一种钢构件抗扭教学演示装置的制作方法

本发明涉及教学展示用具，具体设计一种钢构件抗扭教学演示装置。

背景技术：

钢构件是指用钢板、角钢、槽钢、工字钢、焊接或热轧h型钢冷弯或焊接通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的钢结构组合构件。钢构件体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢构件在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。在钢结构受压构件中，一般不同截面的轴心受压构件在轴向荷载下会产生不同形式的变形屈曲，当轴向载荷足够大时容易造成钢构件失稳现象，因而对于受压构件来说，整体稳定是确定构件截面的最重要因素。专业的钢构件轴向压力测试设备体积重量都很大，不能在日常的教学过程中给学生进行方便的演示，以帮助学生直观的感知各种钢构件轴向受压时的弯曲变形和扭动变形。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种钢构件抗扭教学演示装置。

技术方案如下：一种钢构件抗扭教学演示装置，其关键在于：包括上下正对设置的下底板和上支撑板，所述下底板和上支撑板之间通过竖向设置的支撑组件连接，所述下底板和上支撑板之间设有至少一组夹持装置，每组所述夹持装置包括两个上下正对设置的夹持件，其中位于下方的所述夹持件通过浮动件可浮动地安装在所述下底板上，位于上方的所述夹持件通过旋转件可旋转地安装在所述上支撑板上。

采用上述技术方案在日常教学中，可用木条制作成钢构件的模拟件，然后通过两个夹持件分别将模拟件的两端夹紧，转动上方的夹持件，模拟件随夹持件旋转从而发生扭曲形变，非常方便学生对钢构件的扭曲形变进行直观的观察和认知，另外在安装模拟件的过程中下方的夹持件可通过浮动件有一定的浮动升降空间，既方便安装模拟件也能在一定范围适应不同长度的模拟件。

作为优选：上述浮动件包括浮动板，该浮动板滑套在所述支撑组件上，所述浮动板和下底板之间竖向设置有花篮螺丝，该花篮螺丝下端与所述下底板固定连接，所述花篮螺丝上端与所述浮动板固定连接。采用此设计通过旋动花篮螺丝就能调节浮动板的升降，方便安装模拟件。

上述旋转件包括竖向设置的旋转轴，该旋转轴上端可旋转地安装在所述上支撑板上，所述旋转轴下端连接有所述夹持件。采用此设计通过转动旋转轴就能使夹持件带动模拟件旋转扭曲。

上述上支撑板上设有旋转驱动机构，该旋转驱动机构包括竖向设置的驱动轴，该驱动轴可旋转地安装在所述上支撑板上，所述驱动轴上设有主动齿轮，所述旋转轴上设有从动齿轮，该从动齿轮与所述主动齿轮啮合，所述主动齿轮的直径小于所述从动齿轮的直径。采用该设计主动齿轮需转动较大的角度，从动齿轮才会产生较小角度的旋转，直径较大的从动齿轮起到缓冲减速的作用，方便学生更加清楚地观察扭曲形变过程。

上述驱动轴通过驱动轴承可旋转地安装在所述上支撑板上，所述主动齿轮装在上支撑板下方的驱动轴上，所述驱动轴的上端向上穿过上支撑板后连接有水平的旋转手轮。采用此设计通过旋转手轮来带动主动齿轮旋转，更省力。

上述旋转手轮和上支撑板之间设有手轮定位插销，靠近所述旋转手轮的外圆上设有限位孔，所述上支撑板上呈环形阵列状设有多个限位盲孔，所述手轮定位插销竖向插设在所述限位孔内，所述手轮定位插销的下端向下穿过所述限位孔后插设在任一个所述限位盲孔内。采用此设计当模拟件产生一定的扭曲形变后，可通过手轮定位插销将旋转手轮的位置固定，方便学生进行静态观察。

上述浮动板和上支撑板之间的所述支撑组件上还设有同一块辅助板，所述从动齿轮固套在所述上支撑板和辅助板之间的旋转轴上，该旋转轴的下端活动穿过所述辅助板后固定连接有所述夹持件。采用此设计辅助板对旋转轴的旋转起到一定的支撑限位作用，在模拟扭曲形变的过程中夹持件转动更平稳。

上述支撑组件包括三根竖向设置的支撑杆，三根所述支撑杆围成三棱柱状，三根所述支撑杆的下端分别与所述下底板固定连接，三根所述支撑杆的上端与所述上支撑板固定连接，所述浮动板滑套在所述支撑杆上，所述辅助板固定在所述上支撑杆上。采用此设计所用的支撑杆最少且支撑牢固可靠。

上述辅助板上对应所述旋转轴设有转轴孔，所述转轴孔内分别设有旋转轴承，所述旋转轴下端穿过对应的所述旋转轴承后连接有所述夹持件。采用此设计在旋转轴旋转的过程中，旋转轴和辅助板之间的摩擦力大大减小。

有益效果：采用本发明的有益效果是在日常教学中，可用木条制作成钢构件的模拟件，然后通过两个夹持件分别将模拟件的两端夹紧，转动旋转手轮带动上方的夹持件旋转，模拟件随夹持件旋转从而发生扭曲形变，非常方便学生对钢构件的扭曲形变进行直观的观察和认知。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为不带上支撑板和旋转手轮时本发明的立体结构示意图；

图3为图1中a部大放大图；

图4为夹持件的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，一种钢构件抗扭教学演示装置，包括上下正对设置的下底板1和上支撑板2，所述下底板1和上支撑板2之间通过竖向设置的支撑组件连接，所述下底板1和上支撑板2之间设有至少一组夹持装置，每组所述夹持装置包括两个上下正对设置的夹持件4，其中位于下方的所述夹持件4通过浮动件可浮动地安装在所述下底板1上，位于上方的所述夹持件4通过旋转件可旋转地安装在所述上支撑板2上。

所述浮动件包括浮动板3，该浮动板3滑套在所述支撑组件上，所述浮动板3和下底板1之间竖向设置有花篮螺丝10，该花篮螺丝10下端与所述下底板1固定连接，所述花篮螺丝10上端与所述浮动板3固定连接，所述旋转件包括竖向设置的旋转轴6，该旋转轴6上端可旋转地安装在所述上支撑板2上，所述旋转轴6下端连接有所述夹持件4。

所述上支撑板2上设有旋转驱动机构，该旋转驱动机构包括竖向设置的驱动轴9，该驱动轴9通过驱动轴承可旋转地安装在所述上支撑板2上，所述支撑板2下方的所述驱动轴9上固套有主动齿轮8，所述旋转轴6上设有从动齿轮7，该从动齿轮7与所述主动齿轮8啮合，所述主动齿轮8的直径小于所述从动齿轮7的直径，所述驱动轴9的上端向上穿过上支撑板2后连接有水平的旋转手轮12，该旋转手轮12和上支撑板2之间设有手轮定位插销13，靠近所述旋转手轮12的外圆上设有限位孔14，所述上支撑板2上呈环形阵列状设有多个限位盲孔15，所述手轮定位插销13竖向插设在所述限位孔14内，所述手轮定位插销13的下端向下穿过所述限位孔14后插设在任一个所述限位盲孔15内。

所述浮动板3和上支撑板2之间的所述支撑组件上还设有同一块辅助板5，所述从动齿轮7固套在所述上支撑板2和辅助板5之间的旋转轴6上，所述辅助板5上对应所述旋转轴6设有转轴孔，所述转轴孔内分别设有旋转轴承，所述旋转轴6下端穿过对应的所述旋转轴承后连接有所述夹持件4，所述支撑组件包括三根竖向设置的支撑杆11，三根所述支撑杆11围成三棱柱状，三根所述支撑杆11的下端分别与所述下底板1固定连接，三根所述支撑杆11的上端与所述上支撑板2固定连接，所述浮动板3滑套在所述支撑杆11上，所述辅助板5固定在所述支撑杆11上。

所述夹持件4包括安装座401，该安装座401呈圆柱状其材质为塑料，所述安装座401的底部设有安装杆404，所述安装杆404固定安装在对应的所述浮动板3或旋转轴6上，所述安装座401的顶面上开设有条形的第一x向卡槽402和条形的第一y向卡槽403，所述第一x向卡槽402和第一y向卡槽403相互交叉连通呈“十”字形，由此该夹持件4可以适应“工”字型、“h”型、“t”形以及“十”字形等截面形状的钢构件。

从图中还可以看出，所述安装座401的顶面上还开设有与所述第一x向卡槽402相互平行的第二x向卡槽405和第三x向卡槽406，所述第二x向卡槽405和第三x向卡槽406分别位于所述第一x向卡槽402的两侧，所述第二x向卡槽405和第三x向卡槽406分别与所述第一y向卡槽403相互交叉连通，所述安装座401的顶面上开设有与所述第一y向卡槽403相互平行的第二y向卡槽407和第三y向卡槽408，所述第二y向卡槽407和第三y向卡槽408分别位于所述第一y向卡槽403的两侧，所述第二y向卡槽407和第三y向卡槽408分别与所述第一x向卡槽402相互交叉连通，所述第一x向卡槽402、第二x向卡槽405、第一y向卡槽403以及第二y向卡槽407的槽宽均相等，且它们的槽宽均小于所述第三y向卡槽408的宽度，所述第三y向卡槽c08的槽宽小于所述第三x向卡槽406的槽宽，所述第二x向卡槽405、第三x向卡槽406、所述第二y向卡槽407和第三y向卡槽408的长度均相等，所述第一x向卡槽402和第一y向卡槽403的长度相等，且第一x向卡槽402的长度大于所述第二x向卡槽405的长度，通过第二x向卡槽405和第三x向卡槽406的配合，或第二y向卡槽407和第三y向卡槽408的而配合，夹持件4可以适应不同型号大小的钢构件，如钢构件的截面为“h”型时，不同的钢构件的大小不一样，通过将“h”型钢构件的两个平行臂分别卡设在不同的第二x向卡槽405和第三x向卡槽406内，将“h”型钢构件的中间连接臂卡设在第一y向卡槽403，从而适应不同大小的“h”型钢构件，大大扩大了夹持件4的适用范围，使不同形状、型号的钢构件都可以用同一个夹持件4夹持。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。