一种可显示轴力和弯矩的组装式力学教具构件制造技术

本发明专利技术公开了一种可显示轴力和弯矩的组装式力学教具构件，其特征在于，包括构件主体、测轴力装置和测弯矩装置。所述的构件主体由具有一定弹性的轻质材料制成，其形状为空心柱状。所述的测轴力装置由轴力导杆A、轴力导杆B、轴力指针、轴力指示电阻和布置在构件主体内的导线和电源构成。所述的测弯矩装置由弯矩导杆、弯矩指示电阻和布置在构件主体内的导线、电源构成。所述的测轴力装置和测弯矩装置通过装置电路中电阻的变化反映构件所受轴力和弯矩。构件两端有螺纹端头，使用时，构件之间通过刚接接头或者铰接接头连接，安装在底座上，组装成为不同的力学构件模型。本发明专利技术具有体积小、构造简单、使用方便、可直观显示构件所受的轴力和弯矩的优点，可以满足力学教学和科普需要，激发学生思考，有利于学生对力学课程的理解。

An assembly mechanic component that can display axial force and bending moment

The invention discloses a assembling type mechanical teaching aid component, which can display axial force and bending moment, and is characterized by comprising a main body, a measuring force device and a bending moment device. The component body is made of light material with a certain elasticity, and its shape is hollow columnar. The axis force device is composed of a shaft force guide A, a shaft force guide B, a shaft force pointer, a axial force indicator resistance, and a wire and a power supply arranged in the main body of the component. The measuring bending moment device is composed of a bending moment guide rod, a bending moment indicating resistance, a wire and a power supply arranged in the main body of the component. The measured axis force device and the measuring bending moment device reflect the axial force and bending moment of the member through the change of the resistance in the device circuit. There are threaded ends at both ends of the components. When used, the members are connected by rigid joints or articulated joints, and are mounted on the base to form different mechanical components models. The invention has the advantages of small volume, simple structure, convenient operation, intuitive display of the axial force and bending moment of components, and can meet the needs of mechanics teaching and popular science, stimulate students' thinking, and help students understand the mechanics course.

【技术实现步骤摘要】
一种可显示轴力和弯矩的组装式力学教具构件
本专利技术涉及教学用具领域，可应用于理论力学、结构力学和材料力学等力学课程的教学和科普中。
技术介绍
很多高校都开放理论力学、结构力学和材料力学等力学课程作为理工科学生的基础课程，在高中也会接触到初步的力学知识。在这些力学课程的学习中，需要学生理解并且学会分析物体的受力情况。但是力学课程的学习枯燥难懂，没有教具的辅助教学，学生理解起来更是难上加难。当前市场上鲜有力学教具供老师和学生使用，已有的力学教具或者过于简陋、无法满足使用要求，或者过于复杂，使用不便。中国技术专利CN201620501877.3公开了一种教学中使用的结构力学教具，主要由带钢球的支座、钢球、两端加密的弹簧、支撑卡组成，所有组成构件因磁化而带有磁性。此技术结构较为简单，能模拟简单结构在外力作用下的变形作为力学演示，但是无法直观展示结构所受轴力和弯矩。中国专利技术专利CN201510783859.9公开了一种便携组装式理论力学教具，整个装置安装在手提箱内，教师和学生可以自己动手进行机构的拼装，控制机构运动，也不能直观展示结构所受轴力和弯矩。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可显示轴力和弯矩的组装式力学教具构件，具有体积小、构造简单、使用方便、可直观显示构件所受的轴力和弯矩的优点，可以满足力学教学和科普需要，激发学生思考，有利于学生对力学课程的理解。本专利技术是一种钢笔大小的圆柱形构件，构件长度约为15cm，由具有一定弹性的轻质构件主体和构件内部测轴力装置和测弯矩装置组成。构件两端有螺纹端头，构件之间通过铰接接头或者刚接接头连接，组装成为不同的力学构件模型。所述的测轴力装置和测弯矩装置通过装置本身电路中电阻的变化反应构件所受轴力和弯矩。其中测轴力装置，由轴力导杆A、轴力导杆B、轴力指针、轴力指示电阻和布置在构件主体内的导线和电源构成。其中轴力导杆A为长钢杆，一端与构件L端底面铰接，另一端与轴力指针末端铰接。轴力导杆B为短钢杆，一端与轴力指针中部铰接，另一端与构件R端底面铰接。轴力指针首端与圆弧形轴力指示电阻滑动接触。轴力指针、轴力指示电阻的左半幅和布置在构件主体内的导线、电源组成拉力闭合回路，回路中串联红色轴力指示灯。轴力指针、轴力指示电阻的右半幅和布置在构件主体内的导线、电源组成压力闭合回路，回路中串联绿色轴力指示灯。当构件不受轴力时，轴力指针与轴力指示电阻中部接触，轴力指示电阻中部绝缘，测轴力装置电路处于未接通状态。当构件受拉力时，轴力指针左偏与轴力指示电阻的左半幅接触，拉力电路接通，红色轴力指示灯亮，受到的拉力越大，电路电阻越小，红色轴力指示灯越亮。当构件受压力时，轴力指针右偏与轴力指示电阻的右半幅接触，压力电路接通，绿色轴力指示灯亮，受到的压力越大，电路电阻越小，绿色轴力指示灯越亮。其中测弯矩装置，由弯矩导杆、弯矩指示电阻和布置在构件主体内的导线、电源构成。弯矩导杆一端固定在构件L端底面中部，另一端与弯矩指示电阻滑动接触。弯矩导杆、弯矩指示电阻的上半幅和布置在构件主体内的导线、电源构成上部弯矩闭合回路，回路中串联黄色弯矩指示灯。弯矩导杆、弯矩指示电阻的下半幅和布置在构件主体内的导线和电源构成下部弯矩闭合回路，回路中串联蓝色弯矩指示灯。当构件不受弯矩时，弯矩导杆与弯矩指示电阻中部接触，弯矩指示电阻中部绝缘。当构件受到两端向上的弯矩时，弯矩导杆下偏与弯矩指示电阻下半幅接触，下部弯矩电路接通，蓝色弯矩指示灯亮，构件两端受到向上的弯矩越大，电路电阻越小，蓝色弯矩指示灯越亮。当构件受到两端向下的弯矩时，弯矩导杆上偏与弯矩指示电阻上半幅接触，上部弯矩电路接通，黄色弯矩指示灯亮，构件两端受到向下的弯矩越大，电路电阻越小，黄色弯矩指示灯越亮。构件主体中布置有微型电池作为电源，所述的测轴力装置和测弯矩装置为并联电路。构件两端带有螺纹端头，使用时，构件之间通过铰接接头或者刚接接头连接，安装在底座上，可组成不同的力学模型。所述的底座上以构件长度为间距规则布置有螺栓接头。以上内容，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行介绍。图1为测轴力装置示意图（构件前视图）；图2为测弯矩装置示意图（构件后视图）；图3为俯视图；图4为C-C截面图；图5为刚接例图；图6为铰接例图。图例说明：1-轴力导杆A；2-轴力导杆B；3-轴力指针；4-轴力指示电阻；5-构件主体；6-红色轴力指示灯；7-绿色轴力指示灯；8-黄色弯矩指示灯；9-蓝色弯矩指示灯；10-弯矩导杆；11-弯矩指示电阻；12-螺纹端头；13-刚接接头；14-铰接接头；15-底座。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可显示轴力和弯矩的组装式力学教具构件，其特征在于，包括具有一定弹性的轻质构件主体、构件内部测轴力装置和测弯矩装置，构件两端有螺纹端头，构件之间通过刚接接头或者铰接接头连接，安装在底座上，可组装成为不同的力学模型；所述的测轴力装置和测弯矩装置通过装置本身电路中电阻的变化反应构件所受轴力和弯矩。

【技术特征摘要】
1.一种可显示轴力和弯矩的组装式力学教具构件，其特征在于，包括具有一定弹性的轻质构件主体、构件内部测轴力装置和测弯矩装置，构件两端有螺纹端头，构件之间通过刚接接头或者铰接接头连接，安装在底座上，可组装成为不同的力学模型；所述的测轴力装置和测弯矩装置通过装置本身电路中电阻的变化反应构件所受轴力和弯矩。2.根据权利要求1所述的可显示轴力和弯矩的组装式力学教具构件，其特征在于，所述的测轴力装置由轴力导杆A、轴力导杆B、轴力指针、轴力指示电阻和布置在构件主体内的导线和电源构成；其中轴力导杆A为长钢杆，一端与构件L端底面铰接，另一端与轴力指针末端铰接；轴力导杆B为短钢杆，一端与轴力指针中部铰接，另一端与构件R端底面铰接；轴力指针首端与圆弧形轴力指示电阻滑动接触；轴力指针、轴力指示电阻的左半幅和布置在构件主体内的导线、电源组成拉力闭合回路，回路中串联红色轴力指示灯；轴力指针、轴力指示电阻的右半幅和布置在构件主体内的导线、电源组成压力闭合回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李为腾，管清升，马海曜，杨博，梅玉春，李廷春，王刚，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37