CN104299484A - 受力形变演示仪 - Google Patents

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Abstract

一种受力形变演示仪，包括安装板，安装板上安装有固定座，固定座上连接有树脂制作而成的弹性横杠，弹性横杠的内端安装有轴承，固定座上开有槽体，轴承固定并嵌在槽体内，弹性横杠的下方设有连接在固定座上的透明玻璃套管，透明玻璃套管内部设有支撑弹簧，弹性横杠的中间部分开有交叉连通的横向通孔和竖向通孔，竖向通孔中活动连接有支撑杆的上端，支撑杆的下端穿入透明玻璃套管中并顶压在支撑弹簧上；横向通孔中穿入插销，插销穿过支撑杆的上端，插销采用可剪切的橡皮材质并且其两端穿出横向通孔外，弹性横杠的外端连接有橡皮伸缩条，橡皮伸缩条的下端连接有挂钩，挂钩上连接有重物。

Description

受力形变演示仪
技术领域
本发明涉及教学用具，尤其涉及一种研究构件在负载情况下受力形变的演示仪。
背景技术
目前的教材中有关于“结构与力”的章节，该教材中在分析受力情况时，要求学生弄懂两个问题：1、要清楚结构的构件受到哪些力的作用；2、要清楚在这些力的作用下，构件承载变形的情况如何。构件受力形式可分为：受拉、受压、受剪切、受弯曲、受扭转五种基本形式，但是根据教材上的文字和图片是无法形象、直观地说明构件在承载的情况下如何变形，五种受理形式的力学作用方式如何，更重要的是教材中没有系统地分析在负载的情况下具体结构的整体受力情况，学生也很难理解其中之间受力形式的关联性。
现有技术中公开了一些关于受力变形分析的教具，如专利号为201420040179.9的物体弹力与变形演示教具，该教具的结构只是分析弹性力产生的变形，那对于受剪切、受弯曲、受扭转的这三种变形情况未给出演示，不仅不能给出全面的受力分析演示，而且其结构设计也相对比较复杂。如专利号为201320266614.5的梁发生纯弯曲变形的演示教具，该结构只是做出弯曲力产生变形的分析，功能单一，也不能给出全面的受力分析演示。因此在现有技术没有公开能全面分析演示受拉、受压、受剪切、受弯曲、受扭转五种基本形式的教具。
发明内容
本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种受力形变演示仪，可以清楚、形象的演示构件受到各种力后的变形情况，帮助学生理解，同时该结构设计简单紧凑，但功能全面。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种受力形变演示仪，包括安装板，安装板上安装有固定座，固定座上连接有树脂制作而成的弹性横杠，弹性横杠的内端安装有轴承，固定座上开有槽体，轴承固定并嵌在槽体内，弹性横杠的下方设有连接在固定座上的透明玻璃套管，透明玻璃套管内部设有支撑弹簧，弹性横杠的中间部分开有交叉连通的横向通孔和竖向通孔，竖向通孔中活动连接有支撑杆的上端，支撑杆的下端穿入透明玻璃套管中并顶压在支撑弹簧上；横向通孔中穿入插销，插销穿过支撑杆的上端，插销采用可剪切的橡皮材质并且其两端穿出横向通孔外，弹性横杠的外端连接有橡皮伸缩条，橡皮伸缩条的下端连接有挂钩，挂钩上连接有重物。该结构设计简单合理，功能全面，分析演示了重物下拉橡皮伸缩条产生的拉力；重物下拉弹性横杠外端对弹性横杠产生的弯曲力；弹性横杠下压弹簧的压力；对穿在支撑杆上端的插销进行剪切，从而演示了剪切力，同时插销也具有定位作用；弹性横杠为橡皮制作而成的空心管结构，不仅具有弹性，而且可以对弹性横杠进行扭转，从而分析演示扭转力。因此该简单的结构全面分析了5种力产生的形变，非常直观、形象地演示了受力变形的情况。
为了进一步完善，安装板的内侧安装有角度测量板，角度测量板上设有内转动刻度尺和外弯曲刻度尺，内转动刻度尺与弹性横杠上的横向通孔位置相对应，外弯曲刻度尺与弹性横杠外端相对应。这样可以分别测量弹性横杠下压弹簧后转动的角度和弹性横杠外部分受重物下拉弯曲的角度。
进一步完善，安装板的外侧安装有照射灯，照射灯通过柔性条固定连接在安装板上，照射灯连接有开关键和电源插头。由于弹性横杠结构与角度测量板保持一定距离，因此目测会比较麻烦，要与弹性横杠保持在同一水平线上，而采用柔性条调节照射灯的位置，使照射灯与与弹性横杠保持在同一水平线上，准确测量弹性横杠的变形角度。
进一步完善，固定座上固定有支杆，支杆倾斜向上，透明玻璃套管的下端套在支杆上，支杆的上端支撑在支撑弹簧的底端。这样支杆可以方便地固定透明玻璃套管，同时也支撑弹簧，结构设计简单合理。
本发明有益的效果是：本发明结构设计简单紧凑，但功能全面，可以生动形象的演示构件受到拉力、压力、剪切力、弯曲力和扭转力的形变情况，也可以采用不同材料来演示受力的形变情况，更有利于帮助学生理解。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为图1中A部分的放大示意图；
图3为本发明内部结构的主视图。
附图标记说明：安装板1，固定座2，槽体2-1，弹性横杠3，横向通孔3-1，竖向通孔3-2，轴承3-3，透明玻璃套管4，支撑弹簧5，支撑杆6，插销7，橡皮伸缩条8，挂钩9，重物10，角度测量板11，内转动刻度尺12，外弯曲刻度尺13，照射灯14，柔性条15，开关键16，电源插头17，支杆18。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参照附图：本实施例中受力形变演示仪，包括安装板1，安装板1上安装有固定座2，固定座2上连接有树脂制作而成的弹性横杠3，弹性横杠3的内端安装有轴承3-3，固定座2上开有槽体2-1，轴承3-3固定并嵌在槽体2-1内，弹性横杠3的下方设有连接在固定座2上的透明玻璃套管4，透明玻璃套管4内部设有支撑弹簧5，弹性横杠3的中间部分开有交叉连通的横向通孔3-1和竖向通孔3-2，竖向通孔3-2中活动连接有支撑杆6的上端，支撑杆6的下端穿入透明玻璃套管4中并顶压在支撑弹簧5上；横向通孔3-1中穿入插销7，插销7穿过支撑杆6的上端，插销7采用可剪切的橡皮材质并且其两端穿出横向通孔3-1外，弹性横杠3的外端连接有橡皮伸缩条8，橡皮伸缩条8的下端连接有挂钩9，挂钩9上连接有重物10。
安装板1的内侧安装有角度测量板11，角度测量板11上设有内转动刻度尺12和外弯曲刻度尺13，内转动刻度尺12与弹性横杠3上的横向通孔3-1位置相对应，外弯曲刻度尺13与弹性横杠3外端相对应。安装板1的外侧安装有照射灯14，照射灯14通过柔性条15固定连接在安装板1上，照射灯14连接有开关键16和电源插头17。固定座2上固定有支杆18，支杆18倾斜向上，透明玻璃套管4的下端套在支杆18上，支杆18的上端支撑在支撑弹簧5的底端。
本发明分别演示构件受到拉力、压力、剪切力、弯曲力和扭转力的形变情况，在重物10下拉橡皮伸缩条8，使橡皮伸缩条8伸长，演示了拉力产生的形变情况；重物10下拉弹性横杠3外端时，使弹性横杠3弯曲变形，从而演示了弯曲力产生的形变情况；连接在弹性横杠3上的支撑杆6下压支撑弹簧5时，使支撑弹簧5受压收缩，从而演示了压力产生的形变情况；穿插在横向通孔3-1中的插销7两端穿出横向通孔3-1外，插销7通过两个距离相近、大小相等、方向相反的平行力相互作用，从而演示了剪切力对插销7产生的形变情况；弹性横杠3的中间部分与透明玻璃套管4相连接，悬挂在橡皮伸缩条8上的重物10处于悬空，在重物10施加一个推力，让重物10摇摆并带动弹性横杠3产生部分扭转，从而演示扭转力产生的形变情况，该结构虽然较为简单，但是全面的演示了构件在多种力的作用下产生的形变情况。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (4)

1.一种受力形变演示仪，包括安装板(1)，其特征是：所述安装板(1)上安装有固定座(2)，固定座(2)上连接有树脂制作而成的弹性横杠(3)，弹性横杠(3)的内端安装有轴承(3-3)，固定座(2)上开有槽体(2-1)，轴承(3-3)固定并嵌在槽体(2-1)内，弹性横杠(3)的下方设有连接在固定座(2)上的透明玻璃套管(4)，透明玻璃套管(4)内部设有支撑弹簧(5)，所述弹性横杠(3)的中间部分开有交叉连通的横向通孔(3-1)和竖向通孔(3-2)，竖向通孔(3-2)中活动连接有支撑杆(6)的上端，支撑杆(6)的下端穿入透明玻璃套管(4)中并顶压在支撑弹簧(5)上；所述横向通孔(3-1)中穿入插销(7)，插销(7)穿过支撑杆(6)的上端，插销(7)采用可剪切的橡皮材质并且其两端穿出横向通孔(3-1)外，所述弹性横杠(3)的外端连接有橡皮伸缩条(8)，橡皮伸缩条(8)的下端连接有挂钩(9)，挂钩(9)上连接有重物(10)。
2.根据权利要求1所述的受力形变演示仪，其特征是：所述安装板(1)的内侧安装有角度测量板(11)，角度测量板(11)上设有内转动刻度尺(12)和外弯曲刻度尺(13)，内转动刻度尺(12)与弹性横杠(3)上的横向通孔(3-1)位置相对应，外弯曲刻度尺(13)与弹性横杠(3)外端相对应。
3.根据权利要求2所述的受力形变演示仪，其特征是：所述安装板(1)的外侧安装有照射灯(14)，照射灯(14)通过柔性条(15)固定连接在安装板(1)上，照射灯(14)连接有开关键(16)和电源插头(17)。
4.根据权利要求1所述的受力形变演示仪，其特征是：所述固定座(2)上固定有支杆(18)，支杆(18)倾斜向上，所述透明玻璃套管(4)的下端套在支杆(18)上，所述支杆(18)的上端支撑在支撑弹簧(5)的底端。
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