一种用于科学实验的多功能离心力实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，包括包括旋转驱动单元及与旋转驱动单元相连的旋转驱动杆，所述旋转驱动杆的顶端连接有多功能的旋转圆盘，旋转驱动单元包括驱动箱体，驱动箱体的侧壁上水平设置有摇柄，摇柄插入驱动箱体内的一端通过键槽组件连接有第一锥齿轮，与第一锥齿轮相配合设置有变速机构，变速机构连接有输出轴，输出轴与旋转驱动杆固定连接。本实用新型专利技术通过拨动变速拨动杆，能够实现快速变速，通过变换不同劲度系数的弹簧、不同重量的滑块或不同摩擦系数的滑槽，能够进行单一变量与离心力关系的研究，在学习离心力的同时，能够学习劲度系数、摩擦系数等物理知识。

A multifunctional centrifugal force experimental device for scientific experiments

【技术实现步骤摘要】
一种用于科学实验的多功能离心力实验装置
本技术涉及实验仪器
，特别是指一种用于科学实验的多功能离心力实验装置。
技术介绍
离心力是一种虚拟力，是一种惯性力，它使旋转的物体远离它的旋转中心。在牛顿力学里，离心力曾被用于表述两个不同的概念：在一个非惯性参考系下观测到的一种惯性力，向心力的平衡。在拉格朗日力学下，离心力有时被用来描述在某个广义坐标下的广义力。在通常语境下，离心力并不是真实存在的力。它的作用只是为了在旋转参考系（非惯性参考系）下，牛顿运动定律依然能够使用。在惯性参考系下是没有离心力的，在非惯性参考系下（如旋转参考系）才需要有惯性力，否则牛顿运动定律不能使用。因此，离心力是学习牛顿力学体系必须要掌握的基础规律，但是，由于离心力是一种虚拟的力，并不能直接测量，也不能直接观察，因此在教学过程中需要借助辅助实验装置进行说明。现有的离心力实验装置包括旋转驱动单元及与旋转驱动单元相连的旋转驱动杆，在旋转驱动杆上用柔性线连接钢球，通过旋转驱动单元带动旋转驱动杆转动而带动钢球相对于自然状态位置升高，进而来展示离心力的存在。但是现有的这种离心力实验装置转速的变换和控制难以量化，因此难以深入探究转速高低与离心力大小之间的规律。另外，钢球的升高是克服了重力，通过建立重力与离心力的关系来证明离心力的存在是可行的，但是这种离心力实验装置无法表示离心力的大小和规律。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本技术提出一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，解决了现有离心力实验装置难以便捷地探究转速高低和旋转半径与离心力大小之间的规律的技术问题。本技术的技术方案是这样实现的：一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，包括旋转驱动单元及与旋转驱动单元相连的旋转驱动杆，所述旋转驱动杆的顶端连接有旋转圆盘，旋转圆盘底面的中心位置与旋转驱动杆固定连接，旋转圆盘的顶面的圆心位置设置有固定柱，旋转圆盘的顶面上开设有滑槽，滑槽沿旋转圆盘的径向方向开设且与固定柱相对应，滑槽内设置有滑块，滑块与固定柱之间通过弹簧相连，所述旋转驱动单元包括驱动箱体，驱动箱体的侧壁上水平设置有摇柄，摇柄插入驱动箱体内的一端通过键槽组件连接有第一锥齿轮，与第一锥齿轮相配合设置有变速机构，变速机构连接有输出轴，所述输出轴与旋转驱动杆固定连接。所述变速机构包括驱动箱体的内侧壁上设置有轮架，轮架的内端部转动设置有变速轴，变速轴的上端部设置有一级传动锥齿轮、下端部设置有二级传动锥齿轮，变速轴位于一级传动锥齿轮的上部设置有第一传动轮、位于二级传动锥齿轮的下部设置有第三传动轮，第一传动轮的半径大于第三传动轮的半径，变速轴连接有变速拨动杆，变速拨动杆的一端与变速轴轴向固定且周向转动连接、另一端穿出驱动箱体，变速拨动杆带动变速轴上下滑动使第一锥齿轮分别与一级传动锥齿轮或二级传动锥齿轮啮合，驱动箱体内设置有输出轴，输出轴与所述旋转驱动杆固定连接，输出轴上设置有第二传动轮和第四传动轮，第二传动轮的半径小于第四传动轮的半径，当第一锥齿轮与一级传动锥齿轮啮合时，第二传动轮与第一传动轮啮合，当第一锥齿轮与二级传动锥齿轮啮合时，第三传动轮与第四传动轮啮合。进一步地，所述驱动箱体的内壁设置有支撑架，摇柄的内端设置在支撑架内。进一步地，所述摇柄与驱动箱体之间、摇柄与支撑架之间、轮架与变速轴之间、驱动箱体与输出轴之间均设置有轴承。进一步地，所述摇柄的握持段设置有回转筒。进一步地，所述滑槽至少设置有两个，两个滑槽关于所述固定柱对称设置，每个滑槽内均设置有一个滑块，两个滑块与固定柱之间分别设置有不同劲度系数的弹簧。进一步地，所述滑槽设置有四个，四个滑槽内均设置有一个滑块，各个滑块与固定柱之间均设置有弹簧，四个滑槽两个一组分为两组，两组滑槽具有不同的摩擦系数，同一组的滑槽内的两个弹簧具有不同的劲度系数，不同组的滑槽内的弹簧具有相同的劲度系数。进一步地，所述圆盘底面的中心固定设置有内六角套筒，所述旋转驱动杆的顶部设置有与内六角套筒插接配合的六棱柱。本技术通过拨动变速拨动杆，能够实现快速变速，即在手摇速度保持基本不变的情况下使输出转速快速变化，进而能够直观的观察到转速与离心力之间的关系。另外，不仅可以通过弹簧的伸长量直观地观察到离心力的大小，而且还能观察在离心力的作用下相同劲度系数的弹簧连接不同重量的滑块的伸长状态、相同劲度系数的弹簧和相同重量的滑块在不同摩擦系数的滑槽内的伸长状态等。通过变换不同劲度系数的弹簧、不同重量的滑块或不同摩擦系数的滑槽，能够进行单一变量与离心力关系的研究，在学习离心力的同时，能够学习劲度系数、摩擦系数等物理知识。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的剖视图；图2为图1中旋转圆盘的俯视图；图3为图2的B-B面剖视图；图4为图1的中A-A面的剖视图；图5为本技术的后视图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1，一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，如图1和图5所示，包括旋转驱动单元2及与旋转驱动单元2相连的旋转驱动杆3，所述旋转驱动杆3的顶端连接有旋转圆盘1，旋转圆盘1底面的中心位置与旋转驱动杆固定连接。在旋转驱动单元2的带动下，旋转驱动杆3可带动旋转圆盘1转动。所述圆盘1底面的中心固定设置有内六角套筒1-4，所述旋转驱动杆的顶部设置有与内六角套筒1-4插接配合的六棱柱，在旋转驱动杆的带动下，旋转圆盘1可在水平方向上快速旋转。如图2和图3所示，所述旋转圆盘1的顶面的圆心位置设置有固定柱1-1，旋转圆盘1的顶面上开设有滑槽1-2，滑槽1-2沿旋转圆盘1的径向方向开设且与固定柱1-1相对应，滑槽1-2内设置有滑块1-3，滑块1-3与固定柱1-1之间通过弹簧1-5相连。当旋转圆盘1旋转时，滑槽1-2内的滑块1-3会沿着滑槽1-2向边缘滑动，进而将弹簧1-5拉长，弹簧1-5被拉长的长度与离心力的大小正相关，可以直观地观察离心力的大小。如图1和图4所示，所述旋转驱动单元2包括驱动箱体2-1，驱动箱体2-1的侧壁上水平设置有摇柄2-2，摇柄2-2插入驱动箱体2-1内的一端通过键槽组件连接有第一锥齿轮2-3，所述摇柄2-2的握持段设置有回转筒2-15，转动摇柄2-2可带动第一锥齿轮2-3转动。与第一锥齿轮2-3相配合设置有变速机构，变速机构连接有输出轴2-11，所述输出轴2-11与旋转驱动杆3固定连接。所述变速机构包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，包括旋转驱动单元（2）及与旋转驱动单元（2）相连的旋转驱动杆（3），其特征在于：所述旋转驱动杆（3）的顶端连接有旋转圆盘（1），旋转圆盘（1）底面的中心位置与旋转驱动杆固定连接，旋转圆盘（1）的顶面的圆心位置设置有固定柱（1-1），旋转圆盘（1）的顶面上开设有滑槽（1-2），滑槽（1-2）沿旋转圆盘（1）的径向方向开设且与固定柱（1-1）相对应，滑槽（1-2）内设置有滑块（1-3），滑块（1-3）与固定柱（1-1）之间通过弹簧（1-5）相连，所述旋转驱动单元（2）包括驱动箱体（2-1），驱动箱体（2-1）的侧壁上水平设置有摇柄（2-2），摇柄（2-2）插入驱动箱体（2-1）内的一端通过键槽组件连接有第一锥齿轮（2-3），与第一锥齿轮（2-3）相配合设置有变速机构，变速机构连接有输出轴（2-11），所述输出轴（2-11）与旋转驱动杆（3）固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，包括旋转驱动单元（2）及与旋转驱动单元（2）相连的旋转驱动杆（3），其特征在于：所述旋转驱动杆（3）的顶端连接有旋转圆盘（1），旋转圆盘（1）底面的中心位置与旋转驱动杆固定连接，旋转圆盘（1）的顶面的圆心位置设置有固定柱（1-1），旋转圆盘（1）的顶面上开设有滑槽（1-2），滑槽（1-2）沿旋转圆盘（1）的径向方向开设且与固定柱（1-1）相对应，滑槽（1-2）内设置有滑块（1-3），滑块（1-3）与固定柱（1-1）之间通过弹簧（1-5）相连，所述旋转驱动单元（2）包括驱动箱体（2-1），驱动箱体（2-1）的侧壁上水平设置有摇柄（2-2），摇柄（2-2）插入驱动箱体（2-1）内的一端通过键槽组件连接有第一锥齿轮（2-3），与第一锥齿轮（2-3）相配合设置有变速机构，变速机构连接有输出轴（2-11），所述输出轴（2-11）与旋转驱动杆（3）固定连接。


2.根据权利要求1所述的用于科学实验的多功能离心力实验装置，其特征在于：所述变速机构包括驱动箱体（2-1）的内侧壁上设置有轮架（2-4），轮架（2-4）的内端部转动设置有变速轴（2-5），变速轴（2-5）的上端部设置有一级传动锥齿轮（2-6）、下端部设置有二级传动锥齿轮（2-7），变速轴（2-5）位于一级传动锥齿轮（2-6）的上部设置有第一传动轮（2-8）、位于二级传动锥齿轮（2-7）的下部设置有第三传动轮（2-9），第一传动轮（2-8）的半径大于第三传动轮（2-9）的半径，变速轴（2-5）连接有变速拨动杆（2-10），变速拨动杆（2-10）的一端与变速轴（2-5）轴向固定且周向转动连接、另一端穿出驱动箱体（2-1），变速拨动杆（2-10）带动变速轴（2-5）上下滑动使第一锥齿轮（2-2）分别与一级传动锥齿轮（2-6）或二级传动锥齿轮（2-7）啮合，驱动箱体（2-1）内设置有输出轴（2-11），输出轴（2-11）与所述旋转驱动杆（3）固定连接，输出轴（2-11）上设置有第二传动轮（2-12）和第四传动轮（2-13），第二传动轮（2-12）的半径小于第四传动轮（2-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶瑾，张兰兰，刘旋，杨雨晴，李梦怡，范冰玉，侯婉矜，崔宇晴，
申请(专利权)人：信阳农林学院，
类型：新型
国别省市：河南;41