角动量定理组合演示仪制造技术

本发明专利技术提供了一种角动量定理组合演示仪，包括底座，竖直固定在底座上的主轴，套设在主轴上的滚动轴承，套装在滚动轴承外圈上的轴承套，通过轴承套安装在主轴上绕主轴旋转的支杆，套设在支杆上绕支杆旋转的转盘，和安装在主轴顶端的顶架；滚动轴承通过位于其下方的套筒进行限位；最下方的轴承套上对称铰接有两根支杆，两根支杆另一端均安装有转盘；顶架中对称设有两根弹簧，弹簧一端固定在顶架上，另一端与绳索连接，绳索另一端穿过顶架中的定滑轮与转盘连接；上述角动量定理组合演示仪整体上呈轴对称结构，体积小、质量轻、结构简单、操作有趣、便于携带和拆装，可以从多个方面演示角动量的相关规律，功能丰富，使用方便。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种角动量定理组合演示仪，包括底座，竖直固定在底座上的主轴，套设在主轴上的滚动轴承，套装在滚动轴承外圈上的轴承套，通过轴承套安装在主轴上绕主轴旋转的支杆，套设在支杆上绕支杆旋转的转盘，和安装在主轴顶端的顶架；滚动轴承通过位于其下方的套筒进行限位；最下方的轴承套上对称较接有两根支杆，两根支杆另一端均安装有转盘；顶架中对称设有两根弹簧，弹簧一端固定在顶架上，另一端与绳索连接，绳索另一端穿过顶架中的定滑轮与转盘连接；上述角动量定理组合演示仪整体上呈轴对称结构，体积小、质量轻、结构简单、操作有趣、便于携带和拆装，可以从多个方面演示角动量的相关规律，功能丰富，使用方便。【专利说明】角动量定理组合演示仪
本专利技术涉及一种角动量定理组合演示仪，可以用于高校《大学物理》、《理论力学》 等课程中角动量相关知识的教学演示。
技术介绍
角动量定理是自然界普遍存在的基本定理之一。目前，角动量的概念一般是在高 校《大学物理》、《理论力学》等有关刚体力学的课程中学习，是力学中的重点，同时也是难 点，在教学中，采用传统的讲授方式，在短短的几个学时内学生往往很难理解或掌握其物理 实质。为加深学生对角动量相关知识和规律的理解，调动学生学习兴趣和探究欲望，角动量 演示仪逐渐成为一种常用课堂教学辅助仪器。 目前，国内高校有多种角动量演示装置，比如：茹科夫斯基转椅，进行角动量守恒 演示时要求人坐在转椅上成为实验装置的一部分，对实验者身体素质有一定要求，并且装 置体积较大，携带不便；三球式角动量守恒演示器（专利号：CN93247085)，抡球式角动量 守恒演示仪（专利号：CN201320388561)，手持式力矩突变角动量守恒演示仪（专利号： CN201320388586)，上述演示仪体积小、结构简单，但只能演示角动量守恒定理；多功能角动 量演示装置；多功能刚体转动及角动量定理教学演示仪（专利号：CN201410166190)，可演 示多种刚体定点、定轴转动及角动量定理，但操作过程复杂，演示过程枯燥缺乏趣味，部分 功能演示时还需借助其他工具。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足并提供一种体积小、质量轻、结构简单、操 作有趣、便于携带和拆装的角动量定理组合演示装置，可以从多个方面演示角动量定理的 相关规律，功能丰富，使用方便。 实现本专利技术目的所采用的技术方案为： -种角动量定理组合演示仪，至少包括底座，坚直固定在底座上的主轴，套设在主 轴上的滚动轴承，安装在主轴上通过滚动轴承绕主轴旋转的支杆，和套设在支杆上绕支杆 旋转的转盘，主轴上套装3个以上滚动轴承，各滚动轴承均通过位于其下方的由销轴安装 在主轴上的套筒进行限位，各滚动轴承外圈上均套装有轴承套，自下而上依次为轴承套A、 一个以上轴承套B和轴承套C ;轴承套A上对称铰接有两根支杆，两根支杆另一端均安装有 转盘，两根支杆的中部均铰接有连杆，连杆另一端与轴承套A相邻的轴承套B铰接；轴承套 B与轴承套C上均对称铰接有连杆，轴承套B与轴承套C通过连杆固定为一个整体；主轴顶 端安装有顶架，顶架通过轴承套C以及安装在轴承套C中的滚动轴承固定在主轴上；所述顶 架包括安装在主轴顶端与轴承套C固连的支撑管，穿插在支撑管中的伸缩杆，对称固定在 伸缩杆两端的定滑轮，以及安装在支撑管上的弹簧槽；弹簧槽中对称设有两根弹簧，弹簧一 端固定在弹簧槽中，另一端与绳索连接，绳索另一端穿过定滑轮与转盘连接。 安装在轴承套A中的滚动轴承与主轴之间采用间隙配合。 所述转盘通过滚动轴承与支杆连接。 所述转盘中心固设有带绕线槽的绕线轴，绳索通过绕线轴与转盘连接。 所述弹簧通过对称分布在弹簧槽槽壁上的销钉固定在弹簧槽槽壁上。 所述支撑管底端套设在主轴最上方的滚动轴承外圈上，轴承套C夹紧支撑管从而 与支撑管紧密固定。 所述支撑管顶端设有与弹簧槽大小相匹配的管槽，弹簧槽卡入管槽中紧密固定在 支撑管上。 由上述技术方案可知，本专利技术提供的角动量定理组合演示仪以对称固定在顶架中 的弹簧为动力原件，由轴承套、连杆、支杆、转盘和顶架组成旋转系统，该旋转系统通过安装 在轴承套中的滚动轴承与主轴连接，可绕主轴做定轴转动，其中安装在轴承套A中的滚动 轴承可沿主轴上下滑动，转盘可绕支杆旋转；弹簧通过绳索与带有绕线轴的转盘连接，驱动 转盘及旋转系统转动，轴承套B与轴承套C通过连杆连接为一个整体并绕主轴旋转，该结构 增大了定滑轮与转盘之间的距离，防止支杆倾斜一定角度后转盘与定滑轮干涉，该演示仪 整体上呈轴对称结构。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果为： 本专利技术提供的角动量定理组合演示仪，可演示角动量守恒定律，刚体绕定轴转动 时转动惯量与角速度的关系以及角动量定理，功能丰富，方便教师在课堂上做教学演示；该 演示仪连接处采用销轴连接，使用结束后可快速拆卸，节省占地空间；各组成部分多为杆 件，体积小、质量轻、结构简单；该演示仪在使用时不需借助其他工具，操作简单；该演示仪 通过自身的对称结构即可形成自平衡，不需借助其余重物维持结构平衡；利用该装置做实 验演示，能够调动学生的上课积极性，帮助学生更好地理解角动量定理的实质，揭示刚体定 轴转动的内在规律，提高教学质量，具有较强实用性；该演示仪生产成本低，使用效果好，具 有广阔的市场前景。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术提供的角动量定理组合演示仪整体结构示意图。 图2为利用本专利技术提供的演示仪演示角动量守恒定律的示意图。 图3为利用本专利技术提供的演示仪演示角动量定理的示意图。 其中，1-底座，2-主轴，3-转盘，4-支杆，5-定滑轮，6-伸缩杆，7-弹簧，8-弹簧 槽，9-绳索，10-连杆，11-滚动轴承，12-套筒，13-销轴，14-销钉，15-支撑管，16-绕线轴， 17-轴承套。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作详细具体说明。 本专利技术提供的角动量定理组合演示仪，整体结构如图1所示，包括底座1，坚直固 定在底座上的主轴2,套设在主轴上的滚动轴承11，安装在主轴上通过滚动轴承绕主轴旋 转的支杆4,套设在支杆上绕支杆旋转的转盘3,以及安装在主轴顶端的顶架；该演示仪主 轴上套装有三个滚动轴承，滚动轴承通过位于其下方的由销轴13安装在主轴上的套筒12 进行限位；滚动轴承上均套装有轴承套17,自下而上依次为轴承套A、轴承套B、轴承套C,轴 承套A上方套筒的两端分别与轴承套A、轴承套B中的滚动轴承内圈相接，因此轴承套A稳 定停靠在下方套筒上；轴承套A上对称铰接有两根支杆，两根支杆另一端均安装有转盘，转 盘通过滚动轴承与支杆连接；安装在轴承套A中的滚动轴承与主轴之间采用间隙配合，可 沿主轴上下滑动；所述转盘中心设有带绕线槽的绕线轴16 ;轴承套B上对称铰接有两根连 杆10,两根连杆另一端分别与两根支杆的中部铰接，轴承套B与轴承套C通过两根对称分布 的连杆连接；顶架通过轴承套C以及安装在轴承套C中的滚动轴承固定在主轴上；所述顶 架包括安装在主轴顶端与轴承套C连接的支撑管15,穿插在支撑管中的伸缩杆6,对称固定 在伸缩杆两端的定滑轮5,以及安装在支撑管上的弹簧槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角动量定理组合演示仪，至少包括底座，竖直固定在底座上的主轴，套设在主轴上的滚动轴承，安装在主轴上通过滚动轴承绕主轴旋转的支杆，和套设在支杆上绕支杆旋转的转盘，其特征在于：主轴上套装3个以上滚动轴承，各滚动轴承均通过位于其下方的由销轴安装在主轴上的套筒进行限位，各滚动轴承外圈上均套装有轴承套，自下而上依次为轴承套A、一个以上轴承套B和轴承套C；轴承套A上对称铰接有两根支杆，两根支杆另一端均安装有转盘，两根支杆的中部均铰接有连杆，连杆另一端与轴承套A相邻的轴承套B铰接；轴承套B与轴承套C上均对称铰接有连杆，轴承套B与轴承套C通过连杆固定为一个整体；主轴顶端安装有顶架，顶架通过轴承套C以及安装在轴承套C中的滚动轴承固定在主轴上；所述顶架包括安装在主轴顶端与轴承套C固连的支撑管，穿插在支撑管中的伸缩杆，对称固定在伸缩杆两端的定滑轮，以及安装在支撑管上的弹簧槽；弹簧槽中对称设有两根弹簧，弹簧一端固定在弹簧槽中，另一端与绳索连接，绳索另一端穿过定滑轮与转盘连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康红梅，杨文剑，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42