本发明专利技术公开了一种简谐振动曲线绘制演示实验仪，包括设于底座上的电机控制箱、绘制曲线电机、画笔拉杆转动曲柄、转筒电机和画布系统，所述绘制曲线电机通过电机转动圆盘与画笔拉杆转动曲柄连接，所述画笔拉杆转动曲柄上设有画笔位置，所述画笔位置位于画布系统上，所述画布系统包括主动滚筒和从动滚筒，转筒电机和主动滚筒相连，所述绘制曲线电机与转筒电机均与电机控制箱电连接。本发明专利技术的有益效果是：曲柄连杆与画针拉杆结构设计独特，通过机械运转绘制出来的曲线，易于学生理解和掌握；结构简单、直观、造价低，故障机率低且易于排除、易维护，可大规模批量生产，可拆卸与组装；所用电机角速度均可调、可控。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及实验仪，特别是一种简谐振动曲线绘制演示实验仪。
技术介绍
在物理学和数学中，模拟振动曲线记录装置是通过两人合作来完成的，一人用手 使铅笔尖在白纸上沿垂直方向振动，另一人沿着纸张长边方向一直拖动，来画出一条描述 笔尖振动情况的x-t曲线；在画弹簧振子的简谐振动曲线时，钢球上的指针随弹簧振子的 振动曲线，是通过一个人手摇转动圆滚来移动纸张的，这样的一种运动画出来的曲线是不 均匀的；
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构合理的简谐振动曲线绘制演 示实验仪。 这种简谐振动曲线绘制演示实验仪，包括设于底座上的电机控制箱、绘制曲线电 机、画笔拉杆转动曲柄、转筒电机和画布系统，所述绘制曲线电机通过电机转动圆盘与画笔 拉杆转动曲柄连接，所述画笔拉杆转动曲柄上设有画笔位置，所述画笔位置位于画布系统 上，所述画布系统包括主动滚筒和从动滚筒，转筒电机和主动滚筒相连，所述绘制曲线电机 与转筒电机均与电机控制箱电连接。 作为优选：所述电机转动圆盘上沿径向设有一排连接柱孔，根据需要螺接相应连 接柱；画笔拉杆转动曲柄包括与连接轴相连接的画笔拉杆和曲柄连接杆；所述连接柱与曲 柄连接杆相连接。 本专利技术的有益效果是： 1、曲柄连杆与画针拉杆结构设计独特，通过机械运转绘制出来的曲线，易于学生 理解和掌握； 2、结构简单、直观、造价低，故障机率低且易于排除、易维护，可大规模批量生产， 可拆卸与组装； 3、所用电机角速度均可调、可控，低速电机带动两滚筒，滚筒捻动纸带，易于纸带 缓慢均匀运动； 4、纸带速度可通过电路控制电机转速来实现，根据物理学知识，纸带速度也就是 简谐波的传播速度，波的波长及频率可通过电路控制电机转速来实现，画笔在纸平面上绘 制出振动曲线，即正弦（或余弦）曲线。曲线（图像）的振幅可通过曲柄连杆端轴连接电 机转盘上不同螺柱位置进行调节（同时曲柄连杆长度也可微调，且标有刻度）； 5、曲线（图像）的周期、频率可通过电路控制电机转速进行调节，图像的初相位则 可以通过曲柄画笔初始位置来调节确定（事先可准备一个标有360度透明圆盘来确定准确 的初相）。【附图说明】 图1为本专利技术俯视图； 图2为本专利技术正视图； 图3为曲柄连杆与画笔拉杆结构侧视图； 图4为电机转轮与曲柄连杆转动至某一角度状态图； 图5为不同振幅画出来的曲线图； 图6为不同相位画出来的曲线图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步描述。虽然本专利技术将结合较佳实施例进 行描述，但应知道，并不表示本专利技术限制在所述实施例中。相反，本专利技术将涵盖可包含在有 附后权利要求书限定的本专利技术的范围内的替换物、改进型和等同物。 如图1所示，简谐振动曲线绘制演示总体结构俯视图。1、底座，1-1、仪器使用说 明，2、电机控制箱，3、绘制曲线电机，3-1、电机支架固定位置，3-2、电机轴承，3-3、电机转动 盘，3-4、电机控制线，4、画笔拉杆转动曲柄，4-1、画笔拉杆定向轴块，4-2、画笔拉杆，4-3、画 笔位置，5、滚筒电机，5-1、转筒电机控制线，6、主从动轮转筒与画布系统，6-1、主动转筒， 6-2、转轴，6-3、主从动轮传动皮带，6-4、从动轮滚筒转动轴，6-5、从动轮滚筒，6-6、主从动 轮传动皮带。 如图2所示，简谐振动曲线绘制演示总体结构正视图。1、底座，2、电机控制箱，3、 绘制曲线电机，3-1、电机支架固定位置，3-3、电机转动圆盘，3-5、电机固定底座，4、曲柄结 构，4-1、画笔拉杆定向轴块，4-3、画笔位置，4-10、画笔拉杆轴底座，5、画布滚筒电机，5-1画 布滚筒电机座，6、画布系统，6-7、主从滚筒支架。 如图3所示，曲柄连杆与画笔拉杆结构侧视图。4、转动曲柄，3-3-1、曲柄与电机转 盘连接柱，4-1、画笔拉杆定向轴块，4-2、画笔拉杆，4-3、画笔位置，4-4、曲柄转圈，4-5、曲柄 与拉杆连接轴，4-6、曲柄轴，4-7、曲柄连接杆。 如图4所示，为电机转轮与曲柄连杆转动至某一角度状态图。3-3、电机转动盘， 3- 2、电机转盘轴，3-3-1、曲柄与电机转盘连接柱，4-1、画笔拉杆定向轴块，4-2、画笔拉杆， 4- 3、画笔，4-4、曲柄转圈，4-5、曲柄与拉杆连接轴，4-7、曲柄连接杆。 根据所画曲线振幅大小，如图4所示，可将曲柄连杆4-7 -端的转动轴4-6安装在 绘制曲线电机3转盘3-3上相应螺孔对应螺柱3-3-1上，根据所画曲线振幅大小可通过调 节曲柄连杆4-7长度和改变螺孔位置来实现指定值；若电机3带动转盘3-3按逆时针方向 转动，此时，曲柄4-4向左运动，其带动画针拉杆4-2向左运动，画笔4-3向左运动，为简谐 振动曲线幅度减小的方向，当绘制曲线电机3转轴3-2、曲柄连杆4-7端、螺柱3-3-1与画 笔拉杆4-2成一条直线即曲柄连杆4-7端与OB端重合时，此时，画笔4-3达最左端，即简谐 振动曲线最小值（谷值）；若绘制曲线电机3继续逆时针方向转动，曲柄连杆4-7从最小值 处开始提升，曲柄连杆4-7回升，画笔拉杆4-2回升，画笔4-3向右运动，即向着振幅增加 的方向画线，待绘制曲线电机3转盘3-3的径向螺柱孔转至与画笔拉杆4-2相同方向时，曲 柄连杆端点螺柱3-3-1、曲柄连杆4-7与画笔拉杆4-2运动至最右端，且成一直线即曲柄连 杆4-7端与OA端重合时，此时，画笔4-3运动至最右端，即所画简谐振动曲线最高点（最大 值）；然后，绘制曲线电机3转盘3-3继续逆时针转动，带动曲柄连杆4-7端点螺柱3-3-1、 曲柄4-7以及画笔拉杆4-2与画笔4-3向左运动，此过程，曲线幅度会持续减小，直到如图4 所不位置，电机转盘3-3转动一周2 π，画笔4-3也运动了一个周期T2i，画笔4_3恢复到与 初始幅度同位置。随后，绘制曲线电机3继续转动，绘制曲线电机3转盘3-3继续带 动曲柄连杆4-7、画笔拉杆4-2和画笔4-3重复运动，在纸张平面上继续画出简谐振动曲线， 如此循环往复以至无穷，直到关停绘制曲线电机3为止，所画简谐振动曲线频率为f 2l可通 过控制箱2设定角速度ω2ι来实现。在画笔拉杆4-2对应绘制曲线电机3运动的过程中， 如图1、2所示，画布系统6转筒电机5也带动主滚筒6-1 (卷纸筒）转动，同时，主滚筒通过 右皮带6-3、左皮带6-6同步带动从滚筒6-5 (纸筒）转动，其转动角速度与转筒电机5转 动角速度ω Η相同，这样主从滚筒与画布系统6平面上的纸张就会以速度V Η做匀速运动， 其中V(]1= r ω lir为滚筒半径，该速度大小Vli可根据简谐波的传播频率f Η可通过控制箱2 对转筒电机5角速度设定ω Η来实现。 如图5所示，为不同振幅画出来的曲线效果图。如图6所示，为不同相位画出来的 效果图。 如图1所示，根据实验要求将绘制曲线电机3安装在图1所示位置，将画笔拉杆 4-2安装画笔端从左到右穿过画笔拉杆定向轴块4-1中，将电机转动盘3-3安装并固定于电 机转动轴3-2上，根据所画简谐振动曲线振幅A 1大小，在电机转动盘3-3上选择相应螺孔如 第3个螺孔，在其上安装螺柱3-3-1，将曲柄连杆4-7 -端4-6套接在该螺柱3-3-1上并将 其固定好；将转筒电机5安装在如图1所示位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种简谐振动曲线绘制演示实验仪，其特征在于：包括设于底座上的电机控制箱、绘制曲线电机、画笔拉杆转动曲柄、转筒电机和画布系统，所述绘制曲线电机通过电机转动圆盘与画笔拉杆转动曲柄连接，所述画笔拉杆转动曲柄上设有画笔位置，所述画笔位置位于画布系统上，所述画布系统包括主动滚筒和从动滚筒，转筒电机和主动滚筒相连，所述绘制曲线电机与转筒电机均与电机控制箱电连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张锐波，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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