CN111951660B - 一种建筑钢结构抗震框架教学模型 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种建筑钢结构抗震框架教学模型，包括外固定壳，内震动框，展示台，导杆，连接柱，双向伸缩杆，曲轴机构，驱动件，同步轴；所述外固定壳的底部通过焊接连接在底座的上表面上；所述内震动框滑动连接在外固定壳的内部；所述展示台通过螺栓固定连接在内震动框的上方；所述导杆的两端通过焊接连接在外固定壳的中间，且导杆滑动连接有内震动框；所述连接柱的下端通过轴承转动连接在内震动框的内部下表面内支轴上；所述双向伸缩杆的下表面中间位置固定连接连接柱的上端面，可以看出，在驱动设备动作时，可将动力转换成内震动框的往复移动动作，更好的模仿了现实中地震的环境，更利于实验者对不同结构的模型之间的抗震效果做出对比。

Description

一种建筑钢结构抗震框架教学模型

技术领域

本发明属于抗震实验教学模型技术领域，更具体地说，特别涉及一种建筑钢结构抗震框架教学模型。

背景技术

在建筑结构中，防震、减震技术是自古以来非常受建筑师重视的环节，利用良好的抗震结构建造的楼房、桥梁，可具有更高的承受地震、台风等自然灾害的侵蚀，进一步延长建筑物寿命和人民群众的生命及财产安全，同时，市民学习常见的抗震结构可有利于增加居民的抗震意识和对实时情况做出正确的判断，提高发生意外后存活的几率，为表达抗震模型与传统建筑模型的抗震区别，需使用展示台对抗震模型的抗震效果进行展示。

例如申请号：CN201710432131.0本发明公开了一种土地下结构大型拟静力试验装置及方法，包括底板、矩形层状剪切箱体，侧向限位框架，水平加载系统及竖向加载系统。矩形层状剪切箱体由矩形钢框架和层间滚轴组成，侧向限位框架由钢立柱、侧边万向滚轴和系杆组成，水平加载系统由水平作动器组成，竖向加载系统由竖向作动器、加载板、顶部万向滚轴和顶部承压钢板组成。

基于上述专利的检索，以及结合现有技术中的结构发现，上述专利中的抗震模型在进行展示时，不便于检测其对震感强度变化做出的反应与传统建筑模型之间的对比，不易模仿出在现实中自然地质灾害的环境，因此影响实验测试的准确性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种建筑钢结构抗震框架教学模型，以解决上述专利中的抗震模型在进行展示时，不便于检测其对震感强度变化做出的反应与传统建筑模型之间的对比，不易模仿出在现实中自然地质灾害的环境，因此影响实验测试的准确性的问题。

本发明一种建筑钢结构抗震框架教学模型的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

一种建筑钢结构抗震框架教学模型，包括外固定壳，内震动框，展示台，导杆，连接柱，双向伸缩杆，曲轴机构，驱动件，同步轴，惰轮；所述外固定壳的底部通过焊接连接在底座的上表面上；所述内震动框滑动连接在外固定壳的内部；所述展示台通过螺栓固定连接在内震动框的上方；所述导杆的两端通过焊接连接在外固定壳的中间，且导杆滑动连接有内震动框；所述连接柱的下端通过轴承转动连接在内震动框的内部下表面内支轴上；所述双向伸缩杆的下表面中间位置固定连接连接柱的上端面，且双向伸缩杆两侧的圆筒滑块滑动连接在导杆上；所述双向伸缩杆的上表面中间凸块固定连接展示台的演示盘下表面；所述曲轴机构通过轴承转动连接在导条一的上表面上，且曲轴机构的双连杆另一端通过铰接连接在内震动框的右侧表面上；所述驱动件通过螺栓固定连接在外固定壳的上表面上，且驱动件的输出轴通过齿轮啮合连接曲轴机构后方的侧齿轮上；所述同步轴通过轴承转动连接在外固定壳的上表面上，且同步轴的后端齿轮通过啮合连接驱动件的输出轴；所述惰轮通过轴承转动连接在曲轴机构的前方齿轮与同步轴的前方齿轮之间位置的外固定壳上表面上，且惰轮啮合连接在曲轴机构的前方齿轮与同步轴的前方齿轮之间。

进一步的，所述外固定壳的内表面前侧固定连接有一处矩形条形的导条一，且导条一的中间位置开设有矩形的滑槽，所述外固定壳的两内侧面固定连接导条二的两端，且导条二同样为截面呈矩形的长条。

进一步的，所述内震动框的下表面上通过轴承转动连接有两排下滚筒组，且内震动框的两侧面分别开设有两处矩形的导孔，所述内震动框内部表面中间固定连接有圆柱轴结构的内支轴。

进一步的，所述展示台的中间开设有圆形的槽，且展示台的圆槽边缘为阶梯结构，所述展示台的圆槽边缘阶梯上整周分布有一圈圆柱滚筒组成的上滚筒组，且展示台上活动连接有演示盘。

进一步的，所述连接柱的下端开设有圆柱槽，且连接柱的前侧固定连接有一处连接杆，并且连接杆的外端下表面设有圆柱块。

进一步的，所述双向伸缩杆的两侧分别滑动连接有一处伸缩套，且圆筒滑块是圆筒结构的滑块，并且圆筒滑块通过铰接连接伸缩套的外侧，所述双向伸缩杆的上方表面中间结构凸起。

进一步的，所述曲轴机构的本质为曲轴结构，且曲轴机构的两端固定连接有两处侧齿轮，所述曲轴机构的轴中间位置通过轴承转动连接有双连杆，且双连杆为两条互相平行的连杆组成。

进一步的，所述演示盘上表面凹陷加工的圆盘形结构。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

通过本结构的同步轴和惰轮的配合，在驱动件带动下，使同步轴和曲轴机构后端的齿轮动作，同时通过同步轴与惰轮啮合传动，可使曲轴机构的前侧轴同时转动，使曲轴机构的两端转矩受力均匀，传动效果进一步稳定。

通过本结构的内震动框和曲轴机构的配合，内震动框和之间使用铰接的方式连接，在曲轴机构主体为曲轴结构，在曲轴的中间活动连接有一处双连杆，内震动框的底部设有滚筒，且内震动框可在外固定壳上左右活动，因此，通过曲轴机构、双连杆和内震动框的配合，可形成曲柄滑块机构，通过曲轴机构的转动形成内震动框的往复直线运动，从而模仿出真实地震环境的晃动，再者，通过内震动框下方的滚筒作用，减轻内震动框在外固定壳内表面的摩擦力，使设备运行更平稳。

通过本结构的连接柱和双向伸缩杆的配合，在内震动框发生左右晃动时，转动连接在内震动框内部表面的连接柱同样左右晃动，同时导条一与导条二固定不动，导条一上开设有滑槽，连接柱的连接杆下方圆柱块活动连接在滑槽内，因此可造成连接柱、连接杆带动上方的双向伸缩杆旋转摆动，双向伸缩杆上方连接演示盘，因此，在内震动框左右移动的同时，演示盘也围绕展示台的中心摆动，进一步仿真地震时的环境，伸缩套滑动连接在双向伸缩杆的两侧，双向伸缩杆两侧滑动连接在导杆上，可起到辅助支撑的作用，可以看出，在驱动设备动作时，可将动力转换成内震动框的往复移动动作，且在内震动框动作的同时，还可通过内部传动带动演示盘进行摆动，更好的模仿了现实中地震的环境，在演示盘上方放置沙子制成沙盘，可仿真建筑地基，仿真建筑建设效果，便于比较演示盘上不同结构的抗震模型的抗震效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明内部拆分结构示意图。

图3是本发明内震动框向左摆动时结构示意图。

图4是本发明内震动框向右摆动时结构示意图。

图5是本发明内震动框向左摆动时连接柱的结构示意图。

图6是本发明内震动框摆动时双向伸缩杆的结构示意图。

图7是本发明连接柱内部结构示意图。

图8是本发明内震动框底部结构示意图。

图9是本发明双向伸缩杆结构示意图。

图中，部件名称与附图编号的对应关系为：

1、外固定壳；101、导条一；1011、滑槽；102、导条二；2、内震动框；201、下滚筒组；202、导孔；203、内支轴；3、展示台；301、演示盘；302、上滚筒组；4、底座；5、导杆；6、连接柱；601、连接杆；7、双向伸缩杆；701、伸缩套；702、圆筒滑块；8、曲轴机构；801、侧齿轮；802、双连杆；9、驱动件；10、同步轴；11、惰轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如附图1至附图9所示：

本发明提供一种建筑钢结构抗震框架教学模型，包括外固定壳1，内震动框2，展示台3，导杆5，连接柱6，双向伸缩杆7，曲轴机构8，驱动件9，同步轴10，惰轮11；外固定壳1的底部通过焊接连接在底座4的上表面上；内震动框2滑动连接在外固定壳1的内部，外固定壳1的内表面前侧固定连接有一处矩形条形的导条一101，且导条一101的中间位置开设有矩形的滑槽1011，外固定壳1的两内侧面固定连接导条二102的两端，且导条二102同样为截面呈矩形的长条，此结构的外固定壳1如图5所示，外固定壳1支撑内震动框2可进行往复直线滑动，使传动更加平稳；展示台3通过螺栓固定连接在内震动框2的上方；导杆5的两端通过焊接连接在外固定壳1的中间，且导杆5滑动连接有内震动框2；连接柱6的下端通过轴承转动连接在内震动框2的内部下表面内支轴203上；双向伸缩杆7的下表面中间位置固定连接连接柱6的上端面，且双向伸缩杆7两侧的圆筒滑块702滑动连接在导杆5上；双向伸缩杆7的上表面中间凸块固定连接展示台3的演示盘301下表面；曲轴机构8通过轴承转动连接在导条一101的上表面上，且曲轴机构8的双连杆802另一端通过铰接连接在内震动框2的右侧表面上；驱动件9通过螺栓固定连接在外固定壳1的上表面上，且驱动件9的输出轴通过齿轮啮合连接曲轴机构8后方的侧齿轮801上；同步轴10通过轴承转动连接在外固定壳1的上表面上，且同步轴10的后端齿轮通过啮合连接驱动件9的输出轴；惰轮11通过轴承转动连接在曲轴机构8的前方齿轮与同步轴10的前方齿轮之间位置的外固定壳1上表面上，且惰轮11啮合连接在曲轴机构8的前方齿轮与同步轴10的前方齿轮之间。

其中，内震动框2的下表面上通过轴承转动连接有两排下滚筒组201，且内震动框2的两侧面分别开设有两处矩形的导孔202，内震动框2内部表面中间固定连接有圆柱轴结构的内支轴203，此结构的内震动框2如图7所示，曲轴机构8的本质为曲轴结构，且曲轴机构8的两端固定连接有两处侧齿轮801，曲轴机构8的轴中间位置通过轴承转动连接有双连杆802，且双连杆802为两条互相平行的连杆组成，此结构的曲轴机构8如图6所示，通过内震动框2与曲轴机构8的配合，可形成曲柄滑块机构，通过曲轴机构8的转动形成内震动框2的往复直线运动，从而模仿出真实地震环境的晃动，再者，通过内震动框2下方的滚筒作用，减轻内震动框2在外固定壳1内表面的摩擦力，使设备运行更平稳。

其中，展示台3的中间开设有圆形的槽，且展示台3的圆槽边缘为阶梯结构，展示台3的圆槽边缘阶梯上整周分布有一圈圆柱滚筒组成的上滚筒组302，且展示台3上活动连接有演示盘301，展示台3与演示盘301之间的连接处设有上滚筒组302，可减轻演示盘301转动的阻力，减轻噪音和运行时的功率损耗。

其中，连接柱6的下端开设有圆柱槽，且连接柱6的前侧固定连接有一处连接杆601，并且连接杆601的外端下表面设有圆柱块，此结构的连接柱6如图7所示，连接柱6转动连接在内支轴203上，在内震动框2左右晃动时，连接杆601末端的柱体在滑槽1011内滑动，即可带动连接柱6摆动。

其中，双向伸缩杆7的两侧分别滑动连接有一处伸缩套701，且圆筒滑块702是圆筒结构的滑块，并且圆筒滑块702通过铰接连接伸缩套701的外侧，双向伸缩杆7的上方表面中间结构凸起，双向伸缩杆7的下方连接连接柱6，双向伸缩杆7上方连接演示盘301，在连接杆601摆动的同时，可带动双向伸缩杆7和演示盘301摆动，演示盘301上表面凹陷加工的圆盘形结构，演示盘301上方放置沙子制成沙盘，可仿真建筑地基，仿真建筑建设效果，安装模型方便，进一步的便于比较演示盘301上不同结构的抗震模型的抗震效果。

使用时：首先，将上用手将建筑抗震模型摆放在演示盘301上表面上，借助演示盘301上的沙子等物质将建筑抗震模型固定，可将不同结构的模型同时作对比，启动驱动设备，利用现有技术可调整电机的转速，实现其震动频率的变化，通过曲轴机构8将驱动设备的匀速转动转换成内震动框2的往复左右移动，再通过连接柱6和双向伸缩杆7的配合，在内震动框2发生左右晃动时，转动连接在内震动框2内部表面的连接柱6同样左右晃动，同时导条一101与导条二102固定不动，导条一101上开设有滑槽1011，连接柱6的连接杆601下方圆柱块活动连接在滑槽1011内，因此可造成连接柱6、连接杆601带动上方的双向伸缩杆7旋转摆动，双向伸缩杆7上方连接演示盘301，因此，在内震动框2左右移动的同时，演示盘301也围绕展示台3的中心摆动，进一步仿真地震时的环境，伸缩套701滑动连接在双向伸缩杆7的两侧，双向伸缩杆7两侧滑动连接在导杆5上，可起到辅助支撑的作用，可以看出，在驱动设备动作时，可将动力转换成内震动框2的往复移动动作，且在内震动框2动作的同时，还可通过内部传动带动演示盘301进行摆动，更好的模仿了现实中地震的环境，更利于实验者对不同结构的模型之间的抗震效果做出对比。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种建筑钢结构抗震框架教学模型，其特征在于：包括外固定壳（1），内震动框（2），展示台（3），导杆（5），连接柱（6），双向伸缩杆（7），曲轴机构（8），驱动件（9），同步轴（10），惰轮（11）；所述外固定壳（1）的底部通过焊接连接在底座（4）的上表面上；所述内震动框（2）滑动连接在外固定壳（1）的内部；所述展示台（3）通过螺栓固定连接在内震动框（2）的上方；所述导杆（5）的两端通过焊接连接在外固定壳（1）的中间，且导杆（5）滑动连接有内震动框（2）；所述连接柱（6）的下端通过轴承转动连接在内震动框（2）的内部下表面内支轴（203）上；所述双向伸缩杆（7）的下表面中间位置固定连接连接柱（6）的上端面，且双向伸缩杆（7）两侧的圆筒滑块（702）滑动连接在导杆（5）上；所述双向伸缩杆（7）的两侧分别滑动连接有一处伸缩套（701），且圆筒滑块（702）是圆筒结构的滑块，并且圆筒滑块（702）通过铰接连接伸缩套（701）的外侧，所述双向伸缩杆（7）的上方表面中间结构凸起；所述展示台（3）的中间开设有圆形的槽，且展示台（3）的圆槽边缘为阶梯结构，所述展示台（3）的圆槽边缘阶梯上整周分布有一圈圆柱滚筒组成的上滚筒组（302），且展示台（3）上活动连接有演示盘（301）；所述双向伸缩杆（7）的上表面中间凸块固定连接演示盘（301）的下表面；所述曲轴机构（8）通过轴承转动连接在导条一（101）的上表面上，且曲轴机构（8）的双连杆（802）另一端通过铰接连接在内震动框（2）的右侧表面上；所述驱动件（9）通过螺栓固定连接在外固定壳（1）的上表面上，且驱动件（9）的输出轴通过齿轮啮合连接曲轴机构（8）后方的侧齿轮（801）上；所述同步轴（10）通过轴承转动连接在外固定壳（1）的上表面上，且同步轴（10）的后端齿轮通过啮合连接驱动件（9）的输出轴；所述惰轮（11）通过轴承转动连接在曲轴机构（8）的前方齿轮与同步轴（10）的前方齿轮之间位置的外固定壳（1）上表面上，且惰轮（11）啮合连接在曲轴机构（8）的前方齿轮与同步轴（10）的前方齿轮之间。

2.如权利要求1所述建筑钢结构抗震框架教学模型，其特征在于：所述外固定壳（1）的内表面前侧固定连接有一处矩形条形的导条一（101），且导条一（101）的中间位置开设有矩形的滑槽（1011），所述外固定壳（1）的两内侧面固定连接导条二（102）的两端，且导条二（102）同样为截面呈矩形的长条。

3.如权利要求1所述建筑钢结构抗震框架教学模型，其特征在于：所述内震动框（2）的下表面上通过轴承转动连接有两排下滚筒组（201），且内震动框（2）的两侧面分别开设有两处矩形的导孔（202），所述内震动框（2）内部表面中间固定连接有圆柱轴结构的内支轴（203）。

4.如权利要求1所述建筑钢结构抗震框架教学模型，其特征在于：所述连接柱（6）的下端开设有圆柱槽，且连接柱（6）的前侧固定连接有一处连接杆（601），并且连接杆（601）的外端下表面设有圆柱块。

5.如权利要求1所述建筑钢结构抗震框架教学模型，其特征在于：所述曲轴机构（8）的本质为曲轴结构，且曲轴机构（8）的两端固定连接有两处侧齿轮（801），所述曲轴机构（8）的轴中间位置通过轴承转动连接有双连杆（802），且双连杆（802）为两条互相平行的连杆组成。

6.如权利要求1所述建筑钢结构抗震框架教学模型，其特征在于：所述演示盘（301）上表面凹陷加工的圆盘形结构。

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