一種正弦振動教具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)用具，尤其是一種正弦振動教具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在各所高校中，振動課程中設(shè)計(jì)的各種振動形式都無法讓學(xué)生明白其真實(shí)原理，導(dǎo)致學(xué)者難以理解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供一種正弦振動教具，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)出正弦波，讓學(xué)者親眼目睹其工作過程，使教學(xué)內(nèi)容易懂。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型技術(shù)方案為:一種正弦振動教具，包括立板式的基座、微控制器，其特征在于:基座的一側(cè)面上設(shè)有水平的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的連接端與基座固定連接，導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊，滑塊通過多個滾輪與導(dǎo)軌滑動連接，導(dǎo)軌連接端內(nèi)設(shè)有回位彈簧，回位彈簧的一端與滑塊連接，回位彈簧的另一端固定于導(dǎo)軌內(nèi)；相對于導(dǎo)軌的另一端處設(shè)有氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌上設(shè)有多個間隔分布的氣墊滑塊，與滑塊相鄰的氣墊滑塊通過連接彈簧與滑塊連接，氣墊滑塊與氣墊滑塊之間通過連接彈簧連接；靠近導(dǎo)軌的一側(cè)處設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與微控制器連接，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)臂的一端連接，旋轉(zhuǎn)臂的另一端與滑塊一側(cè)面接觸連接，滑塊通過旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)力能沿導(dǎo)軌水平方向滑動。
[0005]對上述技術(shù)方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述滑塊內(nèi)腔中設(shè)有上滾輪和下滾輪，導(dǎo)軌的頂面及底面上均設(shè)有滾輪滑槽，上滾輪和下滾輪分別與導(dǎo)軌上的兩個滾輪滑槽滑動連接；導(dǎo)軌的一側(cè)面上設(shè)有導(dǎo)向槽，回位彈簧設(shè)置在導(dǎo)向槽內(nèi)；這樣優(yōu)化了整個教具的結(jié)構(gòu)，簡單的結(jié)構(gòu)便于安裝、拆卸和維護(hù)，而且防止了滑塊在導(dǎo)軌上跳動的問題。
[0006]有益效果:1.滑塊通過滾輪在導(dǎo)軌上滑動，因滾輪與導(dǎo)軌為點(diǎn)接觸，這樣能減小兩者的摩擦力；2.滑塊通過連接彈簧與氣墊導(dǎo)軌上的氣墊滑塊連接，連接彈簧用于傳遞力或頻率，這樣是為了避免力的損耗；3.氣墊滑塊與氣墊導(dǎo)軌軌面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運(yùn)動，極大地減小了以往在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中由于摩擦力引起的誤差；
4.氣墊滑塊與氣墊滑塊之間通過連接彈簧連接，這樣能顯像出力在傳遞過程中的的衰減現(xiàn)象，即正弦波；5.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)出正弦波，讓學(xué)者親眼目睹其工作過程，使教學(xué)內(nèi)容易懂，準(zhǔn)確的展示正弦振動效果。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是圖1中導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
[0009]圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4是本實(shí)用新型工作原理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1、圖2和圖3所示，一種正弦振動教具，包括立板式的基座I和微控制器2，基座I的一側(cè)面上設(shè)有水平的導(dǎo)軌3，導(dǎo)軌的連接端與基座I固定連接，導(dǎo)軌3的頂面及底面上均設(shè)有滾輪滑槽，導(dǎo)軌3上設(shè)有滑塊4，滑塊4內(nèi)腔中設(shè)有上滾輪5和下滾輪6，上滾輪5和下滾輪6分別與導(dǎo)軌3上的兩個滾輪滑槽滑動連接，滑塊4通過兩個滾輪沿導(dǎo)軌水平方向滑動，兩個滾輪減少了滑塊與導(dǎo)軌的摩擦力；導(dǎo)軌3的一側(cè)面上設(shè)有水平的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽內(nèi)設(shè)有回位彈簧7，回位彈簧7位于導(dǎo)軌3的連接端內(nèi)，回位彈簧7靠近滑塊的一端與滑塊4連接，回位彈簧7的另一端固定于導(dǎo)軌3內(nèi)，導(dǎo)向槽對回位彈簧7起導(dǎo)向作用；相對于導(dǎo)軌3的另一端處設(shè)有氣墊導(dǎo)軌8，氣墊導(dǎo)軌8上設(shè)有四個間隔分布的氣墊滑塊9，與滑塊4相鄰的氣墊滑塊9通過連接彈簧10與滑塊4連接，氣墊滑塊9與氣墊滑塊9之間通過連接彈簧10連接；靠近導(dǎo)軌3的一側(cè)處設(shè)有步進(jìn)電機(jī)11，步進(jìn)電機(jī)11與微控制器2連接，步進(jìn)電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)臂12的一端連接，旋轉(zhuǎn)臂12的另一端通過柱體13與滑塊4 一側(cè)面接觸連接，旋轉(zhuǎn)臂12的旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動滑塊4沿導(dǎo)軌水平方向滑動，且旋轉(zhuǎn)臂、柱體的運(yùn)動軌跡不會與導(dǎo)軌、基座發(fā)生干涉。
[0012]微控制器在所屬領(lǐng)域是公知的技術(shù)，未做詳細(xì)描述。
[0013]如圖4所示，1.通過人機(jī)界面的提示輸入振動頻率、振動次數(shù)等參數(shù)；2.微控制器通過數(shù)字信號控制正弦振動機(jī)構(gòu)；3.正弦振動機(jī)構(gòu)中，滑塊、回位彈簧及連接彈簧三者構(gòu)成簡諧振子，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)時，并帶動滑塊在導(dǎo)軌上做直線運(yùn)動，氣墊滑塊會通過連接彈簧隨滑塊一起運(yùn)動，通過連接彈簧帶動氣墊滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動，從而使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成氣墊滑塊的直線運(yùn)動；其中可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的運(yùn)動半徑，運(yùn)動半徑即可轉(zhuǎn)化成正弦波的振幅。
[0014]正弦振動的實(shí)質(zhì)是圓周運(yùn)動通過多個氣墊滑塊所呈現(xiàn)的運(yùn)動；氣墊滑塊的運(yùn)動是一種振幅逐漸減小的阻尼振動，但是由于振幅衰減的較慢，在較短的時間內(nèi)可近似地把它看作簡諧運(yùn)動。
[0015]機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)出正弦波:通過機(jī)械結(jié)構(gòu)給定一個指定的力或者說指定的頻率讓滑塊做簡諧運(yùn)動；步進(jìn)電機(jī)是圓周運(yùn)動，通過滑塊轉(zhuǎn)換成正弦力，再通過連接彈簧傳給氣墊滑塊，氣墊滑塊的簡諧運(yùn)動可以用一個正弦公式描述，那么滑塊的簡諧運(yùn)動就是正弦波。
[0016]正弦波振動是以正弦曲線為基本運(yùn)動曲線，正弦曲線可表示為y=Asin(ox+(J))+k，定義為函數(shù)y=Asin (ω χ+φ)+k在直角坐標(biāo)系上的圖象，A—振幅，當(dāng)物體作軌跡符合正弦曲線的直線往復(fù)運(yùn)動時，其值為行程的1/2 ;(ωχ+φ)—相位，反映變量y所處的狀態(tài)；Φ—初相，χ=0時的相位，反映在坐標(biāo)系上則為圖像的左右移動；k一偏距，反映在坐標(biāo)系上則為圖像的上移或下移；ω—角速度，控制正弦周期(即旋轉(zhuǎn)臂的角速度，和步進(jìn)電機(jī)的角速度有關(guān))。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種正弦振動教具，包括立板式的基座、微控制器，其特征在于:基座的一側(cè)面上設(shè)有水平的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的連接端與基座固定連接，導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊，滑塊通過多個滾輪與導(dǎo)軌滑動連接，導(dǎo)軌連接端內(nèi)設(shè)有回位彈簧，回位彈簧的一端與滑塊連接，回位彈簧的另一端固定于導(dǎo)軌內(nèi)；相對于導(dǎo)軌的另一端處設(shè)有氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌上設(shè)有多個間隔分布的氣墊滑塊，與滑塊相鄰的氣墊滑塊通過連接彈簧與滑塊連接，氣墊滑塊與氣墊滑塊之間通過連接彈簧連接；靠近導(dǎo)軌的一側(cè)處設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與微控制器連接，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)臂的一端連接，旋轉(zhuǎn)臂的另一端與滑塊一側(cè)面接觸連接，滑塊通過旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)力能沿導(dǎo)軌水平方向滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種正弦振動教具，其特征在于:所述滑塊內(nèi)腔中設(shè)有上滾輪和下滾輪，導(dǎo)軌的頂面及底面上均設(shè)有滾輪滑槽，上滾輪和下滾輪分別與導(dǎo)軌上的兩個滾輪滑槽滑動連接；導(dǎo)軌的一側(cè)面上設(shè)有導(dǎo)向槽，回位彈簧設(shè)置在導(dǎo)向槽內(nèi)。
【專利摘要】一種正弦振動教具，包括立板式的基座、微控制器，基座的一側(cè)面上設(shè)有水平的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的連接端與基座固定連接，導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊，滑塊通過多個滾輪與導(dǎo)軌滑動連接，導(dǎo)軌連接端內(nèi)設(shè)有對滑塊進(jìn)行回位的回位彈簧；相對于導(dǎo)軌的另一端處設(shè)有氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌上設(shè)有多個間隔分布的氣墊滑塊，與滑塊相鄰的氣墊滑塊通過連接彈簧與滑塊連接，氣墊滑塊與氣墊滑塊之間通過連接彈簧連接；靠近導(dǎo)軌的一側(cè)處設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與微控制器連接，步進(jìn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)臂連接，旋轉(zhuǎn)臂與滑塊接觸連接，滑塊通過旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)力能沿導(dǎo)軌水平方向滑動。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)出正弦波，讓學(xué)者親眼目睹其工作過程，使教學(xué)內(nèi)容易懂。
【IPC分類】G09B23-10
【公開號】CN204516175
【申請?zhí)枴緾N201520182530
【發(fā)明人】石振東, 金陽, 彭俊翔, 劉子揚(yáng), 郝琪, 張君
【申請人】湖北汽車工業(yè)學(xué)院
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月30日