2)连接。10.根据权利要求9所述的机械波演示装置，其特征在于，每个所述圆波组件包括:旋转地安装在所述演示架(003)上的随动齿轮(5)，同步转动地连接在所述随动(5)的齿轮轴(8)的端部上的圆波质点接杆(6-1)，所述圆波质点接杆(6-1)端部安装有圆波质点(7-1)。11.根据权利要求10所述的机械波演示装置，其特征在于，所述圆波质点接杆(6-1)与所述齿轮轴(8)之间呈固定夹角设置，且与所述随动齿轮轴同步转动。12.根据权利要求10所述的机械波演示装置，其特征在于，所述随动齿轮(5)本体的另一侧固定连接有曲柄(26)，所述曲柄(26)与所述驱动杆枢转连接。13.根据权利要求1所述的机械波演示装置，其特征在于，所述驱动机构包括: 减速电机(29)，所述减速电机输出轴上设有主动齿轮及用以连接同步带的同步带轮(1-1); 过渡轮(32)，与所述主动齿轮(2-1)及所述随动齿轮(5)啮合； 配重机构，用以张紧同步带； 同步带(31)，依次将所述减速电机(29)、所述过渡轮(32)、及所述配重机构连接起来。14.根据权利要求13所述的机械波演示装置，其特征在于，所述配重机构包括 配重轮(34)，与所述同步带(31)直接接触，在所述同步带上滚动； 接杆(37)，一端通过轮轴与所述配重轮(34)相连，所述配重轮(34)能够在所述接杆(37)上转动； 摆杆(38)，一端通过连接轴连接在所述接杆(37)的另一端，所述接杆(37)能够相对所述摆杆(38)发生相对转动，另一端通过摆杆轴连接轴承座(4-5)，固定在所述演示架(003)上。
【文档编号】G09B23/06GK205487016SQ201620087253
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】袁国术, 李桂雄, 王国宁, 毕树雷, 彭小国, 王爽, 马晶
【申请人】国术科技(北京)有限公司