模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪制造技术

模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，属于锥体上滚的力学实验装置的技术领域。其包括底座和设置在底座上的双导轨装置，双导轨装置包括左导轨和右导轨，左导轨和右导轨一端共同轴连接转动平台，转动平台下端轴连接旋转支柱，旋转支柱下端连接固定支柱，固定支柱插接设置在上下调节螺杆支柱中，上下调节螺杆支柱螺纹连接支柱，支柱与底座上设置的水平滑轨滑动配合，左导轨和右导轨另一端分别连接导轨末端支撑杆，导轨末端支撑杆插接设置在导轨末端上下调节螺杆支柱中，导轨末端上下调节螺杆支柱螺纹连接导轨末端支柱，导轨末端支柱与底座上设置的弧形滑轨滑动配合。该实验仪能够进行全方位调节，并且生产成本低，测量精度高，误差小。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪
本技术属于锥体上滚的力学实验装置的
，具体涉及模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪。
技术介绍
锥体上滚实验仪是大、中学校用来验证机械能守恒定律的一种演示性实验仪器。目前资料显示，遍布全国大、中学校物理实验室的锥体上轨实验仪均是底座上固定两个关于中心线为对称固定导轨，采用一个尺寸固定的双圆锥体来做演示性实验。这种演示是仅仅满足锥体上滚条件β γtan tan ^ > tan α无数种状态的某一种状态。该装置只能通过演示双圆锥上轨过程给学生看，尽管也是通过双圆锥体重心由高到低变化，来演示锥体上轨所产生的视角效果，通过重力做功使之重力势能转化为动能，来验证机械能守恒定律。但是，从培养学生能力方面远远无法达到预期目标，很难从实验原理和双锥体上轨运动机理角度，从更高、更深层次上理解锥体上滚的本质和内涵。传统的演示实验仪，无法克服让学生通过动手设计来完成该实验。申请人与2011 年曾也对原演示实验仪进行改造，在双导轨对称转动一定角度，使之两轨道平面倾角改变， 采用的是球体机械转动形式，同时也申请了专利，专利号为201120221352. 1，但是这种球体结构制造工艺相对麻烦，造价也相对较高，以及没有弧形主微尺等。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术的目的在于设计提供一种模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪的技术方案，该实验仪能够进行全方位调节，并且生产成本低，测量精度高，误差小。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，包括底座和设置在底座上的双导轨装置，所述的双导轨装置包括左导轨和右导轨，其特征在于所述的左导轨和右导轨一端共同轴连接转动平台，转动平台下端轴连接旋转支柱，旋转支柱下端连接固定支柱，固定支柱插接设置在上下调节螺杆支柱中，上下调节螺杆支柱螺纹连接支柱，支柱与底座上设置的水平滑轨滑动配合，所述的左导轨和右导轨另一端分别连接导轨末端支撑杆，导轨末端支撑杆插接设置在导轨末端上下调节螺杆支柱中，导轨末端上下调节螺杆支柱螺纹连接导轨末端支柱，导轨末端支柱与底座上设置的弧形滑轨滑动配合，所述的底座中部平行设置第一主尺和第二主尺，所述的弧形滑轨上设置弧形主尺。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的左导轨和右导轨一端分别通过设置的转动支柱与转动平台轴连接。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的旋转支柱插入固定支柱的固定刀口中，并通过固定螺母I固定。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的固定支柱插入上下调节螺杆支柱中，并通过固定螺母II固定。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的支柱上通过设置的锁定螺母固定测量微尺。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的支柱底部固定设置滑动支脚，滑动支脚与设置在底座上的水平滑轨滑动配合。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的左导轨和右导轨一端分别设置导轨末端转动轴，导轨末端转动轴插入导轨末端支撑杆的支撑杆刀口中，并通过固定螺母III固定。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的导轨末端支撑杆插入导轨末端上下调节螺杆支柱中，并通过固定螺母IV固定。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的导轨末端支柱上通过设置的导轨末端锁定螺母固定弧形微尺。所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的导轨末端支柱底部固定有导轨末端滑动支脚，所述的导轨末端滑动支脚与设置在底座上的弧形滑轨滑动配合。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果I、设计多个模块，可由学生自行设计、组装和调节，全方位培养学生创新能力；2、左右导轨有各自的转动轴，同时又关于支撑杆轴为对称，锥体自开始端作为上滚起点，相当于增加了轨道长度，从而实现了锥体上滚实验仪的微型化，也同时减少了加工的难度；3、轨道平面倾角变化采用了在ZX (竖直)平面内的转动支撑杆，减小了机械加工的难度和工作量；4、在起初调整水平时，在保证两导轨平行情况下，能够准确地度量导轨的有效长度，并采用了微尺，其精度可以达到O. 1mm，大大地提高了测量精度；5、左右轨道末端支撑杆分别沿各自圆周弧线转动，采用了弧线微尺，其测量精度可达3,；6、分别能够实现在xy平面、xz平面上和yz平面上的全方位精确、灵活调节；7、基于其能够实现全方位灵活、精确调节，因而能够采用该仪器来验证锥体上滚实验条件；8、可随意改变挡锥物位置(即轨道长度)，可采用相似三角形法将挡锥物间距换算至轨道末端支撑杆上方间距，以此来确定轨道支撑杆沿圆弧应该转动至对应刻度；9、该实验仪器的设计，已经通过机械加工制作出来，并用该仪器设备验证锥体上滚条件，并附有实验原理、应用举例、测量推算、数据处理和误差分析，而且，通过采用4个锥子进行实验，其误差均不大于6%。附图说明图I为本技术中双导轨装置的结构分解图；图2为本技术中底座的主视图；图3为本技术中底座的侧视图；图4为本技术的结构示意图；图5为锥体上滚临界条件推导示意图；图6为导轨平面倾斜角推算示意图；图7为锥体上滚相关参数测量俯视图；图8为第一主尺与第二主尺的示意图；图9为第一主尺、第二主尺与游标尺精度示意图；图10为弧形主尺与游标尺精度示意图。图中1_左导轨；2-右导轨；3-转动支柱；301-双轨道插孔；4-转动平台；5-旋转支柱；6_固定支柱；601-固定刀口 ；7-固定螺母I ;8_上下调节螺杆支柱；9-固定螺母 II ;10-支柱；11_锁定螺母；12_滑动支脚；13_测量微尺；14_微尺套圈；15_导轨末端转动轴；16-支撑杆刀口 ； 17-导轨末端支撑杆；18_固定螺母III ; 19-导轨末端上下调节螺杆支柱；20_固定螺母IV ;21_导轨末端支柱；22_导轨末端锁定螺母；23_导轨末端滑动支脚； 24-弧形微尺套圈；25_弧形微尺；26_微尺刻度；27_第一主尺；28_第二主尺；29_水平滑轨；30_水平调节水泡；31_弧形滑轨；32_底座；33_轴下支脚；34_左支脚；35_右支脚； 36-弧形主尺。具体实施方式以下结合说明书附图来进一步说明本技术。如图1、2、3和4所示，模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪包括底座32，底座32底部设有用于支撑的轴下支脚33、左支脚34和右支脚35，底座32中部平行设有第一主尺27、第二主尺28及弧形主尺36。底座32上设置双导轨装置，双导轨装置包括左导轨I和右导轨2，左导轨I和右导轨2 —端连接有共同可调节的支撑杆，左导轨I和右导轨2的另一端(末端)分别连接可调节的转动轴15。与左导轨I和右导轨2 —端连接的支撑杆由转动平台4、旋转支柱5、固定支柱6、 上下调节螺杆支柱8、支柱10和滑动支脚12构成。其具体连接方式如下左导轨I和右导轨2 —端分别固定转动支柱3，转动支柱3安装在转动平台4的双轨道插孔301上，转动平台4下端轴连接旋转支柱5,旋转支柱5插入固定支柱6的固定刀口 601中，并通过固定螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，包括底座（32）和设置在底座（32）上的双导轨装置，所述的双导轨装置包括左导轨（1）和右导轨（2），其特征在于所述的左导轨（1）和右导轨（2）一端共同轴连接转动平台（4），转动平台（4）下端轴连接旋转支柱（5），旋转支柱（5）下端连接固定支柱（6），固定支柱（6）插接设置在上下调节螺杆支柱（8）中，上下调节螺杆支柱（8）螺纹连接支柱（10），支柱（10）与底座（32）上设置的水平滑轨（29）滑动配合，所述的左导轨（1）和右导轨（2）另一端分别连接导轨末端支撑杆（17），导轨末端支撑杆（17）插接设置在导轨末端上下调节螺杆支柱（19）中，导轨末端上下调节螺杆支柱（19）螺纹连接导轨末端支柱（21），导轨末端支柱（21）与底座（32）上设置的弧形滑轨（31）滑动配合，所述的底座（32）中部平行设置第一主尺（27）和第二主尺（28），所述的弧形滑轨（31）上设置弧形主尺（36）。

【技术特征摘要】
1.模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，包括底座(32)和设置在底座(32)上的双导轨装置，所述的双导轨装置包括左导轨(I)和右导轨(2)，其特征在于所述的左导轨(I)和右导轨(2)—端共同轴连接转动平台(4)，转动平台(4)下端轴连接旋转支柱(5)，旋转支柱(5)下端连接固定支柱(6)，固定支柱(6)插接设置在上下调节螺杆支柱(8)中，上下调节螺杆支柱(8)螺纹连接支柱(10)，支柱(10)与底座(32)上设置的水平滑轨(29)滑动配合，所述的左导轨(I)和右导轨(2)另一端分别连接导轨末端支撑杆(17)，导轨末端支撑杆(17)插接设置在导轨末端上下调节螺杆支柱(19)中，导轨末端上下调节螺杆支柱(19)螺纹连接导轨末端支柱(21)，导轨末端支柱(21)与底座(32)上设置的弧形滑轨(31)滑动配合，所述的底座(32)中部平行设置第一主尺(27)和第二主尺(28)，所述的弧形滑轨(31)上设置弧形主尺(36)。2.如权利要求I所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的左导轨(I)和右导轨(2) —端分别通过设置的转动支柱(3)与转动平台(4)轴连接。3.如权利要求I所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特征在于所述的旋转支柱(5)插入固定支柱(6)的固定刀口(601)中，并通过固定螺母I (7)固定。4.如权利要求I所述的模块化全方位调节式定量验证锥体上滚条件实验仪，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐波，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，张锐波，
类型：实用新型
国别省市：