一种用于静力演示的突解约束实验快速演示装置

1.本发明涉及实验演示技术领域，尤其涉及一种用于静力演示的突解约束实验快速演示装置。


背景技术：

2.力学是与工程技术应用领域相关的重要学科，涉及比较广，在现实的教学中常常通过很多实验进行演示，其中静力突解约束实验是根据解除约束原理(当受约束的物体在某些主动力的作用下处于平衡，若将其部分或全部的约束除去，代之以相应的约束力时，则物体的平衡状态不受影响)来设计的。
3.现有的突解约束实验演示装置大多是较为简单的演示装置，无法精确的测量被测物体的实验数据，非常容易造成计算数据的误差，而且在平衡其他与实验无关的力时，操作较为繁琐，浪费大量的时间；在突解约束实验中通常采用拉绳作为约束条件，在施加力时，会造成拉绳的变形，以及切断拉绳后部分拉绳在实验物体上的重量，同样影响试验数据的准确性，同时也降低了实验演示的效率，因此需要一种用于静力演示的突解约束实验快速演示装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在平衡无关力时，操作较为复杂，浪费时间；突解约束时，会影响实验数据的准确性，实验演示的效率较低的缺点，而提出的一种用于静力演示的突解约束实验快速演示装置。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种用于静力演示的突解约束实验快速演示装置，包括底座和平衡板，所述平衡板的外部设置有解约机构；
7.所述解约机构包括安装在平衡板远离底座一侧的固定块，所述固定块的外部开设有凹槽，所述凹槽的内部安装有连接轴，所述连接轴的外部转动连接有活动板，所述活动板的外部安装卡扣，所述活动板与凹槽之间共同安装有复位弹簧，所述固定块的内部滑动连接有压杆，所述压杆由固定块的内部贯穿至外部，并且所述压杆靠近凹槽的一端与活动板相接触，所述平衡板的外部活动连接有实验小车，所述实验小车的外部安装有与卡扣相适配的卡盘，所述底座的内部设置有用于调节平衡板角度的角度调节机构。
8.优选地，所述底座的内部安装有转动轴，所述平衡板的外部开设有与转动轴相适配的孔，所述平衡板的尺寸小于底座的尺寸。
9.优选地，所述角度调节机构包括安装在底座内部的多个横向板，所述两个横向板之间共同对称转动连接有螺杆，并且所述螺杆远离转动轴的一端贯穿至横向板的外部。
10.优选地，所述两个螺杆的外部共同螺纹连接有螺纹驱动块，所述螺纹驱动块的外部转动连接有多个支杆，所述支杆远离螺纹驱动块的一端铰接有铰接条，并且两个所述铰接条共同与平衡板相连接。
11.优选地，所述螺杆的外部安装有带轮，两个所述带轮之间共同绕设有皮带，其中一个所述螺杆靠近带轮的一端安装有旋钮。
12.优选地，所述平衡板靠近实验小车的一侧对称开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有t形滑块，其中所述t形滑块的竖直部分与滑槽相适配。
13.优选地，所述t形滑块远离平衡板的一侧安装有竖板，所述竖板靠近实验小车的一侧安装有记录仪。
14.优选地，所述平衡板远离固定块的一侧安装有定位板，所述定位板的截面为c字形，所述定位板的开口方向靠近实验小车，所述定位板靠近实验小车的一侧安装有多个压簧，所述压簧的另一端共同安装有防护板，并且所述防护板的尺寸与定位板的尺寸相适配。
15.相比现有技术，本发明的有益效果为：
16.1、本发明通过凹槽、活动板、卡扣、压杆、实验小车与卡盘之间的配合使用可以达到快速演示实验的效果，而且在突解约束时，不会随着约束力的增加，影响实验小车的位置关系以及突解约束后实验小车的重量，大大提高了实验数据的准确性，在复位弹簧的作用下在突解约束后，带动卡扣回到初始位置，更加方便下一次实验的进行，提高了实验演示的效率。
17.2、本发明通过螺杆、螺纹驱动块、支杆、平衡板、带轮与皮带之间配合使用方便实验过程中实验小车摩擦力的平衡，操作更加的简单，并且可以在不进行实验演示时，将平衡板收纳在底座内，减小装置的空间占用率，为教学提供便利。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种用于静力演示的突解约束实验快速演示装置的立体结构示意图；
19.图2为本发明底座的结构示意图；
20.图3为本发明底座的剖视侧视图；
21.图4为本发明固定块的剖视图；
22.图5为本发明定位板的俯视图；
23.图6为图4中a处结构放大示意图。
24.图中：1、底座；2、转动轴；3、横向板；4、螺杆；5、螺纹驱动块；6、支杆；7、铰接条；8、平衡板；9、带轮；10、皮带；
25.11、旋钮；12、固定块；13、凹槽；14、连接轴；15、活动板；
26.16、卡扣；17、复位弹簧；18、压杆；19、实验小车；20、卡盘；
27.21、滑槽；22、t形滑块；23、竖板；24、记录仪；25、定位板；
28.26、压簧；27、防护板。
具体实施方式
29.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。
30.实施例一
31.如图1、图4和图6所示，本发明提出的一种用于静力演示的突解约束实验快速演示
装置，包括底座1和平衡板8，平衡板8的外部设置有解约机构；
32.解约机构包括安装在平衡板8远离底座1一侧的固定块12，固定块12的外部开设有凹槽13，凹槽13的内部安装有连接轴14，连接轴14的外部转动连接有活动板15，活动板15的外部安装卡扣16，活动板15与凹槽13之间共同安装有复位弹簧17，固定块12的内部滑动连接有压杆18，压杆18由固定块12的内部贯穿至外部，并且压杆18靠近凹槽13的一端与活动板15相接触，平衡板8的外部活动连接有实验小车19，实验小车19的外部安装有与卡扣16相适配的卡盘20，底座1的内部设置有用于调节平衡板8角度的角度调节机构，可以通过按压压杆18带动活动板15以及卡扣16顺时针转动，快速实现突解约束。
33.基于实施例一的一种用于静力演示的突解约束实验快速演示装置工作原理是:进行突解约束实验时，首先将实验小车19外部的卡盘20与卡扣16相适配，随后对实验小车19进行约束的添加，添加完成后需要记录实验数据时，向下按压压杆18，由于压杆18与固定块12滑动连接，而压杆18的另一端与活动板15相接触，活动板15通过连接轴14转动连接在凹槽13的内部，而卡扣16与活动板15相连接，即向下按压压杆18时会带动活动板15和卡扣16顺时针转动，使得卡扣16与实验小车19外部的卡盘20脱离，完成实验小车19的突解约束，随后可以对实验小车19的各种实验数据进行记录和计算，在突解约束时，不会随着约束力的增加，影响实验小车19的位置关系以及突解约束后实验小车19的重量，大大提高了实验数据的准确性；
34.突解约束后，由于活动板15与凹槽13之间共同安装有复位弹簧17，此时卡扣16和活动板15在复位弹簧17的作用下，回到初始位置，同时会带动压杆18向上运动，方便下一次实验的演示，提高了实验演示的效率。
35.实施例二
36.如图1、图2、图3和图5所示，基于实施例一的基础上，底座1的内部安装有转动轴2，平衡板8的外部开设有与转动轴2相适配的孔，平衡板8的尺寸小于底座1的尺寸，角度调节机构包括安装在底座1内部的多个横向板3，两个横向板3之间共同对称转动连接有螺杆4，并且螺杆4远离转动轴2的一端贯穿至横向板3的外部，平衡板8可以用来平衡实验小车19的静摩擦力，提高实验数据的准确性；
37.两个螺杆4的外部共同螺纹连接有螺纹驱动块5，螺纹驱动块5的外部转动连接有多个支杆6，支杆6远离螺纹驱动块5的一端铰接有铰接条7，并且两个铰接条7共同与平衡板8相连接，螺杆4的外部安装有带轮9，两个带轮9之间共同绕设有皮带10，其中一个螺杆4靠近带轮9的一端安装有旋钮11，转动旋钮11可以通过带轮9和皮带10带动两个螺杆4同步转动，完成螺纹驱动块5的稳定移动；
38.平衡板8靠近实验小车19的一侧对称开设有滑槽21，滑槽21的内部滑动连接有t形滑块22，其中t形滑块22的竖直部分与滑槽21相适配，t形滑块22远离平衡板8的一侧安装有竖板23，竖板23靠近实验小车19的一侧安装有记录仪24，t形滑块22与滑槽21之间存在一定的摩擦力，防止在没有力的干扰下t形滑块22的移动，提高实验数据记录的准确性；
39.平衡板8远离固定块12的一侧安装有定位板25，定位板25的截面为c字形，定位板25的开口方向靠近实验小车19，定位板25靠近实验小车19的一侧安装有多个压簧26，压簧26的另一端共同安装有防护板27，并且防护板27的尺寸与定位板25的尺寸相适配，防护板27为可塑性材质。
40.本实施例中，需要平衡实验小车19的静摩擦力，将实验小车19放置在平衡板8上，转动旋钮11，由于旋钮11安装在其中一个螺杆4的一端，而两个螺杆4的外部均安装有带轮9，并且两个带轮9之间共同绕设有皮带10，即转动旋钮11会通过带轮9和皮带10带动两个螺杆4同步转动，而两个螺杆4的外部共同螺纹连接有螺纹驱动块5，从而带动螺纹驱动块5在螺杆4的外部运动；
41.由于支杆6的一端与螺纹驱动块5转动连接，另一端通过铰接条7与平衡板8转动连接，并且平衡板8通过转动轴2转动连接在底座1的内部，即螺纹驱动块5移动会通过支杆6带动平衡板8转动，转动至对实验小车19稍微施加力，实验小车19在平衡板8上匀速向下运动即可，操作更加的简单；并且装置在不使用时，可以通过转动旋钮11将平衡板8收纳在底座1内，减小装置的空间占用率；
42.实验进行时，实验小车19会在施加的力的作用下在平衡板8上向下运动，可以通过调整两个t形滑块22的位置对实验小车19进行实验数据的记录，并且在压簧26和防护板27的作用下，对实验小车19起到防护的作用。
43.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。