CN110634362A - 一种工程力学用教学演示装置 - Google Patents

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CN110634362A CN201910910270.9A CN201910910270A CN110634362A CN 110634362 A CN110634362 A CN 110634362A CN 201910910270 A CN201910910270 A CN 201910910270A CN 110634362 A CN110634362 A CN 110634362A
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李凤琴
张艳艳
张翌娜
管欣
靳玉娟
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Yellow River Conservancy Technical Institute
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Abstract

本发明公开了一种工程力学用教学演示装置，涉及工程力学教具技术领域。本发明包括水箱，水箱相对两内侧壁之间转动连接有丝杆，丝杆周侧面螺纹连接有支撑板，支撑板上表面固定安装有电动推杆，电动推杆一端固定连接有钢绳，钢绳一端固定连接有浮力板，水箱相对两内侧壁之间固定连接有弹性绳，钢绳周侧面固定连接有柱体，柱体周侧面贯穿有通孔，柱体相对两端面均固定连接有圆形量角器。本发明通过丝杆、电动推杆、钢绳、浮力板、弹性绳、圆形量角器、第一拉力传感器和第二拉力传感器的设计，结构合理简单，使用方便，避免了学生在听工程力学理论课和看图中感到抽象，不容易理解的问题，提升了教学效率和学习效率。

Description

一种工程力学用教学演示装置
技术领域
本发明属于工程力学教具技术领域，特别是涉及一种工程力学用教学演示装置。
背景技术
在讲解《工程力学》理论时，首先要使学生深入理解力的基本性质，懂得和理解静力学公理，并且要理解和掌握物体的受力分析、画出受力图；在这一教学过程中的各部件的受力分析讲解、演示是十分重要的，以往在讲解、演示这课程时教师只能临时画图，向学生讲几种力的性质和几种力相互作用间的关系，学生在听课和看图中总感到很抽象，不容易理解什么是作用力与反作用力，什么是平衡力，尤其是在汇交力系中被研究物体到底受哪几种力的作用，这些力的方向又是怎样，学生经常模糊不清。因此，针对这一现状，迫切需要开发一种工程力学用教学演示装置，以克服当前实际应用中的不足，满足教学的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程力学用教学演示装置，通过水箱、丝杆、支撑板、电动推杆、钢绳、浮力板、弹性绳、圆形量角器、第一拉力传感器和第二拉力传感器的设计，解决了学生在听工程力学理论课和看图时感到抽象，不容易理解，教学效率和学习效率较低的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种工程力学用教学演示装置，包括水箱；所述水箱相对两内侧壁之间转动连接有丝杆，所述丝杆周侧面螺纹连接有支撑板，所述支撑板上表面固定安装有电动推杆，所述电动推杆一端固定连接有钢绳，所述钢绳一端固定连接有浮力板，所述水箱相对两内侧壁之间固定连接有弹性绳，所述钢绳周侧面固定连接有柱体，所述柱体周侧面贯穿有通孔，所述弹性绳一端穿过通孔，所述通孔内壁与弹性绳周侧面滑动连接，所述柱体相对两端面均固定连接有圆形量角器。
进一步地，所述水箱相对两内侧壁均开设有滑槽，所述支撑板相对两侧面均与滑槽内壁滑动连接。
进一步地，所述水箱一外侧壁固定安装有电机，所述电机输出轴一端贯穿水箱侧壁并且与丝杆一端固定连接。
进一步地，所述钢绳周侧面固定连接有第一拉力传感器，所述第一拉力传感器位于柱体下方位置。
进一步地，所述弹性绳靠近水箱内侧壁的周侧面固定连接有第二拉力传感器，所述弹性绳位于丝杆正上方位置。
进一步地，所述水箱一侧面分别开设有注水管和排水管，所述注水管位于浮力板的上方位置。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过水箱、丝杆、支撑板、电动推杆、钢绳、浮力板、弹性绳、圆形量角器、第一拉力传感器和第二拉力传感器的设计，浮力板静止漂浮在水中，第一拉力传感器记录钢绳下端所受的力，两个第二拉力传感器分别记录柱体两侧的弹性绳所受的力，同时圆形量角器测量柱体两侧的弹性绳倾斜角度，从而直观地展示柱体所受的四个力的大小及方向，电动推杆通过钢绳带动浮力板升降，从而改变柱体带动弹性绳中间位置向上折起的幅度，从而调整柱体两侧的弹性绳倾斜角度，电机通过丝杆带动支撑板水平移动，支撑板带动钢绳下端水平移动，使柱体的通孔沿着弹性绳滑动，从而改变了柱体在弹性绳上的位置，方便展示柱体处于不同位置的受力情况，结构合理简单，使用方便，避免了学生在听工程力学理论课和看图中感到抽象，不容易理解的问题，提升了教学效率和学习效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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。
图1为一种工程力学用教学演示装置的结构示意图；
图2为图1的结构俯视图；
图3为水箱内部的结构示意图；
图4为图3的结构正视图；
图5为柱体的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-水箱，101-丝杆，102-支撑板，103-电动推杆，104-钢绳，105-浮力板，106-弹性绳，107-柱体，108-圆形量角器，109-滑槽，110-电机，111-第一拉力传感器，112-第二拉力传感器，113-注水管，114-排水管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明为一种工程力学用教学演示装置，包括水箱1；水箱1相对两内侧壁之间转动连接有丝杆101，丝杆101周侧面螺纹连接有支撑板102，支撑板102上表面固定安装有电动推杆103，电动推杆103一端固定连接有钢绳104，钢绳104一端固定连接有浮力板105，水箱1相对两内侧壁之间固定连接有弹性绳106，钢绳104周侧面固定连接有柱体107，柱体107周侧面贯穿有通孔，弹性绳106一端穿过通孔，通孔内壁与弹性绳106周侧面滑动连接，柱体107相对两端面均固定连接有圆形量角器108。
其中如图3所示，水箱1相对两内侧壁均开设有滑槽109，支撑板102相对两侧面均与滑槽109内壁滑动连接。
其中如图4所示，水箱1一外侧壁固定安装有电机110，电机110输出轴一端贯穿水箱1侧壁并且与丝杆101一端固定连接。
其中如图4所示，钢绳104周侧面固定连接有第一拉力传感器111，第一拉力传感器111位于柱体107下方位置。
其中如图4所示，弹性绳106靠近水箱1内侧壁的周侧面固定连接有第二拉力传感器112，弹性绳106位于丝杆101正上方位置，第一拉力传感器111和第二拉力传感器112均为现有XR-S910型号的防水型柱式拉力传感器。
其中如图1所示，水箱1一侧面分别开设有注水管113和排水管114，注水管113和排水管114上均设置有阀门，注水管113位于浮力板105的上方位置。
其中，电动推杆103、电机110、第一拉力传感器111、第二拉力传感器112均通过导线与现有的PLC控制器电性连接，所有用电均是外部电源提供。
本实施例的工作原理为：使用时，水箱1内部通过注水管113注满水，浮力板105水平静止漂浮在水中，浮力板105通过钢绳104、柱体107带动弹性绳106中间位置向上折起，第一拉力传感器111记录钢绳104下端所受的力，同时两个第二拉力传感器112分别记录柱体107两侧的弹性绳106所受的力，并将各受力信息传递至PLC控制器，同时圆形量角器108测量柱体107两侧的弹性绳106倾斜角度，从而直观地展示柱体107所受的四个力的大小及方向，PLC控制器控制电动推杆103通过钢绳104带动浮力板105升降，从而改变柱体107带动弹性绳106中间位置向上折起的幅度，从而调整柱体107两侧的弹性绳106倾斜角度，PLC控制器控制电机110通过丝杆101带动支撑板102水平移动，支撑板102带动钢绳104下端水平移动，然后手动移动浮力板105，使柱体107的通孔沿着弹性绳106滑动，使钢绳104呈竖直状态，从而改变了柱体107在弹性绳106上的位置，进而调整柱体107两侧的弹性绳106所受的力，方便展示柱体107处于不同位置的受力情况，结构合理简单，使用方便，避免了学生在听工程力学理论课和看图中感到抽象，不容易理解的问题，提升了教学效率和学习效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种工程力学用教学演示装置，包括水箱(1)；其特征在于：所述水箱(1)相对两内侧壁之间转动连接有丝杆(101)，所述丝杆(101)周侧面螺纹连接有支撑板(102)，所述支撑板(102)上表面固定安装有电动推杆(103)，所述电动推杆(103)一端固定连接有钢绳(104)，所述钢绳(104)一端固定连接有浮力板(105)，所述水箱(1)相对两内侧壁之间固定连接有弹性绳(106)，所述钢绳(104)周侧面固定连接有柱体(107)，所述柱体(107)周侧面贯穿有通孔，所述弹性绳(106)一端穿过通孔，所述通孔内壁与弹性绳(106)周侧面滑动连接，所述柱体(107)相对两端面均固定连接有圆形量角器(108)。
2.根据权利要求1所述的一种工程力学用教学演示装置，其特征在于，所述水箱(1)相对两内侧壁均开设有滑槽(109)，所述支撑板(102)相对两侧面均与滑槽(109)内壁滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种工程力学用教学演示装置，其特征在于，所述水箱(1)一外侧壁固定安装有电机(110)，所述电机(110)输出轴一端贯穿水箱(1)侧壁并且与丝杆(101)一端固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种工程力学用教学演示装置，其特征在于，所述钢绳(104)周侧面固定连接有第一拉力传感器(111)，所述第一拉力传感器(111)位于柱体(107)下方位置。
5.根据权利要求1所述的一种工程力学用教学演示装置，其特征在于，所述弹性绳(106)靠近水箱(1)内侧壁的周侧面固定连接有第二拉力传感器(112)，所述弹性绳(106)位于丝杆(101)正上方位置。
6.根据权利要求1所述的一种工程力学用教学演示装置，其特征在于，所述水箱(1)一侧面分别开设有注水管(113)和排水管(114)，所述注水管(113)位于浮力板(105)的上方位置。
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