一种倒立单摆教学教具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种倒立单摆教学教具，包括底座和倒立单摆，底座上固定设置驱动器，驱动器上设置在其通电状态下竖向往复振动的振动部，倒立单摆包括摆杆和摆球，摆杆的下端与振动部转动连接，摆杆的上部摆动端与摆球固定连接，摆杆的转动轴线与振动部的振动方向垂直；底座上位于倒立单摆摆动方向的一端设置第一限位台，底座上位于倒立单摆摆动方向的另一端设置第二限位台。通过水平推动机构推动倒立单摆倾斜一定角度后撤去水平推动机构的外力，倒立单摆在竖向振动的作用下自动回复到竖向稳定位置，自动化的实验操作，更加简单方便，实验效果更加直观，提高了教学趣味性和教学效果，也避免人体直接接触运动的倒立单摆而造成伤害。伤害。伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种倒立单摆教学教具


[0001]本技术属于教学用具
，具体涉及一种倒立单摆教学教具。

技术介绍

[0002]一个单摆的平衡位置有两个，一个是摆点正下方，一个是摆点正上方。但是这两个平衡点中只有正下方的平衡点对应着稳定平衡。上方的平衡位置是不稳定的平衡点，单摆可以在下方的平衡点两侧做小振动，而上方不行。这实际上是由重力加速度决定的，如果想让上面的平衡点变成稳定平衡，必须让重力加速度g的方向向上才能做到，通过单摆在白点正上方做振幅很小的高频振动，此时上方的不稳定平衡位置变成了稳定平衡位置，这一高频振动产生了一个低频力或者力矩，抵消了重力产生的力或者力矩，高频振荡可以产生一项力来使得系统保持它的稳定性，这个力就叫做有质动力。
[0003]现有单摆的教具中，需要人工拨动摆杆到上方平衡位置，同时还需要操作驱动器的启停，操作不方便，摆杆摆动过程中人工碰触摆杆也存在很大的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术中倒立摆操作不方便、存在安全隐患的缺点，提供一种倒立单摆教学教具。
[0005]为了解决上述问题，本技术提供了一种倒立单摆教学教具，包括底座和倒立单摆；底座上固定设置驱动器，驱动器上设置在其通电状态下竖向往复振动的振动部；倒立单摆包括摆杆和摆球，摆杆的下端与振动部转动连接，摆杆的上部摆动端与摆球固定连接，摆球的中心位于摆杆的轴线上，摆杆的转动轴线与振动部的振动方向垂直；
[0006]底座上位于倒立单摆摆动方向的一端设置第一限位台，底座上位于倒立单摆摆动方向的另一端设置第二限位台，自然状态下，倒立单摆倾斜抵触在第一限位台和第二限位台的其中一个上，摆杆的重心位于摆杆转动轴线的上方；底座上设置推动倒立单摆绕振动部摆动的水平推动机构。
[0007]可选地，水平推动机构包括第一电机、第一传动组件和U形推杆，U形推杆包括第一水平侧杆、第二水平侧杆和连接杆，第一水平侧杆与第二水平侧杆平行；第一水平侧杆的一端与第二水平侧杆的一端通过连接杆连接，第一水平侧杆位于倒立单摆摆动方向的一端，第二水平侧杆位于倒立单摆摆动方向的另一端；第一电机通过第一传动组件带动U形推杆沿倒立单摆摆动方向往复移动以推动摆杆摆动。
[0008]可选地，第一传动组件包括齿轮和齿条，齿轮同轴固定安装在第一电机的电机轴上，底座上固定设置第一安装架，齿条水平滑动设置在第一安装架上，齿条与齿轮啮合连接，齿条与U形推杆固定连接，第一电机驱动齿轮转动带动齿条水平移动，U形推杆随齿条同步移动以推动倒立单摆摆动。
[0009]可选地，第一水平侧杆与第二水平侧杆的间距大于第一限位台和第二限位台的间距。
[0010]可选地，底座上固定设置竖向滑轨，振动部往复滑动限位在竖向滑轨上；驱动器通过第二传动组件驱动振动部在竖向滑轨上往复滑动。
[0011]可选地，驱动器为第二电机，第二传动组件包括安装盘和连杆，安装盘同轴固定设置在第二电机的电机轴上，安装盘的盘面上位于其外边缘与轴心之间的位置固定设置连接销，振动部的一端与连杆的一端铰接，连接销与连杆的另一端铰接，第二电机驱动安装盘转动，安装盘通过连杆驱动振动部在竖向滑轨上往复移动。
[0012]可选地，振动部上固定设置转轴，转轴的轴线与振动部的振动方向垂直，摆杆一端固定设置安装环，安装环配合转动套设在转轴上，转轴的端部设置限位结构以限制安装环脱离转轴。
[0013]可选地，第一限位台与第二限位台拼接形成具有U形限位空间的限位座，倒立单摆部分位于U形限位空间内。
[0014]可选地，限位结构包括设置在限位座上的限位挡板，限位挡板的表面开设限位槽，转轴的端部配合滑动限位在限位槽中。
[0015]可选地，摆杆包括安装管和滑动杆，滑动杆滑动伸缩于安装管内，安装管的侧壁上设置锁定滑动杆位置的锁定螺杆。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0017]1、本技术的倒立单摆教学教具中，通过采用第一限位台和第二限位台使摆杆的中心位于振动部以上，方便水平推动机构将倒立单摆推动至竖直状态，从而方便实验的自动进行，节省了劳动力，提高了实验效率。
[0018]2、本技术的倒立单摆教学教具中，第一限位台、第二限位台拼接形成限位座，限位座上设置限位挡台，以上设置，减少了零部件数量，第一限位台、第二限位台以及限位挡板的稳定性更好，拆装更加方便。
[0019]3、本技术的倒立单摆教学教具中，通过水平推动机构驱动U形推杆左右移动，从而实现倒立单摆的自动起摆以及倒立单摆在竖向稳定状态时发生摆动，自动化操作，节省劳动力，提高了实验的趣味性，实验过程更加直观，操作更加安全。
附图说明
[0020]图1为本实施例中倒立单摆教学教具的侧面示意图；
[0021]图2为本实施例中倒立单摆教学教具的正面示意图；
[0022]图3为本实施例中U形推杆的结构示意图；
[0023]图4为本实施例中摆杆的结构示意图。
[0024]附图标记：1、底座；11、第一安装架；12、竖向滑轨；13、第二安装架；2、振动部；21、转轴；3、倒立单摆；31、安装管；32、滑动杆；33、安装环；34、锁定螺杆；35、摆球；36、摆杆；4、限位座；41、第一限位台；42、第二限位台；43、限位挡板；44、限位槽；45、U形限位空间；5、水平推动机构；51、第一电机；52、第一传动组件；521、齿轮；522、齿条；53、U形推杆；531、第一水平侧杆；532、第二水平侧杆；533、连接杆；6、第二传动组件；61、安装盘；611、连接销；62、连杆；63、第二电机。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细描述。
[0026]实施例
[0027]如图1
‑
图4所示，本实施例提供了一种倒立单摆教学教具，包括底座1和倒立单摆3；底座1上固定设置驱动器，驱动器上设置在其通电状态下竖向往复振动的振动部2，倒立单摆3包括摆杆36和摆球35，摆杆36的下端与振动部2转动连接，摆杆36的上部摆动端与摆球35固定连接，摆球35的中心位于摆杆36的轴线上，摆杆36的转动轴线与振动部2的振动方向垂直；底座1上位于倒立单摆3摆动方向的一端设置第一限位台41，底座1上位于倒立单摆3摆动方向的另一端设置第二限位台42，自然状态下，倒立单摆3倾斜抵触在第一限位台41和第二限位台42的其中一个上，摆杆36的重心位于摆杆36转动轴线的上方；底座1上设置推动倒立单摆3绕振动部2摆动的水平推动机构5。
[0028]通过上述设置，自然状态下，倒立单摆3倾斜抵靠在其中一个限位台上，通过水平推动机构5自动将倒立单摆3推动到竖直状态，驱动器通电后驱动振动部2竖向往复移动，摆杆36的下端随振动部2竖向往复移动，从而实现倒立单摆3动态稳定在竖直位置，通过水平推动机构5推动倒立单摆3倾斜一定角度后撤去水平推动机构5的外力，倒立单摆3在竖向振动的作用下自动回复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒立单摆教学教具，其特征在于，包括底座(1)和倒立单摆(3)；底座(1)上固定设置驱动器，驱动器上设置在其通电状态下竖向往复振动的振动部(2)；倒立单摆(3)包括摆杆(36)和摆球(35)，摆杆(36)的下端与振动部(2)转动连接，摆杆(36)的上部摆动端与摆球(35)固定连接，摆球(35)的中心位于摆杆(36)的轴线上，摆杆(36)的转动轴线与振动部(2)的振动方向垂直；底座(1)上位于倒立单摆(3)摆动方向的一端设置第一限位台(41)，底座(1)上位于倒立单摆(3)摆动方向的另一端设置第二限位台(42)，自然状态下，倒立单摆(3)倾斜抵触在第一限位台(41)和第二限位台(42)的其中一个上，摆杆(36)的重心位于摆杆(36)转动轴线的上方；底座(1)上设置推动倒立单摆(3)绕振动部(2)摆动的水平推动机构(5)。2.根据权利要求1所述的倒立单摆教学教具，其特征在于，水平推动机构(5)包括第一电机(51)、第一传动组件(52)和U形推杆(53)，U形推杆(53)包括第一水平侧杆(531)、第二水平侧杆(532)和连接杆(533)，第一水平侧杆(531)与第二水平侧杆(532)平行；第一水平侧杆(531)的一端与第二水平侧杆(532)的一端通过连接杆(533)连接，第一水平侧杆(531)位于倒立单摆(3)摆动方向的一端，第二水平侧杆(532)位于倒立单摆(3)摆动方向的另一端；第一电机(51)通过第一传动组件(52)带动U形推杆(53)沿倒立单摆(3)摆动方向往复移动以推动倒立单摆(3)摆动。3.根据权利要求2所述的倒立单摆教学教具，其特征在于，第一传动组件(52)包括齿轮(521)和齿条(522)，齿轮(521)同轴固定安装在第一电机(51)的电机轴上，底座(1)上固定设置第一安装架(11)，齿条(522)水平滑动设置在第一安装架(11)上，齿条(522)与齿轮(521)啮合连接，齿条(522)与U形推杆(53)固定连接，第一电机(51)驱动齿轮(521)转动带动齿条(522)水平移动，U形推杆(53)随齿条(522)同步移动以推动...

【专利技术属性】
技术研发人员：许瑞，程志海，张威，上官敏慧，
申请(专利权)人：中国人民大学，
类型：新型
国别省市：