[發明專利]便攜式多功能材料力學教具

有效

• 申請號: 201410141619.4
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103915021A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 王志海;舒敬萍;王杜;王梓杭;肖華;張漪;翁佩佩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10;G01N3/00;G01N3/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明涉及一種材料力學課堂教具，尤其是集小型化和多功能于一身的便攜式多功能材料力學教具。

背景技術

在材料力學的教學中通常會涉及到五種實驗：拉伸實驗、壓縮實驗、扭轉實驗、彎曲實驗和撓度演示實驗。目前，對于拉伸和壓縮實驗，在材料力學實驗室中常采用電子萬能實驗機來完成這兩個實驗；對于扭轉實驗，采用扭轉實驗機來完成實驗；對于彎曲實驗，采用彎曲實驗機來完成實驗，撓度演示實驗目前并無相關演示實驗平臺。然而，這些現有的力學實驗機體積龐大、笨重、價格昂貴，具有一定的危險性，且功能較為單一，需要在特定的實驗室進行，不便于老師在課堂上及時給同學們演示，無法收到應有的教學輔助效果。

發明內容

基于上述問題，本發明的目的在于提供一種通過簡單的機構轉換，即可完成實驗室內壓縮、拉伸、彎曲、扭轉實驗和撓度演示實驗的便攜式多功能材料力學教具，并且在實現多種功能的同時，保證其體積小巧、變化靈活。

為達到上述目的，本發明設計的便攜式多功能材料力學教具，其特殊之處在于：包括機架、驅動裝置、傳動裝置、夾持裝置和離合裝置；所述機架頂面連接第一支撐板，所述第一支撐板下方設有第二支撐板，所述驅動裝置設在第二支撐板下方；所述傳動裝置位于所述第一支撐板和第二支撐板之間，所述驅動裝置的輸出端穿過所述第二支撐板與傳動裝置的輸入端連接；所述夾持裝置包括位于第一支撐板上方的支撐頭，所述支撐頭與第一支撐板之間設有多個支撐立柱；所述夾持裝置還包括與支撐頭底面連接的上夾具座、穿過所述第一支撐板與所述傳動裝置輸出端連接的下夾具座；所述夾持裝置還包括一套夾具，所述夾具與上夾具座、下夾具座可拆卸連接；所述第二支撐板上設有控制所述下夾具座旋轉的所述離合裝置。

作為優選方案，所述傳動裝置包括轉軸和傳動管；所述轉軸與第一支撐板、第二支撐板轉動連接，所述轉軸上設有主動齒輪，所述主動齒輪位于第一支撐板和第二支撐板之間；所述傳動管與第一支撐板、第二支撐板轉動連接，所述傳動管上設有從動齒輪，所述從動齒輪位于第一支撐板和第二支撐板之間；所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合；所述下夾具座穿過所述第一支撐板和傳動管，并與所述傳動管螺紋連接。這樣，通過齒輪傳動和螺紋傳動，在驅動裝置的驅動下下夾具座沿軸向上下運動，從而完成拉伸、壓縮、扭轉、彎曲實驗件。

進一步地，所述傳動管與所述從動齒輪一體成型。

進一步地，所述離合裝置包括伸入下夾具座內部的芯棒，套設在下夾具座上并與與第二支撐板底部連接的離合器外殼，所述芯棒底部與所述離合器外殼底面固定；所述芯棒上部設有徑向第一通槽，所述第一通槽內對稱設有一組凸塊，所述每個凸塊的一端通過第一銷軸與所述芯棒轉動連接，所述第一銷軸上設有扭簧；所述下夾具座上也設有徑向第二通槽，所述第二通槽的長度大于所述第一通槽的長度；所述芯棒內設有滑芯，所述滑芯一端與所述凸塊側壁接觸，另一端與手柄卡合；所述手柄一端與所述凸塊卡合，另一端伸出所述離合器外殼，且所述手柄中部與所述離合器外殼通過第二銷軸轉動連接。這樣，向下轉動手柄，手柄推動滑芯向上運動，滑芯進而將凸塊從第一通槽內頂出，凸塊伸入第二通槽內，從而將下夾具座與芯棒卡死，故下夾具座只能軸向上下運動不能旋轉。

進一步地，所述上夾具座頂部、下夾具座頂部均設有梯形槽，所述梯形槽較窄的一端靠近上夾具座、下夾具座的頂面；所述夾具設有與所述梯形槽配合的連接部。這樣，通過連接部與梯形槽的限位配合，實現夾具方便快捷可靠的可拆卸連接。

再進一步地，所述夾具包括拉伸夾具，所述拉伸夾具包括左夾塊和右夾塊，所述左夾塊和右夾塊螺栓連接；所述左夾塊和右夾塊下部設有向外傾斜的傾斜段，所述傾斜段配合形成連接部；所述左夾塊和右夾塊內側設有豎直的半圓孔，所述半圓孔內壁設有鋸齒段。這樣，將拉伸夾具夾持在實驗件的兩端，然后再將連接部從梯形槽一側插入梯形槽，即可開始拉伸實驗。

再進一步地，所述夾具包括扭轉夾具，所述扭轉夾具包括連接部，所述連接部的頂面設有方形扭轉孔。這樣，扭轉夾具安裝在梯形槽后，將實驗件的兩端放入扭轉孔內，接口開始扭轉實驗。

再進一步地，所述夾具包括彎曲夾具，所述彎曲夾具包括安裝在上夾具座上的上彎曲夾具和安裝座下夾具座上的下彎曲夾具；所述上彎曲夾具包括連接部，所述連接部頂面設有頂桿，所述頂桿頂端為尖頭；所述下彎曲夾具包括連接部，所述連接部頂面設有支撐桿，支撐桿頂面設有支撐板，支撐板頂面的兩端設有支撐架，支撐架上部設有凹槽。這樣，安裝好上、下彎曲夾具，將實驗件的兩端放入凹槽中，即可開始彎曲實驗。