[發(fā)明專利]便攜式匯交力系示教儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610937890.8
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN108010424A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)戾?/a>;沈陸;趙文卓;董逸翔
• 申請（專利權(quán)）人: 張?zhí)戾?/a>;沈陸;趙文卓;董逸翔
• 主分類號(hào): G09B23/08
• 分類號(hào): G09B23/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種便攜式匯交力系示教儀，由擺桿、搖桿、伸縮桿、滑輪、鋼纜繩、框架、砝碼、彈簧秤組成示教儀，分別用鋼纜繩、彈簧秤與框架在X?Y?Z軸三個(gè)方向上連接，并匯交一點(diǎn)后固定，通過施加相等預(yù)緊力，形成平衡的匯交力系；用鋼纜繩一端連接匯交點(diǎn)，另一端繞滑輪后連接砝碼，讀取數(shù)據(jù)，獲得本條件下該力對平衡力系的影響；用搖桿和擺桿調(diào)整力的角度，獲得該條件下力對三軸的分力變化，驗(yàn)證平行四邊形法則；同理，用多個(gè)鋼纜繩分別在同軸、同一平面和空間情況下對匯交點(diǎn)施加作用力，通過變換伸縮桿的伸出長度和與框架的角度，變換擺桿和搖桿的位置，獲得多種條件下，各力對平衡力系的影響和新的平衡條件，進(jìn)一步驗(yàn)證平行四邊形法則。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物理教學(xué)或力學(xué)教學(xué)研究的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種力系，即：各力作用線在同一空間內(nèi)且匯交于一點(diǎn)的力系（稱為匯交力系）的等效轉(zhuǎn)換，如：在一個(gè)空間上，多種條件下匯交力的分解與合成、等效與替代的示教的設(shè)備。

背景技術(shù)

各力作用線在同一空間內(nèi)且匯交于一點(diǎn)的力系稱為匯交力系。平面匯交力系是匯交力系的一種特例，是最簡單、最基本的匯交力系。力學(xué)學(xué)習(xí)中匯交力系的解題方法有兩種：即幾何法和解析法。匯交力系的示教儀是一種在一個(gè)空間內(nèi)各種條件（如：作業(yè)線延長線重合、二力、三力及多力交匯一點(diǎn)等情況）下檢測受力平衡條件的一種示教設(shè)備。在研究探索匯交力系平衡條件、利用平衡條件求未知力和新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析過程中，也是一種不可或缺的重要驗(yàn)證設(shè)備。目前高中物理中有使用彈簧秤和細(xì)繩測量力的大小與方向的簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方式；結(jié)構(gòu)力學(xué)中檢驗(yàn)桁架受力變形量的使用設(shè)備；而工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，多是測量材料力學(xué)性能的使用設(shè)備，尚未發(fā)現(xiàn)對其受力性質(zhì)、等效分析、分解與合成進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)的機(jī)器設(shè)備的研究和應(yīng)用。而本發(fā)明是基于多種力在一個(gè)空間內(nèi)匯交一點(diǎn)的，設(shè)計(jì)性創(chuàng)造多種條件下匯交力的分解與合成、等效與替代的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的匯交力系的示教設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通過鋼絲繩、彈簧秤、砝碼、滑輪和框架搭建的一個(gè)匯交力系，完成不同位置施加不同或相同載荷、在特定角度安置彈簧秤來測量分力，以及了解繩索與坐標(biāo)軸之間的角度變化與力的分解關(guān)系，從而驗(yàn)證平面匯交力系的平衡條件和等效作用，借助于匯交力系的實(shí)際施加力的值，彈簧秤測定值及變換繩索與軸之間的角度，達(dá)到驗(yàn)證平行四邊形法則的作用，檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)受力條件的示教裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種便攜式匯交力系示教儀，其特征是：由框架與搖桿、擺桿和多組伸縮桿、滑輪、鋼絲繩、砝碼、彈簧秤組成的示教儀，用固定腳與螺栓組件21固定框架梁22組合成正方體的框架1，用把手固定螺絲46將把手25固定在框架1上，分別 用固定架A3、10固定架B、固定架C26、固定架D33、固定架E51和固定架F56將Z軸負(fù)向彈簧秤4、X軸正向彈簧秤9、Z軸正向彈簧秤27、X軸負(fù)向彈簧秤32、Y軸正向彈簧秤49和Y軸負(fù)向彈簧秤57與框架1固定，調(diào)節(jié)螺栓組A5、調(diào)節(jié)螺栓組B7、調(diào)節(jié)螺栓組C28、調(diào)節(jié)螺栓組D31、調(diào)節(jié)螺栓組E58和調(diào)節(jié)螺栓組F63一端分別連接Z軸負(fù)向彈簧秤4、X軸正向彈簧秤9、Z軸正向彈簧秤27、X軸負(fù)向彈簧秤32、Y軸正向彈簧秤49和Y軸負(fù)向彈簧秤57，另一端分別連接鋼絲繩A2、鋼絲繩B6、鋼絲繩H55、鋼絲繩E30、鋼絲繩J62和鋼絲繩I59，且鋼絲繩匯交于匯交點(diǎn)29，用加強(qiáng)固定架A8、加強(qiáng)固定架B34，加強(qiáng)固定架C41和加強(qiáng)固定架D48分別給X軸正向彈簧秤9、X軸負(fù)向彈簧秤32、Y軸正向彈簧秤49和Y軸負(fù)向彈簧秤57限位，調(diào)整各調(diào)節(jié)螺栓組，使相應(yīng)彈簧秤示數(shù)相等，獲得X-Y-Z三軸平衡的匯交力系。