汇交力系示教仪制造技术

一种汇交力系的示教仪，由框架和多组滑轮、钢丝绳、砝码及拉力传感器组成示教仪，在X‑Y‑Z轴三个方向上，分别用拉力传感器与框架连接，钢丝绳各自轴上的两个拉力传感器，通过预紧力达到同轴上的拉力传感器数值相等，即达到平衡，此时，在坐标轴轴线上的钢丝绳在框架内汇交一点，形成平衡的汇交力系；用其他钢丝绳一端连接汇交点，另一端分别绕各自滑轮后连接砝码，分别读取砝码质量和拉力传感器的数据，获得这些的合力在坐标轴上的分力情况，验证平行四边形法则；同理，选取一个钢丝绳对汇交点施加作用力，用摇杆和摆杆调整其对三轴的角度，获得该条件下力在同轴或同面上的分力或合力情况，进一步验证平行四边形法则。

Remittance force system

A teaching instrument consisting of a frame and a multi group pulley, a wire rope, a weight and a tension sensor, which is connected by a tension sensor to a frame and two tension sensors on the respective axis of a wire rope in the three directions of the X Y Z axis, and the tension sensor of the coaxial line is equal by the pretightening force. When the balance is reached, the wire rope in the axis of the coordinate axis is remitted a point in the frame to form a balanced convergence force system; the other end of the wire rope is connected to the intersection point, the other end is connected to the counterpoise after the respective pulley, and the weights of the weight and the tension sensor are read respectively, and the resultant forces are obtained in the coordinate axis. The force of the parallelogram is verified by the force of the parallelogram. In the same way, a wire rope is selected to exert force on the intersection point, and the angle of the three axis is adjusted by the rocker and the pendulum rod. The force or the joint force on the coaxial or the same plane under the condition is obtained, and the parallelogram rule is further verified.

【技术实现步骤摘要】
汇交力系示教仪
本专利技术属于教育行业中高中物理、大学力学类课程及工程设计与结构分析中静力学研究的
，特别涉及一种力系，即：各力作用线在同一空间内且汇交于一点的力系（称为汇交力系）的等效转换，如：在一个空间上，多种条件下汇交力的分解与合成、等效与替代的示教的设备。
技术介绍
各力作用线在同一空间内且汇交于一点的力系称为汇交力系。平面汇交力系是汇交力系的一种特例，是最简单、最基本的汇交力系。力学学习中汇交力系的解题方法有两种：即几何法和解析法。汇交力系的示教仪是一种在一个空间内各种条件（如：作业线延长线重合、二力、三力及多力交汇一点等情况）下检测受力平衡条件的一种示教设备。在研究探索汇交力系平衡条件、利用平衡条件求未知力和新结构的设计与分析过程中，也是一种不可或缺的重要验证设备。目前高中物理中有使用弹簧秤和细绳测量力的大小与方向的简单的验证性实验方式；结构力学中检验桁架受力变形量的使用设备；而工程力学实验中，多是测量材料力学性能的使用设备，尚未发现对其受力性质、等效分析、分解与合成进行原理性实验的机器设备的研究和应用。而本专利技术是基于多种力在一个空间内汇交一点的，设计性创造多种条件下汇交力的分解与合成、等效与替代的检验实验的汇交力系的示教设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过钢丝绳、拉力传感器、砝码、滑轮和框架搭建的一个汇交力系，完成不同位置施加不同或相同载荷、在特定角度安置拉力传感器来测量分力，以及了解绳索与坐标轴之间的角度变化与力的分解关系，从而验证平面汇交力系的平衡条件和等效作用，借助于汇交力系的实际施加力的值，拉力传感器测定值及变换钢丝绳与轴之间的角度，达到验证平行四边形法则的作用，检测结构内受力条件的示教装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汇交力系示教仪，其特征是：由框架、摇杆、摆杆和多组滑轮、钢丝绳、砝码及拉力传感器组成的示教仪，用固定脚与螺栓组件12将框架梁35固定，组成正方体框架4；用螺母42将止推轴承组43固定在芯轴44，芯轴套轴41套在止推轴承组43外侧，芯轴44通过固定板45固定在框架4顶部中心上，轮轴A1通过滑轮A固定支架34与滑轮A33形成活动链接，芯轴套轴41与滑轮A固定支架34活动连接，摇杆3套在芯轴套轴41外侧，形成活动连接；可调固定架A13、可调固定架C51、可调固定架D52和可调固定架B50的一端分别固定在框架4的四个垂直面的中心上，另一端分别与X轴正向拉力传感器14、X轴负向拉力传感器27、Y轴负向拉力传感器48和Y轴正向拉力传感器47连接，分别用加强固定架A15、加强固定架B26、加强固定支架C36和加强固定支架D37对X轴正向拉力传感器14、X轴负向拉力传感器27、Y轴负向拉力传感器48和Y轴正向拉力传感器47限位，钢丝绳D16、钢丝绳H28、钢丝绳L49和钢丝绳K46一端分别连接X轴正向拉力传感器14、X轴负向拉力传感器27、Y轴负向拉力传感器48和Y轴正向拉力传感器47，另一端连接汇交点17，分别调整可调固定架A13、可调固定架C51、可调固定架D52和可调固定架B50，使钢丝绳D16与钢丝绳H28构成X轴、钢丝绳L49与钢丝绳K46构成Y轴，使X轴与Y轴相互垂直，同时对钢丝绳施加预紧力，使X轴正向拉力传感器14测量值等于X轴负向拉力传感器27测量值、Y轴负向拉力传感器48测量值等于Y轴正向拉力传感器47测量值，Z轴负向拉力传感器22用可调固定架E53固定限位在框架4的底面的中心上，钢丝绳F21一端连接Z轴负向拉力传感器22，另一端施加预紧力后连接汇交点17，钢丝绳A31一端连接汇交点17，另一端绕过滑轮A33与配重砝码A2连接，调整可调固定架E53和固定板45的位置，使钢丝绳A31连接汇交点17的一端与钢丝绳F21构成Z轴，并使X轴与Y轴与Z轴分别垂直，同时对钢丝绳F21施加预紧力，使Z轴负向拉力传感器22测量值等于砝码A2的质量，组成在框架4内的X-Y-Z轴上的平衡力系；万向滑轮组件A6、万向滑轮组件B18、万向滑轮组件C24、万向滑轮组件D32和万向滑轮组件E39可分别安装在框架4的任意一个框架梁35上的任意点，摆杆7通过轴54与摇杆3活动链接，滑轮B8通过轮轴B55与摆杆7活动链接；钢丝绳B5、钢丝绳C9、钢丝绳E20、钢丝绳G23、钢丝绳I29和钢丝绳J38一端连接汇交点17，另一端在示教时绕过对应的万向滑轮组件与相应的砝码连接，完成其它示教、验证平行四边形法则的任务。根据前一种测量结构所述的一种汇交力系示教仪，当使摇杆31绕芯轴套轴41旋转，摆杆7带动滑轮B8和钢丝绳A31与砝码C11绕Z轴运动，变换钢丝绳A31与X轴、与Y轴的角度，观察X轴正向拉力传感器14、X轴负向拉力传感器27、Y轴正向拉力传感器47和Y轴负向拉力传感器48的示值变化；摇杆31不动，摆杆7绕带动滑轮B8和钢丝绳A31与砝码C11绕轴54运动，观察X轴正向拉力传感器14、X轴负向拉力传感器27、Y轴正向拉力传感器47、Y轴负向拉力传感器48和Z轴负向拉力传感器22的示值变化，进而砝码C11汇交点17施加的力在三坐标上的分力及使力角度对三坐标上的分力的影响，验证平行四边形法则。根据第一种测量结构所述的一种汇交力系的示教仪，将万向滑轮组件C24固定在框架梁35上的任意点，钢丝绳G23绕过万向滑轮组件C24与砝码E25连接，砝码E25的重力通过钢丝绳G23施加在汇交点17上，观察三轴上各拉力传感器的示值；旋转摇杆31，摆动摆杆7，变换钢丝绳A31与X轴、与Y轴、与Z轴的角度，观察各拉力传感器的示值变化；调整砝码C11的质量，观察各拉力传感器的示值变化，当砝码C11的质量与砝码E25的质量相等，万向滑轮组件C24中滑轮轴的轴线、汇交点17与轮轴B55在一条直线上时，三坐标上的各拉力传感器的示值恢复原值，证明力系恢复平衡，进一步验证平行四边形法则。根据前一种测量结构所述的一种汇交力系示教仪，将万向滑轮组件A6和万向滑轮组件C24分别固定在框架梁35上不同的任意点，钢丝绳B5绕过万向滑轮组件A6与砝码B10连接，砝码B10和砝码E25的重力分别通过钢丝绳B5和钢丝绳G23施加在汇交点17上，观察三轴上各拉力传感器的示值；旋转摇杆31，摆动摆杆7，变换钢丝绳A31与X轴、与Y轴、与Z轴的角度，观察各拉力传感器的示值变化；调整砝码C11的质量，观察各拉力传感器的示值变化，三坐标上的各拉力传感器的示值恢复原值，证明力系恢复平衡，证明砝码B10和砝码E25作用在汇交点17上的合力与砝码C11的作用在汇交点17上的力大小相等方向相反，获得三力平衡条件，进一步验证平行四边形法则。根据前一种测量结构所述的一种汇交力系示教仪，将万向滑轮组件A6、万向滑轮组件B18、万向滑轮组件C24、万向滑轮组件D32和万向滑轮组件E39可分别安装在框架梁35上不同的任意点，钢丝绳B5、钢丝绳E20、钢丝绳G23、钢丝绳I29和钢丝绳J38一端连接汇交点17，另一端分别绕过绕过万向滑轮组件A6、万向滑轮组件B18、万向滑轮组件C24、万向滑轮组件D32和万向滑轮组件E39与相应的砝码B10、砝码D19、砝码E25、砝码F30和砝码G40连接，各砝码的重力分别通过各自的钢丝绳施加在汇交点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汇交力系示教仪，其特征是：由框架、摇杆、摆杆和多组滑轮、钢丝绳、砝码及拉力传感器组成的示教仪，用固定脚与螺栓组件（12）将框架梁（35）固定，组成正方体框架（4）；用螺母（42）将止推轴承组（43）固定在芯轴（44），芯轴套轴（41）套在止推轴承组（43）外侧，芯轴（44）通过固定板（45）固定在框架（4）顶部中心上，轮轴A（1）通过滑轮A固定支架（34）与滑轮A（33）形成活动链接，芯轴套轴（41）与滑轮A固定支架（34）活动连接，摇杆（3）套在芯轴套轴（41）外侧，形成活动连接；可调固定架A（13）、可调固定架C（51）、可调固定架D（52）和可调固定架B（50）的一端分别固定在框架（4）的四个垂直面的中心上，另一端分别与X轴正向拉力传感器（14）、X轴负向拉力传感器（27）、Y轴负向拉力传感器（48）和Y轴正向拉力传感器（47）连接，分别用加强固定架A（15）、加强固定架B（26）、加强固定支架C（36）和加强固定支架D（37）对X轴正向拉力传感器（14）、X轴负向拉力传感器（27）、Y轴负向拉力传感器（48）和Y轴正向拉力传感器（47）限位，钢丝绳D（16）、钢丝绳H（28）、钢丝绳L（49）和钢丝绳K（46）一端分别连接X轴正向拉力传感器（14）、X轴负向拉力传感器（27）、Y轴负向拉力传感器（48）和Y轴正向拉力传感器（47），另一端连接汇交点（17），分别调整可调固定架A（13）、可调固定架C（51）、可调固定架D（52）和可调固定架B（50），使钢丝绳D（16）与钢丝绳H（28）构成X轴、钢丝绳L（49）与钢丝绳K（46）构成Y轴，使X轴与Y轴相互垂直，同时对钢丝绳施加预紧力，使X轴正向拉力传感器（14）测量值等于X轴负向拉力传感器（27）测量值、Y轴负向拉力传感器（48）测量值等于Y轴正向拉力传感器（47）测量值，Z轴负向拉力传感器（22）用可调固定架E（53）固定限位在框架（4）的底面的中心上，钢丝绳F（21）一端连接Z轴负向拉力传感器（22），另一端施加预紧力后连接汇交点（17），钢丝绳A（31）一端连接汇交点（17），另一端绕过滑轮A（33）与配重砝码A（2）连接，调整可调固定架E（53）和固定板（45）的位置，使钢丝绳A（31）连接汇交点（17）的一端与钢丝绳F（21）构成Z轴，并使X轴与Y轴与Z轴分别垂直，同时对钢丝绳F（21）施加预紧力，使Z轴负向拉力传感器（22）测量值等于砝码A（2）的质量，组成在框架（4）内的X‑Y‑Z轴上的平衡力系；万向滑轮组件A（6）、万向滑轮组件B（18）、万向滑轮组件C（24）、万向滑轮组件D（32）和万向滑轮组件E（39）可分别安装在框架（4）的任意一个框架梁（35）上的任意点，摆杆（7）通过轴（54）与摇杆（3）活动链接，滑轮B（8）通过轮轴B（55）与摆杆（7）活动链接；钢丝绳B（5）、钢丝绳C（9）、钢丝绳E（20）、钢丝绳G（23）、钢丝绳I（29）和钢丝绳J（38）一端连接汇交点（17），另一端在示教时绕过对应的万向滑轮组件与相应的砝码连接，完成其它示教、验证平行四边形法则的任务。...

【技术特征摘要】
1.一种汇交力系示教仪，其特征是：由框架、摇杆、摆杆和多组滑轮、钢丝绳、砝码及拉力传感器组成的示教仪，用固定脚与螺栓组件（12）将框架梁（35）固定，组成正方体框架（4）；用螺母（42）将止推轴承组（43）固定在芯轴（44），芯轴套轴（41）套在止推轴承组（43）外侧，芯轴（44）通过固定板（45）固定在框架（4）顶部中心上，轮轴A（1）通过滑轮A固定支架（34）与滑轮A（33）形成活动链接，芯轴套轴（41）与滑轮A固定支架（34）活动连接，摇杆（3）套在芯轴套轴（41）外侧，形成活动连接；可调固定架A（13）、可调固定架C（51）、可调固定架D（52）和可调固定架B（50）的一端分别固定在框架（4）的四个垂直面的中心上，另一端分别与X轴正向拉力传感器（14）、X轴负向拉力传感器（27）、Y轴负向拉力传感器（48）和Y轴正向拉力传感器（47）连接，分别用加强固定架A（15）、加强固定架B（26）、加强固定支架C（36）和加强固定支架D（37）对X轴正向拉力传感器（14）、X轴负向拉力传感器（27）、Y轴负向拉力传感器（48）和Y轴正向拉力传感器（47）限位，钢丝绳D（16）、钢丝绳H（28）、钢丝绳L（49）和钢丝绳K（46）一端分别连接X轴正向拉力传感器（14）、X轴负向拉力传感器（27）、Y轴负向拉力传感器（48）和Y轴正向拉力传感器（47），另一端连接汇交点（17），分别调整可调固定架A（13）、可调固定架C（51）、可调固定架D（52）和可调固定架B（50），使钢丝绳D（16）与钢丝绳H（28）构成X轴、钢丝绳L（49）与钢丝绳K（46）构成Y轴，使X轴与Y轴相互垂直，同时对钢丝绳施加预紧力，使X轴正向拉力传感器（14）测量值等于X轴负向拉力传感器（27）测量值、Y轴负向拉力传感器（48）测量值等于Y轴正向拉力传感器（47）测量值，Z轴负向拉力传感器（22）用可调固定架E（53）固定限位在框架（4）的底面的中心上，钢丝绳F（21）一端连接Z轴负向拉力传感器（22），另一端施加预紧力后连接汇交点（17），钢丝绳A（31）一端连接汇交点（17），另一端绕过滑轮A（33）与配重砝码A（2）连接，调整可调固定架E（53）和固定板（45）的位置，使钢丝绳A（31）连接汇交点（17）的一端与钢丝绳F（21）构成Z轴，并使X轴与Y轴与Z轴分别垂直，同时对钢丝绳F（21）施加预紧力，使Z轴负向拉力传感器（22）测量值等于砝码A（2）的质量，组成在框架（4）内的X-Y-Z轴上的平衡力系；万向滑轮组件A（6）、万向滑轮组件B（18）、万向滑轮组件C（24）、万向滑轮组件D（32）和万向滑轮组件E（39）可分别安装在框架（4）的任意一个框架梁（35）上的任意点，摆杆（7）通过轴（54）与摇杆（3）活动链接，滑轮B（8）通过轮轴B（55）与摆杆（7）活动链接；钢丝绳B（5）、钢丝绳C（9）、钢丝绳E（20）、钢丝绳G（23）、钢丝绳I（29）和钢丝绳J（38）一端连接汇交点（17），另一端在示教时绕过对应的万向滑轮组件与相应的砝码连接，完成其它示教、验证平行四边形法则的任务。2.根据权利要求1所述的一种汇交力系示教仪，其特征是：当使摇杆（31）绕芯轴套轴（41）旋转，摆杆（7）带动滑轮B（8）和钢丝绳A（31）与砝码C（11）绕Z轴运动，变换钢丝绳A（31）与X轴、与Y轴的角度，观察X轴正向拉力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：董炯，张天瀛，赵文卓，沈陆，董逸翔，姜子昊，申奇，夏宗喜，张群，
申请(专利权)人：辽东学院，董逸翔，
类型：发明
国别省市：辽宁,21