一种理论力学运动学演示实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种理论力学运动学演示实验装置，包括支承架

【技术实现步骤摘要】
一种理论力学运动学演示实验装置


[0001]本专利技术涉及教学用具及其周边配套设施
，特别是涉及一种理论力学运动学演示实验装置
。

技术介绍

[0002]在大学工科专业理论力学课程教学中，运动学的概念最为深奥，各种运动之间的关系复杂，因此成为教学中的重点和难点
。
目前尚没有一个关于这方面的比较完善的实验装置，有的教师在教学中会自行设计制作功能比较简单的实验装置，如图1所示
。
该装置主要有支承架
、
连杆和圆盘组成，通过连杆绕轴
A
的转动和圆盘绕连杆上轴
B
的转动，实现圆盘的平面运动
。
由于结构过于简单，没有设计必要的参考系，不能实现刚体的平移运动，无法全面演示不同形式的点的复合运动
、
刚体复合运动
、
刚体平移运动，不能演示深奥的运动学概念，不能展现各种运动之间的内在关系，功能单一，信息量小，教学效果受到很大限制
。
[0003]无论是点的运动，还是刚体的运动，都是相对参考系而言的
。
现有的实验装置功能单一，未能设计并实现不同运动形式的参考系，也就无法清晰演示点的运动和刚体运动的概念，以及这些运动之间的区别和相互关系
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种理论力学运动学演示实验装置，以解决上述现有技术存在的问题，使演示实验装置能够演示理论力学运动学的重要概念，增强演示实验装置的演示效果/>。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种理论力学运动学演示实验装置，包括：
[0006]支承架；
[0007]第一演示组件，所述第一演示组件包括第一齿轮
、
第二齿轮和第一连杆，所述第一齿轮固定设置于所述支承架上，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述第一连杆的第一端与所述第一齿轮铰接，且所述第一连杆与所述第一齿轮的铰接点位于所述第一齿轮的轴线上，所述第一连杆的第二端与所述第二齿轮铰接，且所述第一连杆与所述第二齿轮的铰接点位于所述第二齿轮的转动轴线上；
[0008]第二演示组件，所述第二演示组件包括第一带轮
、
第二带轮
、
传动带和第二连杆，所述第一带轮固定设置于所述支承架上，所述传动带张紧所述第一带轮和所述第二带轮，所述第二连杆的第一端与所述第一带轮铰接，且所述第二连杆与所述第一带轮的铰接点位于所述第一带轮的轴线上，所述第二连杆的第二端与所述第二带轮铰接，且所述第二连杆与所述第二带轮的铰接点位于所述第二带轮的转动轴线上
。
[0009]优选地，所述支承架上设置有第一参考系，所述第二带轮上设置有第二参考系和第五参考系，所述第一连杆上设置有第三参考系，所述第二齿轮上设置有第四参考系和参考点
。
[0010]优选地，所述第一参考系
、
所述第二参考系
、
所述第三参考系
、
所述第四参考系以及所述第五参考系均包括横坐标轴和纵坐标轴，所述横坐标轴垂直于所述纵坐标轴，且所述横坐标轴以及所述纵坐标轴所在平面平行于竖直面，所述第三参考系的所述横坐标轴沿所述第一连杆的长度方向设置，所述第三参考系的所述纵坐标轴垂直于所述第一连杆，所述第二齿轮的轴心位于所述第三参考系的横坐标轴上，所述参考点均位于所述第四参考系的所述横坐标轴上
。
[0011]优选地，所述第一演示组件和第二演示组件分别位于所述支承架的两侧，所述第一齿轮和所述第一带轮同轴设置
。
[0012]优选地，所述支承架上设置有第一连接轴，所述第一连接轴固定设置于所述支承架上，所述第一齿轮和所述第一带轮均与所述第一连接轴相连，所述第二齿轮利用第二连接轴与所述第一连杆铰接，所述第二带轮利用第三连接轴与所述第二连杆铰接
。
[0013]优选地，所述第一参考系与所述支承架可拆卸连接，所述第二参考系与所述第二连接轴可拆卸连接，所述第三参考系与所述第一连杆可拆卸连接，所述第四参考系与所述第二齿轮可拆卸连接，所述第五参考系与所述第二带轮可拆卸连接
。
[0014]优选地，所述横坐标轴以及所述纵坐标轴均为杆件
。
[0015]优选地，所述支承架包括底座和架体，所述架体设置于所述底座的顶部，所述第一演示组件和所述第二演示组件分别设置于所述架体的两侧
。
[0016]优选地，所述底座与所述架体可拆卸连接，所述第一演示组件以及所述第二演示组件分别与所述架体可拆卸连接
。
[0017]优选地，所述传动带为同步带
。
[0018]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0019]本专利技术的理论力学运动学演示实验装置，支承架为第一演示组件和第二演示组件提供了稳定支撑，在利用第一演示组件和第二演示组件演示理论力学运动学概念时，第一齿轮与第二齿轮相啮合，同时与第一连杆铰接，转动第一连能够带动第二齿轮转动，同时改变第二齿轮的转动轴线的位置，利用第一演示组件能够演示刚体定轴转动和刚体平面运动；第一带轮利用传动带驱动第二带轮转动，第二连杆的两端分别与第一带轮和第二带轮连接，转动第二连杆，能够带动第二带轮运动，利用第二演示组件能够演示刚体的平移运动和转动偶机构；同时利用第一演示组件和第二演示组件能够演示点的两种复合运动和刚体的两种复合运动，可拆卸的五个参考系和一个参考点进一步增强了演示效果
。
本专利技术的理论力学运动学演示实验装置，结构简单，操作便捷，可演示理论力学全部运动学的重要概念，包括三种刚体的基本运动
、
两种点的复合运动
、
两种刚体的复合运动，并利用第一演示组件和第二演示组件形象地展现这些运动的相互关系，演示直观，便于教师教学和学生理解
。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0021]图1为现有技术中的实验装置的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例中所公开的理论力学运动学演示实验装置的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例中所公开的理论力学运动学演示实验装置的其他角度的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例中所公开的理论力学运动学演示实验装置的连接关系图；
[0025]图5为本专利技术实施例中所公开的理论力学运动学演示实验装置的点的复合运动原理图；
[0026]图6为本专利技术实施例中所公开的理论力学运动学演示实验装置的刚体复合运动原理图；
[0027]图7为本专利技术实施例中所公开的理论力学运动学演示实验装置构成的行星齿轮机构的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种理论力学运动学演示实验装置，其特征在于，包括：支承架；第一演示组件，所述第一演示组件包括第一齿轮
、
第二齿轮和第一连杆，所述第一齿轮固定设置于所述支承架上，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述第一连杆的第一端与所述第一齿轮铰接，且所述第一连杆与所述第一齿轮的铰接点位于所述第一齿轮的轴线上，所述第一连杆的第二端与所述第二齿轮铰接，且所述第一连杆与所述第二齿轮的铰接点位于所述第二齿轮的转动轴线上；第二演示组件，所述第二演示组件包括第一带轮
、
第二带轮
、
传动带和第二连杆，所述第一带轮固定设置于所述支承架上，所述传动带张紧所述第一带轮和所述第二带轮，所述第二连杆的第一端与所述第一带轮铰接，且所述第二连杆与所述第一带轮的铰接点位于所述第一带轮的轴线上，所述第二连杆的第二端与所述第二带轮铰接，且所述第二连杆与所述第二带轮的铰接点位于所述第二带轮的转动轴线上
。2.
根据权利要求1所述的理论力学运动学演示实验装置，其特征在于：所述支承架上设置有第一参考系，所述第二带轮上设置有第二参考系和第五参考系，所述第一连杆上设置有第三参考系，所述第二齿轮上设置有第四参考系和参考点
。3.
根据权利要求2所述的理论力学运动学演示实验装置，其特征在于：所述第一参考系
、
所述第二参考系
、
所述第三参考系
、
所述第四参考系以及所述第五参考系均包括横坐标轴和纵坐标轴，所述横坐标轴垂直于所述纵坐标轴，且所述横坐标轴以及所述纵坐标轴所在平面平行于竖直面，所述第三参考系的所述横坐标轴沿所述第一连杆的长度方向设置，所述第三参考系的所述纵坐标轴垂直于所述第一连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣梅，陈建平，王妮，张彦，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：