CN112652223B - 一种发动机连接构件受力与变形关系的演示教具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其包括发动机缸、气缸盖和柱式称重传感器，发动机缸的上端设置有凸台，发动机缸内设置有若干传动腔，传动腔的上端设置有贯穿凸台的气缸，挡板上设置有安装曲轴的弧形槽，凸台的上端设置有若干第一螺栓孔；气缸盖为上大下小的梯形结构，气缸盖的上端开设有凹槽，凹槽内开设有与气缸对应的通孔，通孔旁开设有若干与第一螺栓孔对应的第三螺栓孔；第一螺栓孔和第三螺栓孔通过紧固螺栓连接，紧固螺栓上安装有柱式称重传感器；气缸盖上设置有磁力百分表。本发明通过发动机缸和气缸盖模拟真实的汽车发动机构造，学生通过本教具进行实际操作体验，进而规范发动机连接构件紧固螺栓的拆装方法。

Description

一种发动机连接构件受力与变形关系的演示教具
技术领域
本发明涉及教学装置技术领域，具体涉及一种发动机连接构件受力与变形关系的演示教具。
背景技术
在汽车维修基本技能大赛中所展示的发动机维修操作方法中，多数选手的操作方法迥然不同，绝大多数参赛选手都采用对角交叉从四周向中间的拆缷顺序，少数参赛选手所采用的拆缷顺序是转圈式，即从四周开始螺旋递进的向中间开始拆缷。参赛选手的表现从侧面反映了指导教师对教学的方法不同，尤其值得强调说明的是同一所学校的参赛选手的操作方法也不同，出现了很多操作不规范的选手。部分老师对维修标准的理解出现偏差。
为了纠正上述现象，需要设计一款研究发动机连接构件应力变形关系的演示教具，让学习者亲身体验螺栓拧紧力矩大小和不同力矩对零件变形的影响，用实验数据来佐证、归纳总结、指正不合理的教学方法。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种方便学生进行操作体验的发动机连接构件受力与变形关系的演示教具。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其包括发动机缸、气缸盖、柱式称重传感器和内径百分表，发动机缸的上端设置有凸台，发动机缸内设置有若干传动腔，每个传动腔之间通过挡板隔开，传动腔的上端设置有贯穿凸台的气缸，挡板上设置有安装曲轴的弧形槽，凸台的上端设置有若干第一螺栓孔，若干第一螺栓孔均匀分布在气缸的两侧；发动机缸的一侧设置有第一凸耳，第一凸耳上设置有若干第二螺栓孔；气缸盖为上大下小的梯形结构，气缸盖的上端开设有凹槽，凹槽内开设有与气缸对应的通孔，通孔旁开设有若干与第一螺栓孔对应的第三螺栓孔，凹槽内开设有与气缸导通的气门导管孔；第一螺栓孔和第三螺栓孔通过紧固螺栓连接，紧固螺栓上安装有柱式称重传感器；气缸盖上设置有磁力百分表和用于检测气缸内径的内径百分表，柱式称重传感器与处理器电连接，处理器与显示器电连接。
本发明的有益效果为：本发明通过发动机缸和气缸盖模拟真实的汽车发动机构造，通过柱式称重传感器检测紧固螺栓在发动机上不同位置的拉应力变化情况，内径百分表可检测气缸内径，学生了解气缸内部结构情况和结构变化情况，通过磁力百分表检测发动机表面在紧固螺栓紧固过程中的变形情况。学生可以通过本发明模拟拆卸和组装发动机，学生通过本教具进行实际操作体验，进而规范发动机连接构件紧固螺栓的拆装方法。拉应力变化的数据、检测的气缸内径数据和发动机表面变化情况均可直观的显示在显示器上，让学生可直观的学习到发动机缸的基本知识。
附图说明
图1为发动机缸的剖视图。
图2为发动机缸的俯视图。
图3为发动机缸的仰视图。
图4为柱式称重传感器的内部电路图。
图5为气缸盖的俯视图。
图6为气缸盖的第一剖视图。
图7为气缸盖的第二剖视图。
图8为柱式称重传感器的结构图。
图9为柱式称重传感器的半剖视图。
其中，1、安装平台，2、气缸，3、第一螺栓孔，4、凸台，5、发动机缸，6、第一凸耳，7、第二螺栓孔，8、弧形槽，9、传动腔，10、挡板，11、凹槽，12、气缸盖，13、第三螺栓孔，14、气门导管孔，15、通孔，16、第二凸耳，17、加强支承凸台，18、受力部件，19、第一应变片，20、第二应变片。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1至图9所示，本方案的发动机连接构件受力与变形关系的演示教具包括发动机缸5、气缸盖12、柱式称重传感器和内径百分表，发动机缸5的上端设置有凸台4，发动机缸5内设置有若干传动腔9，每个传动腔9之间通过挡板10隔开，传动腔9的上端设置有贯穿凸台4的气缸2，挡板10上设置有安装曲轴的弧形槽8，凸台4的上端设置有若干第一螺栓孔3，若干第一螺栓孔3均匀分布在气缸2的两侧；发动机缸5的一侧设置有第一凸耳6，第一凸耳6上设置有若干第二螺栓孔7；气缸盖12为上大下小的梯形结构，气缸盖12的上端开设有凹槽11，凹槽11内开设有与气缸2对应的通孔15，通孔15旁开设有若干与第一螺栓孔3对应的第三螺栓孔13，凹槽11内开设有与气缸2导通的气门导管孔14；第一螺栓孔3和第三螺栓孔13通过紧固螺栓连接，紧固螺栓上安装有柱式称重传感器；气缸盖12上设置有磁力百分表和用于检测气缸内径的内径百分表，柱式称重传感器与处理器电连接，处理器与显示器电连接。
气缸盖12设计为具有盆形燃烧室且底部为通孔15的结构，减轻质量，降低成本，有利于体质弱小者或女生学习体验。
本发明通过发动机缸5和气缸盖12模拟真实的汽车发动机构造，通过柱式称重传感器检测紧固螺栓在发动机上不同位置的拉应力变化情况，内径百分表可检测气缸内径，学生了解气缸内部结构情况和结构变化情况，通过磁力百分表检测发动机表面在紧固螺栓紧固过程中的变形情况。学生可以通过本发明模拟拆卸和组装发动机，学生通过本教具进行实际操作体验，进而规范发动机连接构件紧固螺栓的拆装方法。拉应力变化的数据、检测的气缸内径数据和发动机表面变化情况均可直观的显示在显示器上，让学生可直观的学习到发动机缸的基本知识。
本发明通过磁力百分表测量的变形量，柱式称重传感器检测的数据，建立多组数据的变化关系，让学生理解这一变化关系，进一步理解正确的拆装方法。本教具在未安装气缸盖情况下，学生可通过内径百分表完成对气缸的检测训练。通过具体的模拟发动机连接构件演示，可拓展到整个机械领域的平面连接构件受力与变形关系的演示。
磁力百分表通过支架安装在凸台4两侧的安装平台1上，用于安装磁力百分表。气缸盖12上每个通孔15之间均设置有加强支承凸台17，加强整体的强度。凹槽11的上边沿设置有向外的凸出部，凸出部上均匀设置有若干第二凸耳16，方便搬运。
柱式称重传感器包括外壳体，外壳体的两端设置有受力部件18，两端受力部件18之间设置有第一应变片19和第二应变片20，第一应变片19和第二应变片20间隙设置，且第一应变片19和第二应变片20成90°布置。
第一应变片19包括应变电阻RA1和应变电阻RA2，第二应变片20包括应变电阻RB1和应变电阻RB2，应变电阻RA1与应变电阻RB2串联，应变电阻RA2和应变电阻RB1串联，应变电阻RA1和应变电阻RB2之间、应变电阻RA2和应变电阻RB1之间并联输出端，应变电阻RA1和应变电阻RB1之间、应变电阻RA2和应变电阻RB2之间并联输入端。
第一应变片19和第二应变片20粘贴在受力部件18外圆柱面上的应变电阻，两者互为90°角度布置，在受力部件18的外圆柱面上对称布置，在未受力情况下第一应变片19的截面细长，第二应变片20的截面宽短。当传感器在紧固螺栓压力(螺栓自身承受拉应力作用)作用下，受力部件18将发生形变，其形变特点是长度方向缩短，受力部件18的中部将向外膨胀，粘贴在受力部件18外圆柱面中部处的第一应变片19和第二应变片20也随之形变，在这一形变过程中，阻值也将发生改变。
截面较为细长的应变电阻RA1、RA2在压力作用下长度缩短、横截面增加，其电阻值增加；截面显得宽短的应变电阻RB1、RB2在压力作用下长度增长、横截面缩小，其电阻值减小。将RA1、RA2、RB1、RB2按如图4所示电路连接以后，利用外电路给电桥施加UB电压，在没有外力作用下，应变电阻因其阻值未发生变化，电桥处于平衡状态(RA1×RA2＝RB1×RB2)，电桥的两个点没有电位差，即UA＝0V；当有外力作用在传感器上时，应变电阻的阻值发生变化，电桥失去平衡，电桥的两个点就有电位差UA。将这一电位差UA向外输出并经模/数(A/D)转换和数据处理即可测量出紧固螺栓的拉应力。

Claims (6)

1.一种发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其特征在于，包括发动机缸、气缸盖和柱式称重传感器，所述发动机缸的上端设置有凸台，所述发动机缸内设置有若干传动腔，每个所述传动腔之间通过挡板隔开，所述传动腔的上端设置有贯穿凸台的气缸，所述挡板上设置有安装曲轴的弧形槽，所述凸台的上端设置有若干第一螺栓孔，若干所述第一螺栓孔均匀分布在气缸的两侧；所述发动机缸的一侧设置有第一凸耳，所述第一凸耳上设置有若干第二螺栓孔；所述气缸盖为上大下小的梯形结构，所述气缸盖的上端开设有凹槽，所述凹槽内开设有与气缸对应的通孔，所述通孔旁开设有若干与第一螺栓孔对应的第三螺栓孔，所述凹槽内开设有与气缸导通的气门导管孔；所述第一螺栓孔和第三螺栓孔通过紧固螺栓连接，所述紧固螺栓上安装有柱式称重传感器；所述气缸盖上设置有磁力百分表和用于检测气缸内径的内径百分表，所述柱式称重传感器与处理器电连接，所述处理器与显示器电连接。
2.根据权利要求1所述的发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其特征在于，所述磁力百分表通过支架安装在凸台两侧的安装平台上。
3.根据权利要求1所述的发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其特征在于，所述气缸盖上每个通孔之间均设置有加强支承凸台。
4.根据权利要求1所述的发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其特征在于，所述柱式称重传感器包括外壳体，所述外壳体的两端设置有受力部件，两端所述受力部件之间设置有第一应变片和第二应变片，所述第一应变片和第二应变片间隙设置，且第一应变片和第二应变片成90°布置。
5.根据权利要求4所述的发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其特征在于，所述第一应变片包括应变电阻RA1和应变电阻RA2，所述第二应变片包括应变电阻RB1和应变电阻RB2，所述应变电阻RA1与应变电阻RB2串联，所述应变电阻RA2和应变电阻RB1串联，所述应变电阻RA1和应变电阻RB2之间、应变电阻RA2和应变电阻RB1之间并联输出端，所述应变电阻RA1和应变电阻RB1之间、应变电阻RA2和应变电阻RB2之间并联输入端。
6.根据权利要求1所述的发动机连接构件受力与变形关系的演示教具，其特征在于，所述凹槽的上边沿设置有向外的凸出部，所述凸出部上均匀设置有若干第二凸耳。
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