CN204166759U - 一种科氏加速度与科氏惯性力演示仪 - Google Patents
一种科氏加速度与科氏惯性力演示仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种科氏加速度与科氏惯性力演示仪，由支撑装置、动参系装置、动点装置、测力装置、控制装置、透明护罩组成，透明护罩固装于支撑装置上，动参系装置固装于透明罩内支撑装置上，动点装置、测力装置固装于动参系装置上，控制装置与动参系装置、动点装置、测力装置控制连接，所述动参系装置，由主电机、小支架、挠性联轴器、传动轴、大支架、稳固轴承、大圆盘、小圆盘组成，小支架、大支架同心固装于支撑装置上，主电机竖直固装于小支架上，传动轴转动设置于大支架上并与主电机传动连接，挠性联轴器连接于主电机与传动轴之间，稳固轴承设置于传动轴与大支架之间，大圆盘在上，小圆盘在下固装于传动轴上部。演示形象直观，创新性强。
Description
技术领域
本实用新型属于物理力学教学实验装置，特别涉及一种科氏加速度与科氏惯性力演示仪。
背景技术
科氏加速度是由于动参考系转动时，牵连运动与相对运动相互影响而产生的，科氏惯性力主要是由坐标系的转动与物体在动坐标系里的相对运动而引起的，科氏加速度和科氏惯性力都是比较抽象的概念，学生只通过理论学习很难理解。因此，教学中期望有能够让同学们真实形象的看出科氏加速度和科氏惯性力的存在、可以为理论力学、机械原理等学科的教学提供直观明了的服务、提高教学质量的科氏加速度与科氏惯性力演示仪。但是，以往教学中使用的科氏加速度与科氏惯性力演示仪，其结构不尽完善，相关部件装配困难，使用中稳定性差，无保护装置，放置、存放不方便，部件易受污染，特别是操控系统较为原始，一些主要数据缺乏量化，不便于观察对比。针对以往技术的不足，我们团队研制了一种结构较为完善，装配连接科学巧妙，平衡稳定性较好，观察放置存放方便，数据得以量化，可形象、直观演示科氏加速度与科氏惯性力的演示仪。科氏加速度与科氏惯性力演示仪在天津市第五届大学生机械创新设计大赛中获得二等奖。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构较为完善、装配连接科学巧妙、平衡稳定性较好、观察放置存放方便、数据得以量化、可形象、直观演示科氏加速度与科氏惯性力的演示仪。
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种科氏加速度与科氏惯性力演示仪，其特征在于：由支撑装置、动参系装置、动点装置、测力装置、控制装置、透明护罩组成，透明护罩固装于支撑装置上，动参系装置固装于透明罩内支撑装置上，动点装置、测力装置固装于动参系装置上，控制装置与动参系装置、动点装置、测力装置控制连接，所述动参系装置，由主电机、小支架、挠性联轴器、传动轴、大支架、稳固轴承、大圆盘、小圆盘组成，小支架、大支架同心固装于支撑装置上，主电机竖直固装于小支架上，传动轴转动设置于大支架上并与主电机传动连接，挠性联轴器连接于主电机与传动轴之间，稳固轴承设置于传动轴与大支架之间，大圆盘在上，小圆盘在下固装于传动轴上部。
而且，所述动点装置，由小电机、弹性联轴器、皮带轮、同步皮带组成，小电机竖直对称固装于大圆盘，弹性联轴器、皮带轮与小电机对应依次连接于小电机输出轴上，同步皮带设置于皮带轮上。
而且，所述稳固轴承，包括双列角接触球轴承和推力球轴承，双列角接触球轴承在上、推力球轴承在下设置于传动轴与大支架之间。
本实用新型的优点和有益效果为：
1.本实用新型科氏加速度与科氏惯性力演示仪设置有动参系装置、动点装置，通过动参系装置、动点装置的相对运动，可形象直观地演示科氏加速度与科氏惯性力的存在，使理论力学教学更加生动形象。
2.本实用新型科氏加速度与科氏惯性力演示仪设置有控制装置和测量装置，可随意控制动参系装置和动点装置运动速度的大小和方向，动点运动速度和科氏惯性力的大小得以量化，更加直观、深刻地观察和理解科氏加速度与科氏惯性力的大小、方向变化规律。
3.本实用新型科氏加速度与科氏惯性力演示仪设置有双列角接触球轴承和推力球轴承组合来承受径向和轴向载荷，可使动参系装置运转平稳，避免左右晃动、上下窜动影响演示效果。
4.本实用新型科氏加速度与科氏惯性力演示仪设置有大小两个圆盘，便于平衡安装小电机，小圆盘上放有单片机、控制装置等，大小圆盘同轴转动，防止绕线，而且使动点装置平稳运转。
5.本实用新型科氏加速度与科氏惯性力演示仪设置有透明护罩，既方便观察、方便存放，又可防尘，保护内部装置不受污染。
6.本实用新型科氏加速度与科氏惯性力演示仪结构设计科学合理，具有结构较为完善、装配连接科学巧妙、平衡稳定性较好、观察放置存放方便、数据得以量化、可形象、直观演示科氏加速度与科氏惯性力等优点，是一种具有较高创新性的科氏加速度与科氏惯性力演示仪。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图(不含透明护罩)；
图2为图1的右视图；
图3为图1的俯视图。
1-同步皮带、2-弹性联轴器、3-测力装置、4-小电机、5-双列角接触球轴承、6-推力球轴承、7-挠性联轴器、8-主电机、9-支撑装置、10-大支架、11-小支架、12-传动轴、13-小圆盘、14-大圆盘、15-皮带轮。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种科氏加速度与科氏惯性力演示仪，由支撑装置9、动参系装置、动点装置、测力装置3、控制装置、透明护罩(图中未显示)组成，透明护罩固装于支撑装置上，动参系装置固装于透明罩内支撑装置上，动点装置、测力装置固装于动参系装置上，控制装置分别与动参系装置、动点装置控制连接。动参系装置，由主电机8、小支架11、挠性联轴器7、传动轴12、大支架10、稳固轴承、大圆盘14、小圆盘13组成，小支架、大支架同心固装于支撑装置上，主电机竖直固装于大支架上，传动轴转动设置于大支架上并与主电机传动连接，挠性联轴器连接于电机与传动轴之间，稳固轴承设置于传动轴与支架之间，大圆盘在上，小圆盘在下固装于传动轴上部。
动点装置，由小电机4、弹性联轴器2、皮带轮15、同步皮带1组成，小电机竖直对称固装于大圆盘上，皮带轮与小电机对应依次连接于小电机输出轴上，同步皮带设置于皮带轮上。
稳固轴承，包括双列角接触球轴承5和推力球轴承6，双列角接触球轴承在上，推力球轴承在下设置于传动轴与大支架之间；双列角接触球轴承和推力球轴承组合来承受径向和轴向载荷，保证动参系装置运作稳定，避免传动轴晃动和窜动影响演示效果。
控制装置为一PLC控制器，可遥控开启和关闭电机，通过有线调速模块实现对电机速度的调节。通过LM298驱动模块来实现对小电机的驱动，同时采用AT89C51单片机编程与无线调速模块来实现对小电机的转速、转向的调节，从而观察到皮带两直线部分向中间靠拢或分开，得出科氏加速度存在的现象。演示仪中的电动机均采用红外对管传感器和在电机上安装码盘，实现对电机速度的检测并且通过数码管显示在显示盘上面。科氏惯性力和转速的大小可以直接显示在数码显示管上，科氏惯性力范围为：0～999999N，转速范围为：0～9999r/min。
本实用新型的演示方法：
利用科氏加速度与科氏惯性力演示仪演示方法：
1.启动主电机，主电机带动挠性联轴器、传动轴、大圆盘、小圆盘转动，设置于大小圆盘上的动点装置、测力装置跟随转动。此时观察动点装置的同步皮带，没有向外分开和向内合拢现象，说明只有动参系的转动而没有动点的相对运动，此时没有科氏惯性力产生。
2.关闭主电机，启动小电机，小电机带动弹性联轴器、皮带轮和设置于皮带轮上的同步皮带转动。此时，观察动点装置的同步皮带，同步皮带作直线运动，没有向外分开和向内合拢现象；通过控制装置改变小电机转动方向和转速，此时再观察动点装置的同步皮带，同样，同步皮带作直线运动，没有向外分开和向内合拢现象。说明只有动点的运动而没有动参系的转动，同样也没有科氏惯性力产生。
3.同时启动主电机和小电机并反复改变小电机转动方向，此时观察动点装置的同步皮带，其现象为同步皮带的两段直线部分向中间靠拢或分开。说明由于动参系的转动和动点在动参系上的相对运动，产生了科氏惯性力；同时说明，动点的相对运动和动参系的运动方向相同和相反时，科氏惯性力方向不同。
4.同时启动主电机和小电机并分别反复改变主电机、小电机的转动速度，此时观察动点装置的同步皮带，其现象为同步皮带的两段直线部分向中间靠拢或分开的幅度随动参系和动点相对速度的变化而变化。说明，科氏惯性力的大小与动参系和动点相对速度有关。
尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (3)
1.一种科氏加速度与科氏惯性力演示仪，其特征在于：由支撑装置、动参系装置、动点装置、测力装置、控制装置、透明护罩组成，透明护罩固装于支撑装置上，动参系装置固装于透明罩内支撑装置上，动点装置、测力装置固装于动参系装置上，控制装置与动参系装置、动点装置、测力装置控制连接，所述动参系装置，由主电机、小支架、挠性联轴器、传动轴、大支架、稳固轴承、大圆盘、小圆盘组成，小支架、大支架同心固装于支撑装置上，主电机竖直固装于小支架上，传动轴转动设置于大支架上并与主电机传动连接，挠性联轴器连接于主电机与传动轴之间，稳固轴承设置于传动轴与大支架之间，大圆盘在上，小圆盘在下固装于传动轴上部。
2.根据权利要求1所述的科氏加速度与科氏惯性力演示仪，其特征在于：所述动点装置，由小电机、弹性联轴器、皮带轮、同步皮带组成，小电机竖直对称固装于大圆盘和小圆盘上，弹性联轴器、皮带轮与小电机对应依次连接于小电机输出轴上，同步皮带设置于皮带轮上。
3.根据权利要求1所述的科氏加速度与科氏惯性力演示仪，其特征在于：所述稳固轴承，包括双列角接触球轴承和推力球轴承，双列角接触球轴承在上、推力球轴承在下设置于传动轴与大支架之间。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108417124A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-08-17 | 西安科技大学 | 科氏加速度测量及加速度合成定理检验实验装置与方法 |
| CN115132038A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-30 | 天津大学 | 科氏加速度与科氏力演示仪 |
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2014
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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