CN104568601B - 一种空间结构力学实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间结构力学实验装置，包括空间的实验框架和加载机构以及待测空间实验杆系，所述待测空间实验杆系设在实验框架的实验底座平台上，所述加载机构可在实验框架顶部平面内移动的设在实验框架的顶部，所述加载机构通过压头作用在待测空间实验杆系上。可对空间结构模型进行整体的静力学和动力学测试实验，能对空间结构的整体性能进行测试评估；整套实验装置构造简单、易于组合、功能多样，不仅能激发学生的学习兴趣，也能锻炼学生的动手能力。

Description

一种空间结构力学实验装置
技术领域
本发明涉及力学实验技术领域，尤其是涉及一种空间结构力学实验装置。
背景技术
目前的力学实验装置多是针对平面结构进行静力学实验，多不能对空间结构进行实验，更无法开展空间结构的动力学实验。
并且现有的力学实验装置可组合性差，力学模型过于简单缺乏变换，结构功能单一，不能很好激发学生的学习兴趣以及动手能力。
发明内容
针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种空间结构力学实验装置，其可对空间结构进行静力学和动力学实验测试。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
该空间结构力学实验装置，包括空间的实验框架和加载机构以及待测空间实验杆系，所述待测空间实验杆系设在实验框架的实验底座平台上，所述加载机构可在实验框架顶部平面内移动的设在实验框架的顶部，所述加载机构通过压头作用在待测空间实验杆系上。
进一步的，所述加载机构包括螺纹杆、加载手轮、加载平台、测力仪，所述螺纹杆穿过加载平台上的螺孔，所述加载手轮设在螺纹杆顶部，压头设在螺纹杆下端，测力仪的传感器设在螺纹杆与压头之间。
所述实验框架顶部并排设有光杆和丝杆，光杆穿过加载机构上的光孔，丝杆穿过加载机构上的螺纹孔，光杆端部设有传动齿轮，实验框架顶部设有与传动齿轮相适配的齿条。
所述压头为滚珠压头。
所述待测空间实验杆系包括基本杆件和联接接头，所述联接接头上设有一组凸起的连接头，所述基本杆件的端部与连接头相适配。
所述实验底座平台上设有用于定位待测空间实验杆系的一组定位孔。
所述螺纹杆与压头之间设有长度调节杆。
所述光杆和丝杆的一端均设有手柄轮，光杆和丝杆的另一端均设有限位轮。
所述丝杆两端均设有一段光滑段圆轴，丝杆两端的光滑段圆轴可移动的设在实验框架顶部上。
所述基本杆件每端均设有两个连接孔，所述连接头上设有与一端两个连接孔相适配的孔。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
杆件搭配联接接头可组合出多种形式的空间结构模型，并可对空间结构模型进行整体的静力学和动力学测试实验，能对空间结构的整体性能进行测试评估；整套实验装置构造简单、易于组合、功能多样，不仅能激发学生的学习兴趣，也能锻炼学生的动手能力。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明整体空间结构力学实验装置结构示意图。
图2为本发明空间结构力学实验装置框架结构示意图。
图3为本发明光杆结构示意图。
图4为本发明丝杆结构示意图。
图5为本发明加载机构结构示意图。
图6为本发明待测空间结构示意图一。
图7为本发明待测空间结构示意图二。
图8为本发明联接接头结构示意图一。
图9为本发明联接接头结构示意图二。
图中：1.实验底座平台、2.待测空间实验杆系、21.支座、22.基本杆件、23.联接接头Ⅰ、24.联接接头Ⅱ、3.实验框架立柱、4.实验框架横梁、5.实验框架接头、6.齿轮齿条转动机构、61.光杆、62.手柄轮Ⅰ、63.限位轮Ⅰ、64.传动齿轮、7.丝杆传动机构、71.丝杆、72.手柄轮Ⅱ、73.限位轮Ⅱ、74.光滑段圆轴、8.加载机构、81.滚珠压头、82.长度调节杆、83.光滑通孔、84.螺纹孔、85.加载平台、86.测力仪、87.螺纹杆、88.加载手轮。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1至图9所示，该空间结构力学实验装置，包括空间的实验框架和加载机构8以及待测空间实验杆系2，其中，待测空间实验杆系2为立体的框架结构，包括实验底座平台1、实验框架立柱3、实验框架横梁4、实验框架接头5，实验底座平台1为平板结构，在平板结构上设置一组定位孔，定位孔用于不同结构的待测空间实验杆系的安装定位，四个实验框架立柱3底部固定在实验底座平台的四个拐角处，四个实验框架立柱3的顶部通过实验框架横梁4相连，顶部相邻实验框架横梁端部之间通过实验框架接头5固定，形成立体框架结构，立体框架结构强度大。
实验底座平台1上固定有支座21，通过支座21固定待测空间实验杆系，支座通过实验底座平台上的定位孔安装固定。待测空间实验杆系为立体的杆架结构，待测空间实验杆系包括基本杆件22和联接接头，联接接头上设有一组凸起的连接头，基本杆件22的端部与连接头相适配。基本杆件每端均设有两个连接孔，连接头上设有与一端两个连接孔相适配的孔。当基本杆件一端的两个孔与联接接头一个方向的两个孔都用螺栓联接时，成为刚性接；当基本杆件一端的两个孔与联接接头一个方向的两个孔只用一个螺栓联接时，成为铰接。基本杆件和联接接头可根据实验要求，联接成不同形式的立体结构，待测空间实验杆系通过位于下部的基本杆件下端部固定在支座上。
联接接头上设有三个或四个分支的连接头或四个以上分支的连接头。其中，联接接头上设有三个分支的连接头，相邻连接头之间均呈直角，形成的接头结构为联接接头Ⅱ24；联接接头上设有四个分支的连接头，相邻连接头之间均呈直角，形成的接头结构为联接接头Ⅰ23，或四个分支的连接头形成其它的接头结构。
联接接头可根据待测空间实验杆系的连接要求而不同，联接接头上可设有不同方向角度的多个分支的连接头，连接头可为套筒。套筒的套孔截面与基本杆件截面相同，截面可为圆形或方形。
待测空间实验杆系设在实验框架的实验底座平台1上，加载机构可在实验框架顶部平面内移动的设在实验框架的顶部，加载机构通过压头作用在待测空间实验杆系上。
加载机构位于待测空间实验杆系上方，加载机构8包括螺纹杆87、加载手轮88、加载平台85、测力仪86，螺纹杆87穿过加载平台85上竖直的螺孔，加载手轮88设在螺纹杆顶部，压头设在螺纹杆下端，测力仪的传感器设在螺纹杆与压头之间。螺纹杆与压头之间设有长度调节杆82，通过长度调节杆调节压头相对实验底座平台高度，适应不同高度的待测空间实验杆系。压头为滚珠压头81，压头底部的滚珠可在待测空间实验杆系上移动，实现移动加载，进而可进行动力学实验测试。
实验框架顶部一对实验框架横梁之间并排设有光杆61和丝杆71，加载平台上并排设置有光滑通孔83、螺纹孔84，光杆61穿过加载平台上的光滑通孔，丝杆71穿过加载平台上的螺纹孔。
实验框架横梁4上设有滑槽，滑槽内嵌有齿条，光杆端部设有传动齿轮64，传动齿轮与实验框架横梁上的齿条相配合形成齿轮齿条转动机构6，驱动加载平台横向移动，即沿实验框架横梁长度方向移动。光杆一端设有手柄轮Ⅰ62，便于旋转光杆，光杆另一端设有限位轮Ⅰ63。
丝杆71两端均设有一段光滑段圆轴74，丝杆两端的光滑段圆轴可移动的设在实验框架横梁的滑槽内。丝杆一端设有手柄轮Ⅱ72，丝杆另一端设有限位轮Ⅱ73。丝杆与加载平台配合形成丝杆传动机构7，通过旋转手柄轮Ⅱ72，带动丝杆旋转，驱动加载平台沿丝杆轴向移动。
载荷移动通过齿轮齿条转动机构实现横向移动，通过丝杆传动机构实现纵向移动，最终实现加载系统在整个实验平台的平面内任意点的移动，实现移动荷载力学实验；不进行移动时，实现静力学实验测试。
在实验底座平台上安装有激振器，通过激振器对待测空间实验杆系进行加载，进行动力学实验。
基本杆件搭配联接接头可组合出多种空间的桁架结构、刚架结构以及组合结构，建立多种实体模型，并可对实体模型进行整体静态和动态的力学测试实验，能对空间结构的整体性能进行测试评估。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空间结构力学实验装置，其特征在于：包括空间的实验框架和加载机构以及待测空间实验杆系，所述待测空间实验杆系设在实验框架的实验底座平台上，所述加载机构可在实验框架顶部平面内移动的设在实验框架的顶部，所述加载机构通过压头作用在待测空间实验杆系上；所述待测空间实验杆系包括基本杆件和联接接头，所述联接接头上设有一组凸起的连接头，所述基本杆件的端部与连接头相适配，所述压头为滚珠压头。
2.如权利要求1所述空间结构力学实验装置，其特征在于：所述加载机构包括螺纹杆、加载手轮、加载平台、测力仪，所述螺纹杆穿过加载平台上的螺孔，所述加载手轮设在螺纹杆顶部，压头设在螺纹杆下端，测力仪的传感器设在螺纹杆与压头之间。
3.如权利要求1所述空间结构力学实验装置，其特征在于：所述实验框架顶部并排设有光杆和丝杆，光杆穿过加载机构上的光孔，丝杆穿过加载机构上的螺纹孔，光杆端部设有传动齿轮，实验框架顶部设有与传动齿轮相适配的齿条。
4.如权利要求1所述空间结构力学实验装置，其特征在于：所述实验底座平台上设有用于定位待测空间实验杆系的一组定位孔。
5.如权利要求2所述空间结构力学实验装置，其特征在于：所述螺纹杆与压头之间设有长度调节杆。
6.如权利要求3所述空间结构力学实验装置，其特征在于：所述光杆和丝杆的一端均设有手柄轮，光杆和丝杆的另一端均设有限位轮。
7.如权利要求3所述空间结构力学实验装置，其特征在于：所述丝杆两端均设有一段光滑段圆轴，丝杆两端的光滑段圆轴可移动的设在实验框架顶部上。
8.如权利要求1所述空间结构力学实验装置，其特征在于：所述基本杆件每端均设有两个连接孔，所述连接头上设有与一端两个连接孔相适配的孔。
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