CN113393739B - 一种物理离心力演示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及教学技术领域，尤其是一种物理离心力演示器，包括控制器面板、变频器、电子数显拉力计、水平器、支撑部件，控制器面板固定在支撑部件一侧上，支撑部件一侧固定设有连接部件，连接部件远离支撑部件的一侧固定设有导向部件，水平器固定在导向部件一侧上，导向部件一侧设有若干导向孔，导向孔内侧均可滑动设有调节件。本发明，通过设置水平器、支撑部件、连接部件、导向部件、调节件、转动轴、旋转部件、可调速电机、第二导向件、第一滑动件、第二滑动件、装载部件、砝码件、防护部件，具有便于调节水平、自动演示、转速自动调节、快速调节、质量便于调节、防护等功能。
Description
技术领域
本发明涉及教学技术领域，尤其涉及一种物理离心力演示器。
背景技术
教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动，离心力是一种虚拟力，是一种惯性的体现，它使旋转的物体远离它的旋转中心，在牛顿力学里，它曾被用于表述两个不同的概念：在一个非惯性参考系下观测到的一种惯性力，向心力的平衡，在拉格朗日力学下，离心力有时被用来描述在某个广义坐标下的广义力，离心力是一种惯性的表现，实际是不存在的，为使物体做圆周运动，物体需要受到一个指向圆心的力－－即向心力，目前，教师在教学过程中需要使用离心力演示器，来对离心力进行演示实验教学。
现有技术中的离心力演示器无自动演示功能，需要教师进行手动旋转操作，不便于使用，且旋转的速度则需要教师凭直觉进行把控，从而会造成实验结果精度较低，且被测量物距旋转中心的距离无法调节，被测物的质量也不便于调节，使用方式较为单一，从而造成演示效果不佳，为此，我们提出了一种物理离心力演示器，用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有技术中的离心力演示器无自动演示功能，需要教师进行手动旋转操作，不便于使用，且旋转的速度则需要教师凭直觉进行把控，从而会造成实验结果精度较低，且被测量物距旋转中心的距离无法调节，被测物的质量也不便于调节，使用方式较为单一，从而造成演示效果不佳的缺点，而提出的一种物理离心力演示器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种物理离心力演示器，包括控制器面板、变频器、电子数显拉力计、水平器、支撑部件，所述控制器面板固定在支撑部件一侧上，所述支撑部件一侧固定设有连接部件，所述连接部件远离支撑部件的一侧固定设有导向部件，所述水平器固定在导向部件一侧上，所述导向部件一侧设有若干导向孔，所述导向孔内侧均可滑动设有调节件，所述调节件与导向部件之间均设有可调连接装置，所述调节件远离支撑部件的一侧均固定设有支撑腿，所述支撑部件远离连接部件的一侧固定设有第二连接件，所述第二连接件远离支撑部件的一侧固定设有第二支撑件，所述第二支撑件一侧设有轴孔，所述轴孔内侧可转动设有转动轴，所述第二支撑件远离第二连接件的一侧设有旋转部件，所述转动轴一端固定在旋转部件一侧上，所述第二支撑件靠近第二连接件的一侧固定设有可调速电机，所述可调速电机与转动轴之间设有传动组件，所述可调速电机通过导线与变频器电性连接，所述变频器固定在支撑部件远离连接部件的一侧上，所述旋转部件远离转动轴的一侧固定设有第二导向件，所述第二导向件外侧均通过滑轨可滑动设有第一滑动件、第二滑动件，所述第一滑动件相远离的两侧均设有快速拆接装置，所述第一滑动件一侧固定设有安装部件，所述电子数显拉力计一端固定在安装部件一侧上，所述第二滑动件一侧固定设有装载部件，所述电子数显拉力计远离安装部件的一端固定在装载部件一侧上，所述装载部件内部可拆卸设有若干砝码件，所述装载部件一侧设有插槽，所述插槽内侧可拆卸设有防护盖，所述旋转部件远离转动轴的一侧固定设有配重件，所述第二支撑件远离第二连接件的一侧设有防护部件，所述变频器需通过导线与控制器面板电性连接。
优选的，所述可调连接装置包括外螺纹杆，所述调节件一侧设有螺纹槽，所述外螺纹杆通过螺纹传动式连接在螺纹槽内侧，所述支撑部件靠近连接部件的一侧固定设有连接环，所述外螺纹杆可转动连接在连接环内侧，所述外螺纹杆外侧固定设有六边环。
优选的，所述外螺纹杆外侧通过螺纹传动式连接设有锁紧螺母。
优选的，所述第二连接件为方框型结构。
优选的，所述支撑部件远离连接部件的一侧固定设有定位环，所述转动轴可转动式连接在定位环内侧。
优选的，所述调节件外侧均固定设有限位部件，所述调节件的数量为四个。
优选的，所述传动组件包括从动锥齿轮、主动锥齿轮，所述从动锥齿轮固定在转动轴外侧上，所述主动锥齿轮固定在可调速电机的轴端，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮通过啮合传动连接。
优选的，所述快速拆接装置包括连接盒，所述第一滑动件一侧设有安装孔，所述连接盒固定在安装孔内侧，所述连接盒内侧可滑动设有导向片，所述连接盒一侧固定设有固定片，所述固定片一侧与导向片一侧之间固定设有弹簧，所述导向片远离弹簧的一侧固定设有卡接件，所述连接盒一侧设有通孔，所述卡接件可滑动在通孔内侧，所述第二导向件一侧设有若干均匀分布的卡接槽，所述卡接件均可拆卸连接在卡接槽内侧，所述固定片一侧设有贯穿孔，所述贯穿孔内侧可滑动设有拉手，所述拉手一端固定在导向片一侧上。
优选的，所述第二导向件远离旋转部件的一侧固定设有两个限位块，所述第二导向件相远离的两侧均设有防脱槽，所述第一滑动件、第二滑动件内相对应的两侧均固定设有防脱件，所述防脱件均可滑动在防脱槽内侧。
优选的，所述防护部件一侧固定设有转动件，所述转动件一侧设有连接孔，所述连接孔内侧固定设有带动轴，所述第二支撑件一侧固定设有固定件，所述带动轴外侧可转动设有两个第三支撑件，所述第三支撑件均固定在固定件一侧上，所述固定件一侧固定设有安装架，所述安装架一侧固定设有电动机，所述电动机需通过导线与控制器面板电性连接，所述电动机与带动轴之间通过齿轮传动连接。
本发明提出的一种物理离心力演示器，有益效果在于：通过设置水平器、支撑部件、连接部件、导向部件、调节件、支撑腿、可调连接装置，使每个调节件与支撑部件之间的距离均可调节，从而便于将支撑部件调节至水平状态，从而具有便于调节水平功能，从而可提高演示实验精度，通过设置第二连接件、第二支撑件、转动轴、旋转部件、可调速电机、控制器面板、变频器，可通过控制器面板、变频器对可调速电机进行控制，当可调速电机转动时即可带动旋转部件一同旋转，使其具有自动旋转功能，从而具有自动演示功能，无需手动旋转操作，便于使用，且可通过控制器面板、变频器调节可调速电机的转动速度，使其具有转速自动调节功能，从而可根据不同的演示实验要求，来调节可调速电机的转速，无需教师手动把控旋转速度，从而可提高实验精度，通过设置第二导向件、第一滑动件、第二滑动件、安装部件、装载部件、砝码件、防护盖、快速拆接装置，使第一滑动件的位置可进行快速调节，从而可快速调节装载部件、砝码件与旋转中心的距离，使其具有快速调节功能，便于使用，且改变砝码件数量即可调节装载部件、砝码件的整体质量，使其具有质量便于调节功能，可满足多种演示实验需求，具有良好的演示效果，通过设置电子数显拉力计，旋转部件旋转过程中，电子数显拉力计即可自动测出装载部件、砝码件的离心力大小，并且自动显示出来，从而便于读数，且手动将其重置复位后即可再次使用，便于使用，可通过设置防护部件、转动件、带动轴、固定件、第三支撑件、安装架、电动机，使其具有防护功能，可防止旋转部件在旋转的过程中发生故障将零件甩出的情况，从而可保证教师与学生的安全，具有良好的安全性，且可通过控制器面板来控制防护部件自动打开和自动关闭，便于使用，具有便于调节水平、自动演示、转速自动调节、快速调节、质量便于调节、防护等功能，具有较高的演示实验精度。
附图说明
图1为本发明提出的一种物理离心力演示器的正面立体结构示意图；
图2为本发明提出的一种物理离心力演示器的背面立体结构示意图；
图3为本发明提出的一种物理离心力演示器的正面剖切立体结构示意图；
图4为本发明提出的一种物理离心力演示器的侧面剖切立体结构示意图；
图5为本发明中提出的图4中A区的局部放大结构示意图；
图6为本发明提出的一种物理离心力演示器的正面局部剖切立体结构示意图；
图7为本发明提出的一种物理离心力演示器的正面立体结构示意图；
图8为本发明中提出的图7中B区的局部放大结构示意图；
图9为本发明提出的一种物理离心力演示器的正面局部剖切立体结构示意图。
图中：1控制器面板、2变频器、3电子数显拉力计、4水平器、5支撑部件、6连接部件、7导向部件、8调节件、9支撑腿、10第二连接件、11第二支撑件、12转动轴、13旋转部件、14可调速电机、15第二导向件、16第一滑动件、17第二滑动件、18安装部件、19装载部件、20砝码件、21防护盖、22配重件、23防护部件、24外螺纹杆、25螺纹槽、26连接环、27六边环、28锁紧螺母、29定位环、30限位部件、31从动锥齿轮、32主动锥齿轮、33连接盒、34导向片、35固定片、36弹簧、37卡接件、38卡接槽、39拉手、40限位块、41防脱槽、42转动件、43带动轴、44固定件、45第三支撑件、46安装架、47电动机。
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。
参照图1-9，一种物理离心力演示器，包括控制器面板1、变频器2、电子数显拉力计3、水平器4、支撑部件5，控制器面板1固定在支撑部件5一侧上，支撑部件5一侧固定设有连接部件6，连接部件6远离支撑部件5的一侧固定设有导向部件7，水平器4固定在导向部件7一侧上，导向部件7一侧设有若干导向孔，导向孔内侧均可滑动设有调节件8，调节件8与导向部件7之间均设有可调连接装置，调节件8远离支撑部件5的一侧均固定设有支撑腿9，支撑部件5远离连接部件6的一侧固定设有第二连接件10，第二连接件10远离支撑部件5的一侧固定设有第二支撑件11，第二支撑件11一侧设有轴孔，轴孔内侧可转动设有转动轴12，第二支撑件11远离第二连接件10的一侧设有旋转部件13，转动轴12一端固定在旋转部件13一侧上，第二支撑件11靠近第二连接件10的一侧固定设有可调速电机14，可调速电机14与转动轴12之间设有传动组件，可调速电机14通过导线与变频器2电性连接，变频器2固定在支撑部件5远离连接部件6的一侧上，旋转部件13远离转动轴12的一侧固定设有第二导向件15，第二导向件15外侧均通过滑轨可滑动设有第一滑动件16、第二滑动件17，第一滑动件16相远离的两侧均设有快速拆接装置，第一滑动件16一侧固定设有安装部件18，电子数显拉力计3一端固定在安装部件18一侧上，第二滑动件17一侧固定设有装载部件19，电子数显拉力计3远离安装部件18的一端固定在装载部件19一侧上，装载部件19内部可拆卸设有若干砝码件20，装载部件19一侧设有插槽，插槽内侧可拆卸设有防护盖21，旋转部件13远离转动轴12的一侧固定设有配重件22，第二支撑件11远离第二连接件10的一侧设有防护部件23，变频器2需通过导线与控制器面板1电性连接。
具体的，可调连接装置包括外螺纹杆24，调节件8一侧设有螺纹槽25，外螺纹杆24通过螺纹传动式连接在螺纹槽25内侧，支撑部件5靠近连接部件6的一侧固定设有连接环26，外螺纹杆24可转动连接在连接环26内侧，外螺纹杆24外侧固定设有六边环27。
具体的，外螺纹杆24外侧通过螺纹传动式连接设有锁紧螺母28。
具体的，第二连接件10为方框型结构。
具体的，支撑部件5远离连接部件6的一侧固定设有定位环29，转动轴12可转动式连接在定位环29内侧。
具体的，调节件8外侧均固定设有限位部件30，调节件8的数量为四个。
具体的，传动组件包括从动锥齿轮31、主动锥齿轮32，从动锥齿轮31固定在转动轴12外侧上，主动锥齿轮32固定在可调速电机14的轴端，从动锥齿轮31与主动锥齿轮32通过啮合传动连接。
具体的，快速拆接装置包括连接盒33，第一滑动件16一侧设有安装孔，连接盒33固定在安装孔内侧，连接盒33内侧可滑动设有导向片34，连接盒33一侧固定设有固定片35，固定片35一侧与导向片34一侧之间固定设有弹簧36，导向片34远离弹簧36的一侧固定设有卡接件37，连接盒33一侧设有通孔，卡接件37可滑动在通孔内侧，第二导向件15一侧设有若干均匀分布的卡接槽38，卡接件37均可拆卸连接在卡接槽38内侧，固定片35一侧设有贯穿孔，贯穿孔内侧可滑动设有拉手39，拉手39一端固定在导向片34一侧上。
具体的，第二导向件15远离旋转部件13的一侧固定设有两个限位块40，第二导向件15相远离的两侧均设有防脱槽41，第一滑动件16、第二滑动件17内相对应的两侧均固定设有防脱件，防脱件均可滑动在防脱槽41内侧。
具体的，防护部件23一侧固定设有转动件42，转动件42一侧设有连接孔，连接孔内侧固定设有带动轴43，第二支撑件11一侧固定设有固定件44，带动轴43外侧可转动设有两个第三支撑件45，第三支撑件45均固定在固定件44一侧上，固定件44一侧固定设有安装架46，安装架46一侧固定设有电动机47，电动机47需通过导线与控制器面板1电性连接，电动机47与带动轴43之间通过齿轮传动连接。
本发明，使用时通过设置水平器4、支撑部件5、连接部件6、导向部件7、调节件8、支撑腿9、可调连接装置，使每个调节件8与支撑部件5之间的距离均可调节，从而便于将支撑部件5调节至水平状态，从而具有便于调节水平功能，从而可提高演示实验精度，通过设置第二连接件10、第二支撑件11、转动轴12、旋转部件13、可调速电机14、控制器面板1、变频器2，可通过控制器面板1、变频器2对可调速电机14进行控制，当可调速电机14转动时即可带动旋转部件13一同旋转，使其具有自动旋转功能，从而具有自动演示功能，无需手动旋转操作，便于使用，且可通过控制器面板1、变频器2调节可调速电机14的转动速度，使其具有转速自动调节功能，从而可根据不同的演示实验要求，来调节可调速电机14的转速，无需教师手动把控旋转速度，从而可提高实验精度，通过设置第二导向件15、第一滑动件16、第二滑动件17、安装部件18、装载部件19、砝码件20、防护盖21、快速拆接装置，使第一滑动件16的位置可进行快速调节，从而可快速调节装载部件19、砝码件20与旋转中心的距离，使其具有快速调节功能，便于使用，且改变砝码件20数量即可调节装载部件19、砝码件20的整体质量，使其具有质量便于调节功能，可满足多种演示实验需求，具有良好的演示效果，通过设置电子数显拉力计3，旋转部件13旋转过程中，电子数显拉力计3即可自动测出装载部件19、砝码件20的离心力大小，并且自动显示出来，从而便于读数，且手动将其重置复位后即可再次使用，便于使用，可通过设置防护部件23、转动件42、带动轴43、固定件44、第三支撑件45、安装架46、电动机47，使其具有防护功能，可防止旋转部件13在旋转的过程中发生故障将零件甩出的情况，从而可保证教师与学生的安全，具有良好的安全性，且可通过控制器面板1来控制防护部件23自动打开和自动关闭，便于使用，具有便于调节水平、自动演示、转速自动调节、快速调节、质量便于调节、防护等功能，具有较高的演示实验精度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种物理离心力演示器，包括控制器面板(1)、变频器(2)、电子数显拉力计(3)、水平器(4)、支撑部件(5)，其特征在于，所述控制器面板(1)固定在支撑部件(5)一侧上，所述支撑部件(5)一侧固定设有连接部件(6)，所述连接部件(6)远离支撑部件(5)的一侧固定设有导向部件(7)，所述水平器(4)固定在导向部件(7)一侧上，所述导向部件(7)一侧设有若干导向孔，所述导向孔内侧均可滑动设有调节件(8)，所述调节件(8)与导向部件(7)之间均设有可调连接装置，所述调节件(8)远离支撑部件(5)的一侧均固定设有支撑腿(9)，所述支撑部件(5)远离连接部件(6)的一侧固定设有第二连接件(10)，所述第二连接件(10)远离支撑部件(5)的一侧固定设有第二支撑件(11)，所述第二支撑件(11)一侧设有轴孔，所述轴孔内侧可转动设有转动轴(12)，所述第二支撑件(11)远离第二连接件(10)的一侧设有旋转部件(13)，所述转动轴(12)一端固定在旋转部件(13)一侧上，所述第二支撑件(11)靠近第二连接件(10)的一侧固定设有可调速电机(14)，所述可调速电机(14)与转动轴(12)之间设有传动组件，所述可调速电机(14)通过导线与变频器(2)电性连接，所述变频器(2)固定在支撑部件(5)远离连接部件(6)的一侧上，所述旋转部件(13)远离转动轴(12)的一侧固定设有第二导向件(15)，所述第二导向件(15)外侧均通过滑轨可滑动设有第一滑动件(16)、第二滑动件(17)，所述第一滑动件(16)相远离的两侧均设有快速拆接装置，所述快速拆接装置包括连接盒(33)，所述第一滑动件(16)一侧设有安装孔，所述连接盒(33)固定在安装孔内侧，所述连接盒(33)内侧可滑动设有导向片(34)，所述连接盒(33)一侧固定设有固定片(35)，所述固定片(35)一侧与导向片(34)一侧之间固定设有弹簧(36)，所述导向片(34)远离弹簧(36)的一侧固定设有卡接件(37)，所述连接盒(33)一侧设有通孔，所述卡接件(37)可滑动在通孔内侧，所述第二导向件(15)一侧设有若干均匀分布的卡接槽(38)，所述卡接件(37)均可拆卸连接在卡接槽(38)内侧，所述固定片(35)一侧设有贯穿孔，所述贯穿孔内侧可滑动设有拉手(39)，所述拉手(39)一端固定在导向片(34)一侧上，所述第一滑动件(16)一侧固定设有安装部件(18)，所述电子数显拉力计(3)一端固定在安装部件(18)一侧上，所述第二滑动件(17)一侧固定设有装载部件(19)，所述电子数显拉力计(3)远离安装部件(18)的一端固定在装载部件(19)一侧上，所述装载部件(19)内部可拆卸设有若干砝码件(20)，所述装载部件(19)一侧设有插槽，所述插槽内侧可拆卸设有防护盖(21)，所述旋转部件(13)远离转动轴(12)的一侧固定设有配重件(22)，所述第二支撑件(11)远离第二连接件(10)的一侧设有防护部件(23)，所述变频器(2)需通过导线与控制器面板(1)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述可调连接装置包括外螺纹杆(24)，所述调节件(8)一侧设有螺纹槽(25)，所述外螺纹杆(24)通过螺纹传动式连接在螺纹槽(25)内侧，所述支撑部件(5)靠近连接部件(6)的一侧固定设有连接环(26)，所述外螺纹杆(24)可转动连接在连接环(26)内侧，所述外螺纹杆(24)外侧固定设有六边环(27)。
3.根据权利要求2所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述外螺纹杆(24)外侧通过螺纹传动式连接设有锁紧螺母(28)。
4.根据权利要求1所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述第二连接件(10)为方框型结构。
5.根据权利要求1所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述支撑部件(5)远离连接部件(6)的一侧固定设有定位环(29)，所述转动轴(12)可转动式连接在定位环(29)内侧。
6.根据权利要求1所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述调节件(8)外侧均固定设有限位部件(30)，所述调节件(8)的数量为四个。
7.根据权利要求1所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述传动组件包括从动锥齿轮(31)、主动锥齿轮(32)，所述从动锥齿轮(31)固定在转动轴(12)外侧上，所述主动锥齿轮(32)固定在可调速电机(14)的轴端，所述从动锥齿轮(31)与主动锥齿轮(32)通过啮合传动连接。
8.根据权利要求1所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述第二导向件(15)远离旋转部件(13)的一侧固定设有两个限位块(40)，所述第二导向件(15)相远离的两侧均设有防脱槽(41)，所述第一滑动件(16)、第二滑动件(17)内相对应的两侧均固定设有防脱件，所述防脱件均可滑动在防脱槽(41)内侧。
9.根据权利要求1所述的一种物理离心力演示器，其特征在于，所述防护部件(23)一侧固定设有转动件(42)，所述转动件(42)一侧设有连接孔，所述连接孔内侧固定设有带动轴(43)，所述第二支撑件(11)一侧固定设有固定件(44)，所述带动轴(43)外侧可转动设有两个第三支撑件(45)，所述第三支撑件(45)均固定在固定件(44)一侧上，所述固定件(44)一侧固定设有安装架(46)，所述安装架(46)一侧固定设有电动机(47)，所述电动机(47)需通过导线与控制器面板(1)电性连接，所述电动机(47)与带动轴(43)之间通过齿轮传动连接。
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