CN104157187B - 具有自动纠偏功能的复摆转轴制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复摆，特别涉及一种具有自动纠偏功能的复摆转轴制作工艺。本发明的技术方案是：转轴的芯棒长6.5cm，芯棒因两种不同的直径而分为两段，其中直径为7mm的一段长5cm，剩下部分的直径为4.9mm，在直径为4.9mm的芯棒上以过盈配合的方式套有两个结构、尺寸都相同的钟用轴承，此钟用轴承的外直径为7.9mm、轴向厚度为3mm，此两钟用轴承的间隔为1mm，芯棒相对粗的一端通过螺钉被固定于复摆支架的转轴孔内。本发明的轴承能对摆杆起到自动纠偏的作用，因而能使摆杆在7秒之内达到平稳摆动。
Description
技术领域
本发明涉及一种复摆，特别涉及一种具有自动纠偏功能的复摆转轴制作工艺。
背景技术
目前公知的复摆由两部分构成：一是摆杆，二是支架，其中摆杆的外形是一块长方形金属板，板上沿纵向中心线分布着数十个圆形通孔。实验中是将摆杆的孔套在支架上方一个横向安置的三棱柱上，摆杆孔的顶部则与三棱柱上方的棱结合，当摆杆下端被拉离平衡位置释放后，摆杆就开始摆动。根据实验原理，这种摆动必须是一种竖直平面内的平稳摆动，以此测出的重力加速度的误差将趋于最小。然而现实是：由于摆杆厚达5mm，所以摆杆孔与三棱柱的结合就是两条直线的结合。由于支架的竖直度调节的判断标准是依赖其底座上的一个气泡室结构的水平仪，这种水平仪的准确度则完全依赖于水平仪的准确安装，然而由于这种结构的水平仪的自身缺陷，所以不可能准确安装，即使是准确安装，那也只反映底座的水平度，而并不代表支架上方三棱柱的水平度，因为这其中还涉及支架立柱与底座的结合以及三棱柱与其基座的结合的准确度，由于上述原因，即使是气泡室中的气泡居中，却并不代表三棱柱上方棱处于水平，所以实际效果是：学生花了大量的时间将气泡调至正中，而三棱柱上方的棱却并不水平，从而造成摆杆孔的顶与三棱柱上方棱的接触并不是理想的线接触，而是一种点接触。重要的是此接触点并不处于摆杆孔顶的中心点，而是处于孔顶的某一端头，在这种情况下悬挂的摆杆就不可能处于竖直状态，所以一旦摆动起来，就不可避免地出现明显的扭动，最终造成较大的测量误差。本申请人于2006年11月1X日分别申请了三项防止复摆摆杆扭动的技术方案申请号分别为200610022164.X；200610022160.1；200610022157.X，这三个方案的共同点是让复摆摆杆孔与转轴的接触点处于摆杆孔壁的中点处，使处于悬挂的摆杆在静态下处于竖直，从而消除了产生扭动的一个重要因素。但是长期的教学实践表明，上述方案对于有操作经验的教师是可行的，而许多学生由于在将摆杆拉离平衡位置时牵引方向上控制不当，产生了偏斜，所以摆杆被释放后仍然有扭动现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有自动纠偏功能的复摆转轴制作工艺以防止复摆摆杆的扭动。
本发明的目的是这样实现的：转轴的芯棒长6.5cm，芯棒因两种不同的直径而分为两段，其中直径为7mm的一段长5cm，剩下部分的直径为4.9mm，在直径为4.9mm的芯棒上以过盈配合的方式套有两个结构、尺寸都相同的钟用轴承，此钟用轴承的外直径为7.9mm、轴向厚度为3mm，此两钟用轴承的间隔为1mm，其中处于芯棒相对细的端头一侧的钟用轴承与该端头之间的距离不大于3mm，芯棒相对粗的一端通过螺钉被固定于复摆支架的转轴孔内。
采用上述方案能收到如下显著效果：
1.由于摆杆孔与转轴轴承的配合是柱面配合，因此，即使学生牵引摆杆的方向有偏离竖直平面，释放后，轴承能对摆杆起到自动纠偏的作用，因而能使摆杆在7秒之内达到平稳摆动。
2.虽然轴承的外圈与摆杆孔成间隙配合关系，这看似会增大摆动的摩擦，但实际上这种间隙配合并无相对运动，而真正产生相对运动的是轴承外圈与内圈间的钢球，原因是轴承中钢球的滚动摩擦总是小于轴承外套与摆杆孔之间的滑动摩擦，而本方案选用的轴承为钟用轴承，其摩擦力极小，所以能确保摆杆必要的摆动周期数。
3.实践表明，在复摆实验中，复摆转轴偏离水平线的倾斜度达到3°，即能被实验者所明显察觉，从而通过支架底部的地足螺钉的调节进行纠偏，然而低于3°的倾斜度，仅靠视觉是难以发现的，然而本方案由于轴承的内、外圈之间钢球及间隙的存在，所以即使转轴芯棒与水平线有5°以内的倾斜，在摆杆的重力作用下，通过钢球都能使轴承外圈自动弥补因芯棒这种不完全水平而造成摆杆偏离竖直线的缺陷。
4.由于钟用轴承的轴向厚度太小，采用两个钟用轴承串接，并保持1mm的间隔，而摆杆孔的柱面长度为7mm，这就能确保摆杆孔的整个柱面都能与轴承外周的结合。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
转轴的芯棒长6.5cm，芯棒因两种不同的直径而分为两段，其中直径为7mm的一段长5cm，剩下部分的直径为4.9mm，在直径为4.9mm的芯棒上以过盈配合的方式套有两个结构、尺寸都相同的钟用轴承，此钟用轴承的外直径为7.9mm、轴向厚度为3mm，此两钟用轴承的间隔为1mm，其中处于芯棒相对细的端头一侧的钟用轴承与该端头之间的距离不大于3mm，芯棒相对粗的一端通过螺钉被固定于复摆支架的转轴孔内。
Claims (1)
1.一种具有自动纠偏功能的复摆转轴制作方法，其特征是：转轴的芯棒长6.5cm，芯棒因两种不同的直径而分为两段，其中直径为7mm的一段长5cm，剩下部分的直径为4.9mm，在直径为4.9mm的芯棒上以过盈配合的方式套有两个结构、尺寸都相同的钟用轴承，此钟用轴承的外直径为7.9mm、轴向厚度为3mm，此两钟用轴承的间隔为1mm，其中处于芯棒相对细的端头一侧的钟用轴承与该端头之间的距离不大于3mm，芯棒相对粗的一端通过螺钉被固定于复摆支架的转轴孔内。
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| CN201410458543.8A CN104157187B (zh) | 2014-09-10 | 2014-09-10 | 具有自动纠偏功能的复摆转轴制作工艺 |
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Publications (2)
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Citations (3)
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| CN201000681Y (zh) * | 2007-01-29 | 2008-01-02 | 代伟 | 复摆仪 |
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- 2014-09-10 CN CN201410458543.8A patent/CN104157187B/zh active Active
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