CN106057030A - 一种基于多孔底板和型材的综合力学实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多孔底板和型材的综合力学实验装置，包括多孔底板、脚钉和实验体，多孔底板上均匀设有贯穿上下表面的通孔，所脚钉通过通孔可拆卸安装在多孔底板下表面，实验体通过通孔可拆卸安装在多孔底板上表面。其中实验体是由标准组件组装而成，并安装在多孔底板上，且标准组件是使用型材制成的，能快速在同一块多孔底板上完成拆装，以实现多个不同力学实验的装置。脚钉的数量、材质和样式能根据防震的需要进行改变，如平底橡胶脚、尖底金属脚等。本综合力学实验装置可以根据装配图，快速的在多孔底板上完成拆装，可以实现多个内容不同的力学实验。
Description
技术领域
本发明公开了一种基于多孔底板和型材的综合力学实验装置，特别是涉及一种利用型材做成的标准组件，能在多孔底板上快速完成拆装，以实现多个内容不同的力学实验的装置。
背景技术
力学实验是高等院校和高职院校物理实验教学的重要组成部分，如自由落体实验、平抛实验、单摆实验、单摆打靶实验、三线摆实验、弹簧振子实验、焦利氏称实验、拉脱法测液体表面张力系数实验、振动法测液体粘滞系数实验、物体转动惯量的测量实验、震动的频谱特性与防震实验等，都是其中重要的教学内容。目前，力学实验教学设备功能比较单一，完成上述不同实验往往需要采用不同的设备，尚未有一种设备能够完成上述所有的力学实验。为完成多个实验，就需要购买多种设备。
另外，高等教育的发展对学生实验动手能力的培养提出了更高的要求，对积木式、开放式、拓展性强的实验设备的需求越来越旺盛，但功能单一的力学实验设备的结构比较简单、封闭，出厂时已基本安装完毕，使用者在使用过程中能自己动手拆装的部分和可调节的参数不多，也不容易拓展出新的实验内容，无法满足使用者对设备拓展性的要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于多孔底板和型材的综合力学实验装置，不同类型的实验体能够在多孔底板上快速拆装，能完成多个不同实验。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种基于多孔底板和型材的综合力学实验装置，包括多孔底板、脚钉和实验体，所述多孔底板上均匀设有贯穿上下表面的通孔，所述脚钉通过通孔安装在多孔底板下表面，所述实验体通过通孔安装在多孔底板上表面。
上述综合力学实验装置由于底板是多孔底板，那么不同类型的实验体只要能够安装在多孔底板上，就可以实现不同的力学实验，该装置在能够完成多种力学实验的同时，还能够保持实验装置的成本。根据实验的需要多孔底板也可以选择不同的尺寸，以满足多个不同力学实验的安装需求。
优选地，所述实验体采用标准组件组装而成，标准组件是采用型材制成。
实验体采用标准组件组装而成，一般在具体使用过程中，根据不同的实验，从型材中选择若干标准件，在多孔底板上快速完成组装，完成实验，增加标准组件的种类和数量，可以增加实验的内容。型材制成的标准组件可以是有多种长度的标准组件、紧固件和其他实验配件，可根据实验的种类进行选择；由于采用标准型材，也方便使用者进行二次开发，设计新的实验内容。
所述型材为铝型材。
优选地，所述通孔为螺纹孔，脚钉顶部为与螺孔配套的螺钉。通孔为螺纹孔，脚钉拧入多孔板底部任意一个螺纹孔，其安装更方便，且不需要其他的配件来固定，可以简化安装的过程。
优选地，实验装置脚钉的数量、材质和样式可根据不同的防震要求进行更换，脚钉可以选择为金属脚钉、塑料脚钉或橡胶脚钉等；或脚钉的底为圆底、平底或尖底等。
一般情况下，脚钉的数量选择4个，分别安装在多孔底板的四个角上，当然也可以根据实验的需要，快速改变脚钉的数量和安装位置。
优选地，所述综合力学实验装置还包括把手，所述把手安装在多孔底板的边沿，其中的把手是通过螺钉固定在多孔底板的边沿，安装把手方便实验装置的搬动。
与现有技术相比，本发明提出的基于多孔底板和型材的综合力学实验装置，其优点在于：
（1）本发明的有益效果是：本发明采用型材制成的标准组件和多孔底板，可快速完成拆装，使用一套设备可以完成多个不同的力学实验。
（2）本发明采用积木式、开放式的结构，具有较强的可拓展性，除了完成本发明说明书中所列的实验项目外，还可进行二次开发，实现其他力学实验。
附图说明
图1是本发明一种可以完成单摆打靶实验的立体结构示意图。
图2是本发明一种可以完成液体表面张力系数测量实验的立体结构示意图。
图3是本发明一种可以完成振动频谱特性和防震实验的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
附图中各部件的标记如下：1、实验体；2、把手；3、多孔底板；4、脚钉。
101、线轴；102、104、105、107、110、113、114均为用型材切割而成的标准件；103、量角器；106、带十字标线的反射镜；108、直角连接件；109、摆绳； 111、钢制摆球；112、被碰撞钢球。
201、弹性螺钉；202、力敏传感器；203、吊环；204、培养皿；205、垫板。
301、加速度传感器；302、振动台；303、层状防震脚钉；304、平底脚钉；305、圆底脚钉；306、尖底脚钉。
请参阅图1的结构示意图，本发明的一种实施例是单摆碰撞打靶实验，标准组件102、104、105、107、110、113、114采用20mm×20mm的国标铝型材制作，其中标准组件102、107的长度为100mm，标准组件104的长度为1000mm，标准组件105、113的长度为50mm，标准组件110和114的长度为450mm，全部采用直角连接件108和M4螺钉固定。多孔底板长450mm，宽300mm，厚10mm，采用M5螺孔。整个装置安装时间约为10分钟。摆绳109穿过上横杆标准件102上的小孔后绕在线轴101上，转动线轴可以改变摆绳的长度。将支撑钢球的标准组件107、113拆除后可完成单摆实验，最大摆长可达900mm，若需更长的摆长，只需要增加主立柱（图1中用标准组件104表示）的长度。次立柱（图1中用标准组件110表示）可在水平柱（图1中用标准组件114表示）上左右滑动，若使摆球接触到次立柱侧面的凹槽再释放摆球，可确保摆球在次立柱和水平柱共同确定的平面内运动。移动次立柱的位置可以改变单摆的初始摆角，该角度可以在量角器103上直接读出。反射镜106上的垂直标线标示了单摆的平衡位置。
安装上支撑钢球的标准组件107、113后可完成单摆碰撞打靶实验，摆球111释放后摆动至最低点处与钢球112碰撞，将钢球弹射出去。由于次立柱的定位作用，可确保碰撞的准确性。将上横杆（图1中用标准组件102表示）和量角器103下降至与次立柱（图1中用标准组件110表示）相同的高度，并缩短摆长，则在保证碰撞准确性的前提下，最大摆角可以达到90度。
请参阅图2的结构图示意图，本发明的另一种实施例是采用力敏传感器测量液体表面张力系数的实验，把手1、多孔底板3、脚钉4和标准组件105、107、108、110、113与图1相同，主立柱（图2中用标准组件110表示）长度为450mm。力敏传感器202通过支杆安装在上横杆（图2中用标准组件105表示）的中心圆孔中，可随上横杆上下移动，以调节金属圆环203与培养皿204中被测液体液面之间的距离，初始时使圆环底部完全浸入液面。支撑下横杆（图2中用标准组件107表示）的直角连接件采用两颗弹性螺钉201固定，通过调节弹性螺钉的松紧程度，可确保用手按压下横杆（图2中用标准组件107表示）的时候，下横杆和支撑柱（图2中用标准组件113表示）、垫板205、培养皿204整体平稳、缓慢地下降，满足液体表面张力系数测量的要求。
请参阅图3的结构图示意图，本发明的另一种实施例是震动频谱和防震特性实验，把手1、多孔底板3、脚钉4和标准组件107、108与图1相同，主立柱（图3中用标准组件107表示）高度为450mm。加速度传感器301可分别固定在多孔底板3、主立柱（图3中用标准组件107表示）和振动台302上，用于测量不同位置的振动频谱。有多种脚钉可以更换，如用金属板和橡胶板逐层粘贴而成的层状防震脚钉303、平底脚钉304、圆底脚钉305、尖底脚钉306等，并用加速度传感器测量不同脚钉情况下底板上和主立柱上的振动频谱，评估不同脚钉的防震效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于多孔底板和型材的综合力学实验装置，其特征在于，包括多孔底板、脚钉和实验体，所述多孔底板上均匀设有贯穿上下表面的通孔，所述脚钉通过通孔安装在多孔底板下表面，所述实验体通过通孔安装在多孔底板上表面。
2.根据权利要求1所述的综合力学实验装置，其特征在于，所述实验体采用标准组件组装而成，标准组件是采用型材制成。
3.根据权利要求2所述的综合力学实验装置，其特征在于，所述型材为铝型材。
4.根据权利要求1所述的综合力学实验装置，其特征在于，所述通孔为螺纹孔，脚钉顶部为与螺孔配套的螺钉。
5.根据权利要求4所述的综合力学实验装置，其特征在于，所述脚钉为金属脚钉、塑料脚钉或橡胶脚钉；所述脚钉的底为圆底、平底或尖底。
6.根据权利要求1至5任一项所述的综合力学实验装置，其特征在于，所述综合力学实验装置还包括把手，所述把手安装在多孔底板的边沿。
7.根据权利要求6所述的综合力学实验装置，其特征在于，所述把手通过螺钉固定在多孔底板的边沿。
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