[实用新型]一种多功能静力学演示教具

说明书

技术领域

本实用新型属于演示教具技术领域，尤其是涉及一种多功能静力学演示教具。

背景技术

静力学是理论力学的一个重要分支，主要研究点系受力作用时的平衡规律，在工程技术中存在广泛的应用，是理工学科的专业基础知识。然而目前几乎没有专门设计用于静力学教学使用的教具，现有的教学方式仍以传统教学或多媒体课件为主。在现有的教学方式中，存在以下问题：1、缺乏各类约束的直观演示，学习者对各典型约束的特点掌握较差，受力分析时约束力的作用方向难以判断。2、缺乏对力偶的直观演示，学习者对力偶的转动效应、力偶的方向性、力对点之矩和力对轴之矩的概念难以理解。3、空间任意力系的平衡问题要求较高的空间想象能力，仅靠板书或者多媒体课件难于进行空间上的表达与理解。4、桁架专题部分的杆件内力分析，无论是节点法还是截面法，均缺乏必要的直观演示，学习者的理解不足。5、目前已有的部分物理及数学教具，仅以展示力的平行四边形法则等公理为主，且教具规格较小，视角切换困难。因此，应该提出一种多功能静力学演示教具。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多功能静力学演示教具，其结构简单且安装便捷，通过在所述演示平台机构上可拆卸安装用于演示旋转力偶方向第一演示模型和用于演示约束及空间任意力系平衡第二演示模型，并利用摄像头实现对第一演示模型和第二演示模型的三维视角的展示，能够直观、清晰的展示静力学中关于约束、力偶、空间任意力系的平衡问题，操作方便，具有较高的代表性，有利于提高学习者的空间感知能力。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种多功能静力学演示教具，其特征在于：包括演示平台机构，所述演示平台机构上可拆卸安装有用于演示旋转力偶方向的第一演示模型和用于演示约束及空间任意力系平衡的第二演示模型，所述演示平台机构包括底座、设置在底座上的演示平台和转动连接在底座上的摄像头，所述摄像头位于演示平台的上方，所述第一演示模型包括与演示平台连接的安装板、安装在安装板上的电机和安装在电机输出轴上的转盘，所述第二演示模型包括杆件，杆件的一端与固定铰链支座连接，杆件的另一端与球铰链支座连接，所述固定铰链支座安装在演示平台上，所述球铰链支座安装在斜面机构上，所述斜面机构安装在演示平台上。

上述的一种多功能静力学演示教具，其特征在于：所述第一演示模型和所述第二演示模型上均设置有多个标识牌。

上述的一种多功能静力学演示教具，其特征在于：所述第二演示模型还包括安装在演示平台上用于模拟墙面的竖直平板和设置在杆件上的物块，所述杆件的中部通过柔索吊装在竖直平板的侧面上。

上述的一种多功能静力学演示教具，其特征在于：所述斜面机构包括通过铰接轴铰接的第一辅助板和第二辅助板，所述第一辅助板上安装有撑杆，所述第二辅助板上安装有导套，所述撑杆插装在导套内，所述导套和撑杆在径向方向上通过螺栓固定连接，所述第二辅助板安装在演示平台上。

上述的一种多功能静力学演示教具，其特征在于：所述固定铰链支座、第二辅助板和竖直平板均通过圆柱销安装在演示平台上。

上述的一种多功能静力学演示教具，其特征在于：所述演示平台上开设有多个平行设置的安装槽和多个成排布设的供圆柱销插装的安装孔。

上述的一种多功能静力学演示教具，其特征在于：所述底座上设置有安装轴，所述安装轴上套装有第一活动板和第二活动板，所述第一活动板的圆周面上固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆的端部连接有第一万向杆，所述摄像头安装在第一万向杆上。

上述的一种多功能静力学演示教具，其特征在于：所述第二活动板的圆周面上的固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆的端部连接有第二万向杆，所述第二万向杆上连接有LED灯。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过在所述演示平台机构上可拆卸安装用于演示旋转力偶方向第一演示模型，利用电机带动转盘转动，转盘的圆周面上会产生多个不同方向的力偶，转盘会产生旋转的力矩，通过在所述演示平台机构上可拆卸安装用于演示约束及空间任意力系平衡第二演示模型，利用杆件、分别安装在杆件两端的固定铰链支座和球铰链支座，且球铰链支座安装在斜面机构上，并利用圆柱销将斜面机构和固定铰链支座均安装在演示平台上，最后利用摄像头实现对第一演示模型和第二演示模型的三维视角的展示，能够直观、清晰的展示静力学中关于约束、力偶、空间任意力系的平衡问题，操作方便，具有较高的代表性，有利于提高学习者的空间感知能力。