科氏加速度實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種科氏加速度實驗裝置，包括底座、設置在所述底座上并作旋轉運動的實驗臺及設置在所述實驗臺上表面的測量機構，所述測量機構包括分力測試盒、帶動所述分力測試盒在所述實驗臺上表面移動的動力機構及與所述分力測試盒連接用于顯示實驗數據的示數器。本發明提供的科氏加速度實驗裝置，整體結構簡單、成本低，通過調節裝置能方便調節實驗臺上表面與水平面之間的夾角，模擬多種不同實驗情況下物體受到科氏慣性力造成的結果，且能同時方便讀取X、Y、Z三個方向的實驗數值，根據實驗數值得到更加全面的實驗結果。
【專利說明】科氏加速度實驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種關于運動學和動力學的實驗教學裝置，尤其涉及一種用來測量科氏加速度的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]在轉動參考系內作勻速運動的質點，除受慣性離心力外，還受到一種虛擬力一科里奧利力，此作用力使質點在運動過程中產生科里奧利加速度，即科氏加速度，該加速度是動基的轉動與動點相對運動相互耦合弓I起的加速度。
[0003]科氏加速度實驗儀器按照運動物體的類型分為機械帶式和流體式兩種，其中，機械帶式實驗結構又分成平面機械帶式和立體機械帶式。現有實驗儀器中，平面機械帶式的結構簡單，但測得的數據不夠全面，不利于更好的分析實驗數據和得到正確的實驗結果；立體機械帶式的數據較為全面，但現有的立體機械帶式的儀器結構復雜，造價高，且不便于調整實驗結構的傾斜角度，不能完全模擬各種狀態下質點因受到科氏加速度作用造成的影響。
【發明內容】
[0004]為了解決上述現有技術存在的缺點和不足，本發明提供了一種結構簡單、且能更加全面地模擬質點受到科氏慣性力作用而產生科氏加速度的實驗裝置。
[0005]為了達到上述技術目的，本發明提供的科氏加速度實驗裝置，包括底座、設置在所述底座上并作旋轉運動的實驗臺及設置在所述實驗臺上表面的測量機構，所述測量機構包括分力測試盒、帶動所述分力測試盒在所述實驗臺上表面移動的動力機構及與所述分力測試盒連接用于顯示實驗數據的示數器。
[0006]上述科氏加速度實驗裝置的結構簡單、成本低，實驗臺帶動測量機構旋轉，動力裝置帶動測量機構作直線運動，通過示數器直接讀取實驗結果，實驗過程中便于直接觀察。
[0007]優選的，所述實驗臺通過框架結構轉動設置在所述底座上，所述框架結構包括用于帶動實驗臺轉動的旋轉架，所述實驗臺通過調節裝置與所述旋轉架連接在一起，所述調節裝置包括用于調節實驗臺傾斜角度的轉動手柄及用于固定所述轉動手柄的鎖緊件。
[0008]通過調節裝置可以調節實驗臺上表面與水平面之間的夾角，便于模擬更多不同的實驗環境情況，得到更加全面的實驗數據，進而得到更加準確的實驗結果。
[0009]優選的，所述旋轉架由電機一通過與所述電機一、所述旋轉架配合的齒輪副一帶動旋轉。齒輪傳動占據的空間小，便于安裝、設計，且齒輪傳動較為平穩，便于帶動實驗臺平穩旋轉，避免實驗臺旋轉速度不穩定對實驗數據造成的影響。
[0010]優選的，所述分力測試盒內部在X、Y、Z三個方向上各設有一個空心套管，所述空心套管內部的兩側各設有一根彈簧，在兩根所述彈簧之間設有與兩根彈簧均相連的鋼球，所述分力測試盒通過聯動機構與所述示數器連接在一起。
[0011]分力測試盒在X、Y、Z三個方向均設置套管，便于清楚得知鋼球在不同實驗情況下的受力結果，使實驗裝置整體適用于更多的實驗情況。
[0012]優選的，所述聯動機構包括一端與所述鋼球連接且另一端設有指針的牽引繩，所述指針位于所述相應示數器內。
[0013]鋼球在實驗中相對于套管的位移情況通過聯動機構準確、適時地反映在指針上，通過讀取指針對應于示數器的數值，即可清楚獲得鋼球的位移，進而計算出相應方向的科氏加速度的大小及方向。
[0014]優選的，所述分力試驗盒由所述動力機構通過傳遞機構帶動在所述實驗臺上移動，所述傳遞機構包括與所述分力測試盒通過螺紋配合連接的絲桿一、用于連接所述動力機構和所述絲桿一的同步帶一。
[0015]動力機構通過同步帶一帶動絲桿一轉動，絲桿一通過螺紋配合帶動分力測試盒在實驗臺上來回移動，此種結構簡單，實驗過程中便于帶動分力測試盒平穩移動。
[0016]優選的，所述聯動機構還包括設置在牽引繩中間部位的動滑輪及與所述絲桿一同步轉動的絲桿二，所述動滑輪通過滑塊與所述絲桿二連接在一起。如此，鋼球在實驗中受力后產生的位移能更加準確的通過指針顯示。
[0017]優選的，所述聯動機構還包括與所述所述牽引繩配合的定滑輪，所述實驗臺上設有一塊固定板，所述定滑輪固定設置在所述固定板上。如此，能使整體結構更加緊湊。
[0018]優選的，所述絲桿一通過齒輪副二及同步帶二帶動所述絲桿二實現同步轉動。
[0019]優選的，所述分力測試盒和所述滑塊的底部設有滾輪。分力測試盒和滑塊通過滾輪設置在實驗臺上，實驗過程中運動更加平穩。
[0020]本發明提供的科氏加速度實驗裝置，整體結構簡單、成本低，通過調節裝置能方便調節實驗臺上表面與水平面之間的夾角，模擬多種不同實驗情況下物體受到科氏加速度造成的結果，且能同時方便讀取X、Y、Z三個方向的實驗數值，根據實驗數值得到更加全面的實驗結果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例的整體結構示意圖；
圖2為本發明實施例中聯動機構的結構示意圖。
[0022]圖中，11-實驗臺，12-旋轉架，13-固定架，14-底座，15-電機一，16-齒輪副一，17-固定板，21-分力測試盒，211-套管，212-鋼球，213-彈簧，22-示數器，31-轉動手柄，32-鎖緊件，41-牽引繩，42-指針，43-動滑輪，43-定滑輪，45-絲桿二，46-滑塊，51-電機二，52-同步帶一，53-絲桿一，54-齒輪副二，55-同步帶二，6-軸承座，7-滾輪，81-下法蘭，82-上法蘭。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0024]如圖1所示，本發明實施例提供的科氏加速度實驗裝置，包括底座14、通過框架結構設置在該底座上的實驗臺11及設置在實驗臺上表面的測量機構。
[0025]框架結構包括用于帶動實驗臺11轉動的旋轉架12及用于安裝旋轉架的固定架13。本發明實施例中，框架結構采用與地球儀框架類似的結構，即旋轉架呈環形，固定架呈半圓弧形。底座14的中間部位設有下法蘭81及位于下法蘭頂部的上法蘭82，固定架13的底部與上法蘭外壁設置為一體，旋轉架12的頂部及其底部各設有一根轉動軸，底部的轉動軸通過軸承與上法蘭轉動安裝在一起，頂部的轉動軸通過軸承與固定架13頂部轉動安裝在一起。上法蘭的外壁還固定設有電機一 15，電機一輸出軸和旋轉架底部轉動軸上設有相互配合的齒輪副一 16。電機一 15通過齒輪副16 —帶動旋轉架12旋轉，進而帶動實驗臺11作旋轉運動。
[0026]本發明實施例中，實驗臺11設置成與環形旋轉架12配合的圓形，實驗臺的兩側通過調節裝置與旋轉架連接在一起。該調節裝置包括用于調節實驗臺11傾斜角度的轉動手柄31及用于固定轉動手柄的鎖緊件32。轉動手柄31與實驗臺設置成一體，且在轉動手柄上均勻標有角度，通過轉動手柄調節實驗臺與水平面之間的夾角，且夾角度數能通過標記的角度讀取，調整完成后，利用鎖緊件32鎖牢轉動手柄。
[0027]本本發明實施例中，測量機構包括分力測試盒21、帶動該分力測試盒在實驗臺11上表面移動的動力機構及與分力測試盒連接用于顯示實驗數據的示數器22。
[0028]動力機構通過傳遞機構帶動分力測試盒21移動，動力機構為電機二 51，傳遞機構包括與分力測試盒21下部通過螺紋結構連接在一起的絲桿一 53及與電機二和絲桿一配合用于帶動絲桿一轉動的同步帶一 52。
[0029]如圖2所示，本發明實施例中的分力測試盒21在內部的X、Y、Z三個方向上各設有一個空心套管211，空心套管內部的兩側各設有一根彈簧213，在兩根彈簧之間設有與兩根彈簧均相連的鋼球212，每個鋼球通過相應的聯動機構與相應的示數器22連接。
[0030]本發明實施例中，聯動機構包括一端與鋼球212連接且另一端設有指針42的牽引繩41、與絲桿一 53作同步轉動絲桿二 45、設置在絲桿二上且與牽引繩大致中間部位配合的動滑輪43及與若干與相應牽引繩配合的定滑輪44，指針位于相應所述示數器22內。本發明實施例中，在每根套管211與動滑輪43之間設置一個定滑輪44，在動滑輪43和相應示數器22之間設有兩個定滑輪44。實驗臺11上設有一塊固定板17，三個方向的套，211對應共設置9個定滑輪44，9個定滑輪均固定設置在該固定板17上。
[0031]絲桿一 53通過齒輪副二 54及同步帶二 55帶動絲桿二 45實現同步轉動，在絲桿一和絲桿二之間設有中間軸，絲桿一和該中間軸上設置相互配合的齒輪副二 54，在該中間軸和絲桿二之間設置同步帶二 55。絲桿一通過齒輪副二 54帶動中間軸轉動，中間軸通過同步帶二 55帶動絲桿二 45轉動。絲桿一、絲桿二及中間中通過與軸承及軸承座6的配合安裝在實驗臺11上表面。
[0032]動滑輪43通過滑塊46設置在絲桿二 45上，滑塊下部通過螺紋配合與絲桿二安裝在一起，動滑輪固定設置在該滑塊上表面。
[0033]為了使分力測試盒21和滑塊46在實驗過程中能平穩移動，兩者的底部設有滾輪7。
[0034]實驗時，通過調節裝置設置實驗臺11上表面與水平面之間的夾角，確認后，鎖牢鎖緊件32，使實驗臺在實驗過程中不再偏轉，此時讀取指針42對應于示數器22的初始數據。開啟電機一 15和電機二 51,電機一通過旋轉架12帶動實驗臺11作旋轉運動，同時，電機二通過同步帶一 52及絲桿一 53帶動分力測試盒在實驗臺上表面移動。分力測試盒21移動過程中，內部套管內的鋼球212受到科氏慣性力作用產生偏移，鋼球通過牽引繩41帶動指針42向上或向下移動，讀取此時指針對應于示數器的結果數據。通過結果數據和初始數據的差值即可得到鋼球在實驗過程中產生的偏移，通過計算公式即可得到鋼球在實驗過程中受到的科氏加速度。
[0035]本發明實施例提供的科氏加速度實驗裝置，整體結構簡單、成本低，通過調節裝置能方便調節實驗臺上表面與水平面之間的夾角，模擬多種不同實驗情況下物體受到科氏加速度造成的結果，且能同時方便讀取X、Y、Z三個方向的實驗數值，根據實驗數值得到更加全面的實驗結果。
[0036]總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡是依據本發明所作的均等變化與修飾，皆應屬于本發明申請專利的保護范圍。
【權利要求】
1.科氏加速度實驗裝置，其特征在于，包括底座(14)、設置在所述底座上并作旋轉運動的實驗臺(11)及設置在所述實驗臺上表面的測量機構，所述測量機構包括分力測試盒(21)、帶動所述分力測試盒在所述實驗臺上表面移動的動力機構及與所述分力測試盒連接用于顯示實驗數據的示數器(22 )。
2.根據權利要求1所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述實驗臺(11)通過框架結構轉動設置在所述底座(14)上，所述框架結構包括用于帶動實驗臺轉動的旋轉架(12)，所述實驗臺通過調節裝置與所述旋轉架連接在一起，所述調節裝置包括用于調節實驗臺(11)傾斜角度的轉動手柄(31)及用于固定所述轉動手柄的鎖緊件(32)。
3.根據權利要求2所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述旋轉架(12)由電機一(15)通過與所述電機一、所述旋轉架配合的齒輪副一(16)帶動旋轉。
4.根據權利要求1-3任一項所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述分力測試盒(21)內部在X、Y、Z三個方向上各設有一個空心套管(211)，所述空心套管內部的兩側各設有一根彈簧(213)，在兩根所述彈簧之間設有與兩根彈簧均相連的鋼球(212)，所述分力測試盒(21)通過聯動機構與所述示數器(22 )連接在一起。
5.根據權利要求4所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述聯動機構包括一端與所述鋼球(212)連接且另一端設有指針(42)的牽引繩(41)，所述指針位于相應所述示數器(22)內。
6.根據權利要求4或5所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述分力試驗盒(21)由所述動力機構通過傳遞機構帶動在所述實驗臺(11)上移動,所述傳遞機構包括與所述分力測試盒通過螺紋配合連接的絲桿一(53)、用于連接所述動力機構和所述絲桿一的同步帶一(52)。
7.根據權利要求6所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述聯動機構還包括設置在牽引繩中間部位的動滑輪(43)及與所述絲桿一(53)同步轉動的絲桿二(45)，所述動滑輪(43 )通過滑塊(46 )與所述絲桿二連接在一起。
8.根據權利要求7所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述聯動機構還包括與所述所述牽引繩(41)配合的定滑輪(44)，所述實驗臺(11)上設有一塊固定板(17)，所述定滑輪固定設置在所述固定板上。
9.根據權利要求7所述的科氏加速度實驗裝置，其特征在于，所述絲桿一(53)通過齒輪副二(54)及同步帶二(55)帶動所述絲桿二(45)實現同步轉動。
10.根據權利要求9所述的可是加速度實驗裝置，所述分力測試盒(21)和所述滑塊(46)的底部設有滾輪(7)。
【文檔編號】G09B23/10GK103943004SQ201410161446
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】張松松, 羅鵬, 王偉華, 裘丹萍, 金劍, 夏航 申請人:浙江工業大學