实心矩形截面杆扭转变形演示教具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种实心矩形截面杆扭转变形演示教具，包括支撑架、盖板和弹性橡胶棒，弹性橡胶棒由矩形截面杆、圆形截面安装部、方形截面夹持部构成，在矩形截面杆的外圆周面上设置有平行于中心线并等距分布的纵向线和垂直于中心线并等距分布的横向线，支撑架由底座、对称设置在底座左右两侧的支座构成，每个支座的上方设置有一个盖板，且支撑架与盖板通过螺栓锁紧在一起，圆形截面安装部夹持在第一半圆形缺口与第二半圆形缺口围成的圆孔内，在每个盖板的内、外壁上均设置有环绕圆孔的角度刻线。能够直观、形象地展示实心矩形截面杆在扭转时的变形情况、以及扭力变化与材料变形的关系，便于学生观察理解，结构简单，操作方便。
【专利说明】实心矩形截面杆扭转变形演示教具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及教学用具，用于演示实心矩形截面杆扭转变形的教具。
【背景技术】
[0002]结合图1、图2所示为实心矩形截面杆扭转变形的情况，在实际教学过程中，仅靠理论讲授学生感觉不真实、不直观生动、不容易理解，往往达不到希望的效果，给教师的教学带来不便。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种演示教具，能直观、形象地展示实心矩形截面杆扭转变形的现象，以便于学生观察、理解。
[0004]为达上述目的，本实用新型提供的一种实心矩形截面杆扭转变形演示教具，包括一个支撑架(I )、两个盖板(2 )和一个弹性橡胶棒(3 )，所述弹性橡胶棒(3 )由中部的矩形截面杆(3a)、对称设置在矩形截面杆(3a)两端的圆形截面安装部(3b)、位于圆形截面安装部(3b)外端的方形截面夹持部(3e)构成，在矩形截面杆(3a)的外侧壁上设置有若干平行于中心线并等距分布的纵向线(3c)和若干垂直于中心线并等距分布的横向线(3d)，将矩形截面杆(3a)的外侧壁分割成若干方格，所述支撑架(I)整体呈“L”形，由底座(la)、对称设置在底座(Ia)左右两侧的支座(Ib)构成,每个支座(Ib)的上方设置有一个所述盖板(2),且支撑架(I)与盖板(2)通过螺栓(4)锁紧在一起，所述支座(Ib)的上端开有第一半圆形缺口(A)，盖板(2)的下端开有第二半圆形缺口(B)，所述圆形截面安装部(3b)夹持在第一半圆形缺口(A)与第二半圆形缺口(B)围成的圆孔内，在每个盖板(2)的内、外壁上均设置有环绕所述圆孔的角度刻线。
[0005]优选为，所述角度刻线的起点位于第二半圆形缺口(B)中部的正上方，所有纵向线(3c)中有一条突出显示。使用时，突出显示的纵向线与角度刻线的起点重合，更能定量显示出矩形截面杆变形与转动角度的关系。
[0006]在弹性橡胶棒的矩形截面杆的外侧壁上设置多条平行于中心线并等距分布的纵向线和多条垂直于中心线并等距分布的横向线，从而在矩形截面杆的外侧壁形成许多方格。弹性橡胶棒两端的方形截面夹持部,可插入扭力扳手的套筒内，通过扭力扳手对弹性橡胶棒施加一对大小相等、方向相反的力偶，会发现弹性橡胶棒表面发生如下变化:(I)各垂直中心线的横向线和平行中心线的纵向线发生翘曲，即平面假设不再成立；(2)矩形截面杆外侧壁上的方格，发生不同程度的歪斜，四周棱角处，方格直角未变，即无剪应力，从棱角到截面各边缘的中点，方格直角改变量逐渐增大，长边中点最大，即横截面上有剪应力，长边中点最大，棱角处剪应力为零。
[0007]本实用新型的有益效果是:能够直观、形象地展示实心矩形截面杆在扭转时的变形情况、以及扭力变化与材料变形的关系，以便于学生观察、理解并掌握其变化过程和原理，并且结构简单，操作方便。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是实心矩形截面杆扭转前的示意图。
[0009]图2是实心矩形截面杆扭转变形后的示意图。
[0010]图3是本实用新型的结构示意图。
[0011]图4是图3的C-C剖视图。
[0012]图5是图3的分解示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0014]结合图3—图5所示的实心矩形截面杆扭转变形演示教具，由一个支撑架1、两个盖板2、一个弹性橡胶棒3和若干螺栓4组成。弹性橡胶棒3由中部的矩形截面杆3a、对称设置在矩形截面杆3a两端的圆形截面安装部3b、位于圆形截面安装部3b外端的方形截面夹持部3e构成，夹持部3e的横截面为方形，与扭力扳手的套筒匹配。在矩形截面杆3a的外圆周面上设置有若干条平行于中心线并等距分布的纵向线3c、若干条垂直于中心线并等距分布的横向线3d，将矩形截面杆3a的外侧壁分割成若干方格。
[0015]支撑架I整体呈“L”形，由底座la、对称设置在底座Ia左右两侧的支座Ib构成，每个支座Ib的上方设置有一个盖板2，且支撑架I与盖板2通过螺栓4锁紧在一起。支座Ib的上端开有第一半圆形缺口 A,盖板2的下端开有第二半圆形缺口 B,圆形截面安装部3b夹持在第一半圆形缺口 A与第二半圆形缺口 B围成的圆孔内，在每个盖板2的内、外壁上均设置有环绕圆孔的角度刻线。
[0016]最好是，角度刻线的起点位于第二半圆形缺口 B中部的正上方，所有纵向线3c中有一条突出显示，可以用红色或线条加粗的方式突出显示其中一条纵向线3c。
[0017]该演示教具能直观的观察实心矩形截面杆在扭转时的变形情况、以及扭力变化与材料变形的关系(即线条交叉形成的方格形状的变化与扭力的关系)，可多次重复演示，经济环保安全；弹性橡胶棒3的两端夹持部3e的横截面为方形，可插入扭力扳手的套筒内，矩形截面杆3a上面有多条与中心线平行的纵向线3c和与中心线垂直的横向线3d，其中一条与中心线平行的横向线3d突出显示，纵横交错的线条形成许多方格。使用时，弹性橡胶棒3通过两端的圆形截面安装部3b放到支撑架上1，两端的方形夹持部3e在支撑架I外，支撑架I与盖板2用螺栓4固连在一起；让突出显示的横向线3d与支撑架I上的刻度线起点重合。用扭力扳手的套筒，插入弹性橡胶棒3两端的夹持部3e中，选择相同的扭力、不同的方向扳动弹性橡胶棒3，可发现线条交叉形成的方格形状发生改变，突出显示的横向线3d相对刻度线起点角度发现改变，随扭力增加方格形状与扭转角度的变化也增加。
[0018]通过以上演示说明:(1)各垂直中心线的横向线和平行中心线的纵向线发生翘曲，即平面假设不再成立；(2)矩形截面杆外侧壁上的方格，发生不同程度的歪斜，四周棱角处，方格直角未变，即无剪应力，从棱角到截面各边缘的中点，方格直角改变量逐渐增大，长边中点最大，即横截面上有剪应力，长边中点最大，棱角处剪应力为零。
【权利要求】
1.一种实心矩形截面杆扭转变形演示教具，其特征在于:包括一个支撑架(I)、两个盖板(2)和一个弹性橡胶棒(3)，所述弹性橡胶棒(3)由中部的矩形截面杆(3a)、对称设置在矩形截面杆(3a)两端的圆形截面安装部(3b)、位于圆形截面安装部(3b)外端的方形截面夹持部(3e)构成，在矩形截面杆(3a)的外侧壁上设置有若干平行于中心线并等距分布的纵向线(3c)和若干垂直于中心线并等距分布的横向线(3d)，将矩形截面杆(3a)的外侧壁分割成若干方格，所述支撑架(I)整体呈“L”形，由底座(la)、对称设置在底座(Ia)左右两侧的支座(Ib)构成，每个支座(Ib)的上方设置有一个所述盖板(2)，且支撑架(I)与盖板(2)通过螺栓(4)锁紧在一起，所述支座(Ib)的上端开有第一半圆形缺口(A)，盖板(2)的下端开有第二半圆形缺口(B),所述圆形截面安装部(3b)夹持在第一半圆形缺口(A)与第二半圆形缺口(B)围成的圆孔内，在每个盖板(2)的内、外壁上均设置有环绕所述圆孔的角度刻线。
2.根据权利要求1所述的实心矩形截面杆扭转变形演示教具，其特征在于:所述角度刻线的起点位于第二半圆形缺口(B)中部的正上方，所有纵向线(3c)中有一条突出显示。
【文档编号】G09B23/10GK203588525SQ201320777727
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】唐波 申请人:重庆工业职业技术学院