動力學(xué)碰撞實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種動力學(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] 本實用新型涉及一種動力學(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。本實用新型正是為了加強學(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] 本實用新型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] 本實用新型的目的是這樣實現(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，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 到PC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] 本實用新型的有益效果是：
[0008] 本實用新型是一種純機械結(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mv、沖量Ft、動能j mv2、勢能mgh、變形能4 Pd5、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)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2為本實用新型的緩沖裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0011] 圖3為本實用新型的沖頭桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖4為本實用新型的移動活塞結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖5為實用新型的筒體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0015] 如圖1-圖5所示，本實用新型的動力學(xué)碰撞實驗裝置，包括激光傳感器1、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。
[0016] 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。
[0017] 激光傳感器1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1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1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。
[0018] 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1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（1)、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 )，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)接觸碰撞，激 光傳感器（1)通過數(shù)據(jù)采集儀連接PC機，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)和斜面軌道座（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】G09B23/10GK203910102SQ201420292999
【公開日】2014年10月29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