一种多功能桁架教学用具的制作方法

[0001]
本实用新型属于土木工程专业结构力学教学领域，具体涉及一种多功能桁架教学用具。


背景技术：

[0002]
在面对高职学校的建筑施工技术、道路与桥梁等专业的大专学生讲授《建筑力学》课程过程中，讲解“平面杆系结构几何组成分析”时，学生面对无实物演示的讲授，难以理解“自由度”、“链杆”、“铰结点”、“几何不可变体系”、“二刚片规则”、“二元体”等相关概念。
[0003]
为解决上述问题，现有技术cn1920900u公开了一种多功能桁架结构试验台，包括底座、立柱、模型架和加载装置，底座上设有加载装置，该装置通过传力轴向由连杆组成的模型架上施力，通过载荷传感器信号变化在计算机上的显示，可对不同组合的模型结构进行应力分析。
[0004]
现有技术cn203982627u公开了一种多功能桁架结构试验装置，包括桁架结构、加载设备、支承设备和测量设备。装置通过反力架横梁支撑整个桁架结构，利用加载设备进行加载、卸载，通过测量设备反馈试验数据。桁架结构由杆件和铰节点盘连接；涡轮螺旋加载杆与力传感器连接。
[0005]
以上装置虽可实现对相关力学概念的演示，但包含高职学生难以理解的应力测量装置，且不具备批量生产的能力。因此，有必要发明一种适用于高职高专学生的成本低、效果好且适于批量生产的教学用具。


技术实现要素：

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为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种仅由板条和铆钉组成的多功能桁架教学用具，制作了能演示链杆、铰结点、铰接三角形、铰接四边形的多功能桁架教学用具。该教学用具各部件可方便地进行拆卸、组装，可重复使用，携带方便，结构简单，还可根据学生自主创新提出的平面桁架设计，实现组装，并检验其是否几何不可变体系。以此开拓学生创新意识，锻炼动手操作能力。
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具体地，本实用新型的技术方案为：
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一种多功能桁架教学用具，包括多个板条和铆钉；所述板条的两端分别设置有圆孔，所述圆孔与铆钉相配合，可以将板条连接在一起。使用过程中，使用人可以按需对板条进行组装，使用完毕后，可进行拆卸，以减少空间，方便携带。所述铆钉由铆钉帽和铆钉筒构成。
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进一步地，所述板条为亚克力板、轻型实木板材或磁性塑胶板中的一种或多种。选用透明、不易弯曲变形、易加工成型的亚克力板材制作桁架中的链杆，具有体积小、重量轻、成本低、拆装方便、设计灵活等特点。
[0010]
进一步地，所述板条的四个角为圆角。圆角设计可以防止板条在安装及拆卸过程中划伤使用者，提高安全性。
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进一步地，所述板条长度均相等，且在250mm-350mm之间。长度相同的板条设计，易于实现工业化生产，且长度在250-350mm之间，方便携带，占用空间小，同时能够保持板条连接后的稳固性。
[0012]
进一步地，所述铆钉为内螺纹铆钉。使用内螺纹铆钉，在方便装卸的同时，可以提高组装后结构的稳固性。
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进一步地，所述板条厚度为2-5mm。在保证安装强度及使用寿命的同时，节约原材料。
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进一步地，所述板条的宽度为25-35mm。板条宽度不至过宽或过窄，在保证能够进行清晰演示的情况下，使用方便，节约用材。
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进一步地，所述每条板条上具有2个圆孔，且圆孔间距离为230-320mm。远孔间距离适宜。若板条距离过长，当需要对多个板条进行组装时，铆钉对板条的连接强度不够，减损铆钉的实用寿命。板条过短，不利于进行清晰演示。
[0016]
更进一步地，所述板条为亚克力板；板条长度为300mm，宽度为30mm，厚度为3mm。
[0017]
本实用新型多功能桁架教学用具解决了“平面几何组成分析”授课中无实物演示的问题，可以整体使用，也可部分使用，演示“刚片”、“自由度”、“二元体”、“几何不可变体系”、“几何可变体系”等概念；还可作为培养学生创新意识和锻炼学生动手操作能力的教学用具。多功能桁架教学用具有体积小、重量轻、成本低、易加工成型、拆装方便、设计灵活，适于工业生产等优点，使学生能根据眼前的实物进行观察、思考、动手操作，解决了仅靠凭空想象来理解相关概念的问题。
附图说明
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下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
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图1为本实用新型的板条示意图；
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图2为本实用新型的不锈钢铆钉示意图；
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图3为本实用新型组成的二元体结构示例；
[0022]
图4为本实用新型组成的几何不可变体系(三角形)示例；
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图5为本实用新型组成的几何可变体系示例；
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图6为本实用新型组成的几何不可变体系示例。
[0025]
图中序号:1、板条2、圆孔3、圆角4-1、铆钉帽4-2、铆钉筒
具体实施方式
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以下结合具体实施例对本实用新型做进一步地解释说明。本领域技术人员能够理解，具体实施例仅用于解释说明本实用新型的内容，并不构成对本实用新型内容的限制。任何以本实用新型思想为基础，做出的等同替换或变形，均应落入本实用新型保护范围。
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实施例1
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一种多功能桁架教学用具，包括板条和铆钉，所述板条为亚克力材质，所述铆钉为不锈钢铆钉，优选为内螺纹铆钉。具体地，所述亚克力板条度为300mm，宽度为30mm，厚度为3mm。每条板条上具有2个圆孔，且圆孔间距离为300mm。所述板条4个角为直角或圆角。铆钉由铆钉帽和铆钉筒构成，铆钉帽与铆钉筒相配合，通过圆孔固定板条。
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实施例2
[0030]
一种多功能桁架教学用具，包括板条和铆钉，所述板条为轻型实木板材质，所述铆钉为内螺纹铆钉。具体地，所述亚克力板条度为250mm，宽度为35mm，厚度为5mm。每条板条上具有2个圆孔，且圆孔间距离为230mm。所述板条4个角为直角或圆角。
[0031]
实施例3
[0032]
一种多功能桁架教学用具，包括板条和铆钉，所述板条为磁性塑胶板条，所述铆钉为内螺纹铆钉。具体地，所述亚克力板条度为350mm，宽度为25mm，厚度为2mm。每条板条上具有2个圆孔，且圆孔间距离为320mm。所述板条4个角为直角或圆角。磁性塑胶板条可依靠磁力吸附在铁皮、铁质黑板面上，在黑板上移动方便，能实现在竖直平面内的演示教学。
[0033]
该教学用具的整体和其中的一部分均可用于演示相关概念。如，一根板条可用于演示刚片或链杆，以及“平面内一个刚片的自由度是三”的概念，参考图1；一个铆钉可演示“平面内一个点的自由度是二”的概念，参考图2；两根板条用同一个铆钉相连，可演示“二元体”，参考图3；三根板条两两相联，组成铰结三角形，演示几何不可变体系，参考图4；四根板条组成平行四边形，演示几何可变体系等，参考图5。五根板条可演示几何不可变体系等，参考图6。