動力學(xué)碰撞實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種動力學(xué)碰撞實驗裝置，斜面軌道座下端的垂直板上固定連接被沖彈簧及承壓板，垂直板后面裝有激光傳感器，激光傳感器的激光束穿過斜面軌道座垂直板上的通孔，射在承壓板的中心，斜面軌道座上端放置小車，小車內(nèi)置有筒體，小車前、后端分別密封固定連接前擋板和后端蓋，小車內(nèi)裝滿液流介質(zhì)，前擋板與筒體外端面密封固定連接，筒體內(nèi)裝有沖頭桿、移動活塞，移動活塞內(nèi)孔與沖頭桿配合連接，移動活塞將筒體分成前腔體和后腔體，位于后腔體后端的尾蓋上帶有泄流孔，沖頭桿前端與前擋板的通孔配合密封連接，主彈簧安裝在沖頭桿的臺階圓柱面與移動活塞的臺階圓柱面上，恢復(fù)彈簧安裝在移動活塞后端臺階與尾蓋后端面上，尾蓋與筒體間密封固定連接。
【專利說明】動力學(xué)碰撞實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動力學(xué)碰撞實驗裝置，尤其是一種用于理論力學(xué)、工程力學(xué)等的力學(xué)實驗教學(xué)領(lǐng)域的綜合實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]力學(xué)是一門古老的學(xué)科，它的產(chǎn)生和發(fā)展過程就是人類對于物體機械運動認(rèn)識的深化過程，并在工程技術(shù)的推動下按自身的邏輯進(jìn)一步演化。在固體力學(xué)分支中，理論力學(xué)是研究物體機械運動一般規(guī)律的科學(xué)，具體說就是研究力與機械運動改變之間的關(guān)系，是力學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)，通常分為靜力學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)三部分。常用的理論力學(xué)等力學(xué)課程學(xué)習(xí)方法是關(guān)注理論教學(xué)學(xué)習(xí)，而缺乏實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，尤其是缺少反映物體力與運動變化之間關(guān)系的動力學(xué)綜合實驗裝置，因而學(xué)生缺少動手的實踐環(huán)節(jié)，這也不符合現(xiàn)代工程應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。本發(fā)明正是為了加強學(xué)生對理論知識的感性認(rèn)識、對理論知識的理解和提高學(xué)生的實踐能力而設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要提供一種用于力學(xué)實驗教學(xué)的動力學(xué)碰撞實驗裝置，通過實驗裝置能綜合體現(xiàn)動力學(xué)中動量、沖量、動能定理等概念和基本原理。實驗裝置安裝于實驗室內(nèi)的試驗平臺上，具有綜合性強、直觀可靠、數(shù)據(jù)采集方便等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種動力學(xué)碰撞實驗裝置，包括激光傳感器、被沖彈簧、承壓板、斜面軌道座、沖頭桿、前擋板、連接螺栓螺母、主彈簧、小車、筒體、移動活塞、恢復(fù)彈簧、尾蓋，其特點是:斜面軌道座下端的垂直板上固定連接被沖彈簧及承壓板，垂直板后面裝有用于測量被沖彈簧的壓縮變形量的激光傳感器，激光傳感器的激光束穿過斜面軌道座垂直板上的通孔，射在承壓板的中心，斜面軌道座上端放置小車，小車內(nèi)置有筒體，小車前、后端分別密封固定連接前擋板和后端蓋，小車內(nèi)裝滿液流介質(zhì)，前擋板與筒體外端面密封固定連接，筒體內(nèi)裝有沖頭桿、移動活塞，移動活塞內(nèi)孔與沖頭桿配合連接，移動活塞將筒體分成前腔體和后腔體，位于后腔體后端的尾蓋上帶有泄流孔，沖頭桿前端與前擋板的通孔配合密封連接，主彈簧安裝在沖頭桿的臺階圓柱面與移動活塞的臺階圓柱面上，恢復(fù)彈簧安裝在移動活塞后端臺階上與尾蓋后端面上，尾蓋與筒體間密封固定連接。
[0005]動力學(xué)碰撞實驗時，從斜面軌道座高處釋放小車后，小車與承壓板及被沖彈簧形成碰撞，激光傳感器通過數(shù)據(jù)采集儀與PC機連接，用于將被沖彈簧的壓縮變形量數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機中。
[0006]被沖擊彈簧、承壓板、斜面軌道座之間通過套嵌式焊接成一體。尾蓋與小車箱體底面內(nèi)壁之間安裝一個用于保證沖頭桿安裝精度的契形調(diào)整塊。移動活塞的長度大于筒體直徑的三分之一。筒體在筒壁上沿軸線方向上設(shè)置鍵形槽。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明是一種純機械結(jié)構(gòu)裝置，由沖頭桿、彈簧、筒體、導(dǎo)軌等簡單零部件組成，用來反映物體的機械運動一般規(guī)律，構(gòu)思巧妙，富有創(chuàng)新性。實驗裝置設(shè)計中的活塞將腔體分為前后兩個部分，前腔體與后腔體，分別放置主彈簧和恢復(fù)彈簧，保證實驗的有序進(jìn)行。實驗裝置結(jié)構(gòu)緊湊，在一個實驗裝備上完成了多個力學(xué)概念和定理的體現(xiàn)，綜合性強，成本低，機械結(jié)構(gòu)強度高，安裝調(diào)整方便，機械運動可靠，并且數(shù)據(jù)采集方式使用現(xiàn)代化手段，可以增強學(xué)生對力學(xué)基本原理的感性認(rèn)識，有利于學(xué)生實踐能力的提高，也豐富了理論力學(xué)等力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和手段。通過動力學(xué)碰撞實驗過程，可使學(xué)生從直觀上正確理解動量!W、
沖量Ft、動能1/2 mv2、勢能mgh、變形能1/2Pd δ、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系和動能定理等力學(xué)概念和原理 及其工程應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的緩沖裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖3為本發(fā)明的沖頭桿結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的移動活塞結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為發(fā)明的筒體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0010]如圖I-圖5所示，本發(fā)明的動力學(xué)碰撞實驗裝置，包括激光傳感器I、被沖彈簧2、承壓板3、斜面軌道座4、沖頭桿5、前擋板6、連接螺栓螺母7、主彈簧8、放水螺塞9、小車10、筒體11、移動活塞12、恢復(fù)彈簧13、泄流尾蓋14、契形調(diào)整塊15。
[0011 ] 斜面軌道座4下端的垂直板上固定連接被沖彈簧2及承壓板3，垂直板后面裝有激光傳感器1，斜面軌道座4上端放置小車10，小車10內(nèi)置有筒體11，小車10前、后端分別密封固定連接前擋板6和后端蓋,小車10內(nèi)裝滿液流介質(zhì),前擋板6與筒體11外端面密封固定連接，筒體11內(nèi)裝有沖頭桿5、移動活塞12，移動活塞12內(nèi)孔與沖頭桿5配合連接，移動活塞12將筒體11分成前腔體和后腔體，位于后腔體后端的尾蓋14上帶有泄流孔，沖頭桿5前端與前擋板6的通孔配合密封連接，主彈簧8安裝在沖頭桿5的臺階圓柱面與移動活塞12的臺階圓柱面上，恢復(fù)彈簧13安裝在移動活塞12后端臺階上與尾蓋14后端面上，尾蓋14與筒體11間密封固定連接。移動活塞12的長度大于筒體11直徑的三分之一。筒體11在筒壁上沿軸線方向上設(shè)置鍵形槽。
[0012]激光傳感器I的激光束穿過斜面軌道座4垂直板上的通孔，射在承壓板3的中心，且方向與承壓板3垂直，用于測量被沖彈簧2的壓縮變形量；激光傳感器I的安裝位置與碰撞實驗裝置間的位置關(guān)系相互獨立；激光傳感器I通過連接線與數(shù)據(jù)采集儀相連將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機中，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。被沖彈簧2與斜面軌道座4和承壓板3，采用套嵌式焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)合成一體；斜面軌道座4上端放置小車10，前擋板6與小車的前端面通過螺栓連接，之間采用橡膠墊片密封，沖頭桿5處于前擋板6的通孔上，通孔上裝有軸用密封圈，筒體11外端面與前擋板6端面之間有密封墊片，使用螺栓螺母7連接；主彈簧8安裝在沖頭桿5的臺階圓柱面與移動活塞12的臺階圓柱面上，恢復(fù)彈簧13安裝在移動活塞12后端臺階上與泄流尾蓋14后端面上，泄流尾蓋14與筒體11間放置密封墊片，并通過螺栓連接，泄流尾蓋14與小車10箱體底面內(nèi)壁之間安裝一個契形調(diào)整塊15，保證沖頭桿5的安裝精度。
[0013]實驗小車10置于斜面軌道座4上端，與斜面軌道座4下端垂直的平面上安裝一個大剛度的被沖彈簧2，將小車10從的斜面軌道座4上端釋放，沖擊被沖彈簧2。動力學(xué)碰撞實驗裝置小車10內(nèi)沖頭桿10軸系上的部件采用雙彈簧結(jié)構(gòu)；筒體11被移動活塞12分為兩個部分，前腔體與后腔體，后腔體是一個不完全封閉的腔體，尾蓋14上帶有泄流孔，當(dāng)沖頭桿5的沖頭觸碰被沖彈簧2受到碰撞沖擊時，由于緩沖裝置后面是一個內(nèi)部充滿液流介質(zhì)(水)的不完全封閉腔體，沖頭桿5會后縮，主彈簧8會推動移動活塞12將腔體內(nèi)的水從帶有孔的尾蓋14的泄流孔排出去，由于泄流孔面積小于移動活塞12的環(huán)面積，流體產(chǎn)生阻尼效應(yīng)，延長了碰撞力的作用時間。被沖彈簧2的壓縮變形量由激光傳感器I測量，通過數(shù)據(jù)采集儀將所測數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機中記錄。實驗結(jié)束后，打開防水螺塞9將液流介質(zhì)防掉后再旋上。
【權(quán)利要求】
1.一種動力學(xué)碰撞實驗裝置，包括激光傳感器(I)、被沖彈簧(2)、承壓板(3)、斜面軌道座(4)、沖頭桿(5)、前擋板(6)、連接螺栓螺母(7)、主彈簧(8)、小車(10)、筒體(11)、移動活塞(12)、恢復(fù)彈簧(13)、尾蓋(14)，其特征在于:所述斜面軌道座(4)下端的垂直板上固定連接被沖彈簧(2)及承壓板(3)，垂直板后面裝有用于測量被沖彈簧(2)壓縮變形量的激光傳感器(1)，激光傳感器(I)的激光束穿過斜面軌道座(4)垂直板上的通孔，射在承壓板(3 )的中心，斜面軌道座(4)上端放置小車(10 )，小車(10 )內(nèi)置有筒體(11)，小車(10 )前、后端分別密封固定連接前擋板(6)和后端蓋,小車(10)內(nèi)裝滿液流介質(zhì),前擋板(6)與筒體(11)外端面密封固定連接，筒體(11)內(nèi)裝有沖頭桿(5)、移動活塞(12)，移動活塞(12)內(nèi)孔與沖頭桿(5)配合連接，移動活塞(12)將筒體(11)分成前腔體和后腔體，位于后腔體后端的尾蓋(14)上帶有泄流孔，沖頭桿(5)前端與前擋板(6)的通孔配合密封連接，主彈簧(8)安裝在沖頭桿(5)的臺階圓柱面與移動活塞(12)的臺階圓柱面上，恢復(fù)彈簧(13)安裝在移動活塞(12)后端臺階與尾蓋(14)后端面上，尾蓋(14)與筒體(11)間密封固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力學(xué)碰撞實驗裝置，其特征在于:動力學(xué)碰撞實驗時，從斜面軌道座(4)高處釋放小車(10)后，小車(10)與承壓板(3)及被沖彈簧(2)形成碰撞，激光傳感器(I)通過數(shù)據(jù)采集儀與PC機連接，用于將被沖彈簧(2 )的壓縮變形量數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力學(xué)碰撞實驗裝置，其特征在于:所述被沖擊彈簧(2)、承壓板(3)、斜面軌道座(4)之間通過套嵌式焊接成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力學(xué)碰撞實驗裝置，其特征在于:所述尾蓋(14)與小車(10)箱體底面內(nèi)壁之間安裝一個用于保證沖頭桿(5)安裝精度的契形調(diào)整塊(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力學(xué)碰撞實驗裝置，其特征在于:所述移動活塞(12)的長度大于筒體(11)直徑的三分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力學(xué)碰撞實驗裝置，其特征在于:所述筒體(11)在筒壁上沿軸線方向上設(shè)置鍵形槽。
【文檔編號】G09B23/10GK104036674SQ201410244113
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】鐘曉勤, 苗學(xué)源, 瞿志豪, 衛(wèi)飛行 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院