[发明专利]动力学碰撞实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力学碰撞实验装置，尤其是一种用于理论力学、工程力学等的力学实验教学领域的综合实验装置。

背景技术

力学是一门古老的学科，它的产生和发展过程就是人类对于物体机械运动认识的深化过程，并在工程技术的推动下按自身的逻辑进一步演化。在固体力学分支中，理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学，具体说就是研究力与机械运动改变之间的关系，是力学的学科基础，通常分为静力学、运动学、动力学三部分。常用的理论力学等力学课程学习方法是关注理论教学学习，而缺乏实验教学环节，尤其是缺少反映物体力与运动变化之间关系的动力学综合实验装置，因而学生缺少动手的实践环节，这也不符合现代工程应用型技术人才的培养要求。本发明正是为了加强学生对理论知识的感性认识、对理论知识的理解和提高学生的实践能力而设计。

发明内容

本发明是要提供一种用于力学实验教学的动力学碰撞实验装置，通过实验装置能综合体现动力学中动量、冲量、动能定理等概念和基本原理。实验装置安装于实验室内的试验平台上，具有综合性强、直观可靠、数据采集方便等优点。

本发明的目的是这样实现的：一种动力学碰撞实验装置，包括激光传感器、被冲弹簧、承压板、斜面轨道座、冲头杆、前挡板、连接螺栓螺母、主弹簧、小车、筒体、移动活塞、恢复弹簧、尾盖，其特点是：斜面轨道座下端的垂直板上固定连接被冲弹簧及承压板，垂直板后面装有用于测量被冲弹簧的压缩变形量的激光传感器，激光传感器的激光束穿过斜面轨道座垂直板上的通孔，射在承压板的中心，斜面轨道座上端放置小车，小车内置有筒体，小车前、后端分别密封固定连接前挡板和后端盖，小车内装满液流介质，前挡板与筒体外端面密封固定连接，筒体内装有冲头杆、移动活塞，移动活塞内孔与冲头杆配合连接，移动活塞将筒体分成前腔体和后腔体，位于后腔体后端的尾盖上带有泄流孔，冲头杆前端与前挡板的通孔配合密封连接，主弹簧安装在冲头杆的台阶圆柱面与移动活塞的台阶圆柱面上，恢复弹簧安装在移动活塞后端台阶上与尾盖后端面上，尾盖与筒体间密封固定连接。

动力学碰撞实验时，从斜面轨道座高处释放小车后，小车与承压板及被冲弹簧形成碰撞，激光传感器通过数据采集仪与PC机连接，用于将被冲弹簧的压缩变形量数据传输到PC机中。

被冲击弹簧、承压板、斜面轨道座之间通过套嵌式焊接成一体。尾盖与小车箱体底面内壁之间安装一个用于保证冲头杆安装精度的契形调整块。移动活塞的长度大于筒体直径的三分之一。筒体在筒壁上沿轴线方向上设置键形槽。

本发明的有益效果是：

本发明是一种纯机械结构装置，由冲头杆、弹簧、筒体、导轨等简单零部件组成，用来反映物体的机械运动一般规律，构思巧妙，富有创新性。实验装置设计中的活塞将腔体分为前后两个部分，前腔体与后腔体，分别放置主弹簧和恢复弹簧，保证实验的有序进行。实验装置结构紧凑，在一个实验装备上完成了多个力学概念和定理的体现，综合性强，成本低，机械结构强度高，安装调整方便，机械运动可靠，并且数据采集方式使用现代化手段，可以增强学生对力学基本原理的感性认识，有利于学生实践能力的提高，也丰富了理论力学等力学课程的教学内容和手段。通过动力学碰撞实验过程，可使学生从直观上正确理解动量mv、冲量Ft、动能                                               mv²、势能mgh、变形能P_dδ、能量转换关系和动能定理等力学概念和原理及其工程应。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的缓冲装置结构剖视图；

图3为本发明的冲头杆结构示意图；

图4为本发明的移动活塞结构示意图；

图5 为发明的筒体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-图5所示，本发明的动力学碰撞实验装置，包括激光传感器1、被冲弹簧2、承压板3、斜面轨道座4、冲头杆5、前挡板6、连接螺栓螺母7、主弹簧8、放水螺塞9、小车10、筒体11、移动活塞12、恢复弹簧13、泄流尾盖14、契形调整块15。