實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具的製作方法

2023-04-25 05:42:31

實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具，包括支撐架、蓋板、一個實心彈性橡膠棒和一個空心彈性橡膠棒，實心彈性橡膠棒與空心彈性橡膠棒兩端均設置有夾持部，且兩者的材質、外形及尺寸相同；支撐架由底座、對稱設置在底座左右兩側的支座構成，每個支座的上方設置有一個蓋板，且支撐架與蓋板通過螺栓鎖緊在一起，第一半圓形缺口與第二半圓形缺口圍成的圓孔與實心圓軸體的直徑、空心圓軸體的外徑相等，在每個蓋板上均設置有環繞圓孔的角度刻線。能夠直觀、形象地展示兩根直徑相等的空心圓軸與實心圓軸，在受到相同扭力的情況下，扭轉變形的角度變化大小，從而證明空心圓軸比實心圓軸的抗扭轉變形能力強。
【專利說明】實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及教學用具，用於演示在直徑相同、扭力相同的情況下，空心圓軸比實心圓軸抗扭轉變形的能力強。
【背景技術】
[0002]結合圖1、圖2所示，圓軸扭轉的變形特點是:各橫截面象剛性圓盤似地繞軸線發生相對轉動，且截面之間的距離不變。但是，對於相同直徑的圓軸來說，空心圓軸卻比實心圓軸的抗扭轉變形能力強。在實際教學過程中，學生很難理解——為什麼空心圓軸還要比實心圓軸的抗扭轉變形能力強呢？僅靠理論講授與公式計算學生感覺不真實、不直觀生動、不容易理解，達不到預期的效果，給教師的教學也帶來一定的困擾。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於提供一種演示教具，通過兩根直徑相等的空心圓軸與實心圓軸，在受到相同扭力的情況下，扭轉變形的角度變化不同，來證明空心圓軸比實心圓軸的抗扭轉變形能力強。
[0004]為達上述目的，本實用新型提供的一種實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具，包括一個支撐架(I )、兩個蓋板(2)、一個實心彈性橡膠棒(3)和一個空心彈性橡膠棒(4)，所述實心彈性橡膠棒(3)由中部的實心圓軸體(3a)、對稱設置在實心圓軸體(3a)兩端的橫截面為方形的夾持部(D)構成，空心彈性橡膠棒(4)由中部的空心圓軸體(4a)、對稱設置在空心圓軸體(4a)兩端的橫截面為方形的夾持部(D)構成，所述實心圓軸體(3a)、空心圓軸體(4a)的外圓周上各設置有一條與軸線平行並縱向貫通的直線(E)，所述實心彈性橡膠棒(3)與空心彈性橡膠棒(4)的材質、外形及尺寸相同；
[0005]所述支撐架(I)整體呈「L」形，由底座(la)、對稱設置在底座(Ia)左右兩側的支座(Ib )構成,每個支座(Ib )的上方設置有一個所述蓋板(2 ),且支撐架(I)與蓋板(2 )通過螺栓(5)鎖緊在一起，所述支座(Ib)的上端開有第一半圓形缺口(A)，蓋板(2)的下端開有第二半圓形缺口(B),所述第一半圓形缺口(A)與第二半圓形缺口(B)圍成的圓孔與實心圓軸體(3a)的直徑、空心圓軸體(4a)的外徑相等,所述實心圓軸體(3a)、空心圓軸體(4a)的長度大於或等於兩支座(Ib)外側壁之間的距離，在每個蓋板(2)上均設置有環繞所述圓孔的角度刻線，且角度刻線的起點位於第二半圓形缺口(B)中部的正上方。。
[0006]優選為，所述實心圓軸體(3a)的直徑、空心圓軸體(4a)的外徑為20mm,空心圓軸體(4a)的內徑為5mm,相應地,第一半圓形缺口(A)與第二半圓形缺口(B)圍成的圓孔直徑為20_。選擇適當的尺寸規格，在滿足演示效果的前提下，節約材料成本，使演示者更省力。
[0007]演示時，先將實心彈性橡膠棒的實心圓軸體夾持在支撐架與蓋板的圓孔內，並確保實心圓軸體外圓周上的直線與角度刻線的起點重合，實心彈性橡膠棒兩端的夾持部位於兩支座的外側，再通過扭力扳手對實心彈性橡膠棒施加一對大小相等、方向相反的力偶，並記錄下實心彈性橡膠棒的扭轉角度；再按照相同的方法對空心彈性橡膠棒施加同樣大小的力偶，並記錄下空心彈性橡膠棒的扭轉角度。通過對比兩個的扭轉角度大小，證明空心彈性橡膠棒的抗扭轉變形能力比實心彈性橡膠棒的抗扭轉變形能力強。
[0008]本實用新型的有益效果是:能夠直觀、形象地展示兩根直徑相等的空心圓軸與實心圓軸，在受到相同扭力的情況下，扭轉變形的角度變化大小，從而證明空心圓軸比實心圓軸的抗扭轉變形能力強，便於學生觀察、理解，結構簡單，操作方便，可重複多次使用，經濟環保。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是圓軸扭轉前的示意圖。
[0010]圖2是圓軸扭轉變形後的示意圖。
[0011]圖3是本實用新型的不完全分解示意圖。
[0012]圖4是圖3中支撐架、蓋板和螺栓分解後的示意圖。
[0013]圖5是實心彈性橡膠棒在本實用新型上的安裝圖。
[0014]圖6是圖5的C-C剖視圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:
[0016]結合圖3-圖4所示,一種實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具，
由一個支撐架1、兩個蓋板2、一個實心彈性橡膠棒3、一個空心彈性橡膠棒4和若干螺栓5組成。
[0017]實心彈性橡膠棒3由中部的實心圓軸體3a、對稱設置在實心圓軸體3a兩端的橫截面為方形的夾持部D構成。空心彈性橡膠棒4由中部的空心圓軸體4a、對稱設置在空心圓軸體4a兩端的橫截面為方形的夾持部D構成。實心彈性橡膠棒3與空心彈性橡膠棒4的材質、外形及尺寸相同。實心圓軸體3a、空心圓軸體4a的夾持部D的橫截面為方形，與扭力扳手的套筒匹配。在實心圓軸體3a、空心圓軸體4a的外圓周上各設置有一條與軸線平行並縱向貫通的直線E。
[0018]支撐架I整體呈「L」形，由底座la、對稱設置在底座Ia左右兩側的支座Ib構成，每個支座Ib的上方設置有一個蓋板2，且支撐架I與蓋板2通過螺栓5鎖緊在一起。支座Ib的上端開有第一半圓形缺口 A,蓋板2的下端開有第二半圓形缺口 B。在每個,在每個蓋板2上均設置有環繞圓孔的角度刻線，且角度刻線的起點位於第二半圓形缺口 B中部的正上方。
[0019]結合圖4——圖6所示，第一半圓形缺口 A與第二半圓形缺口 B圍成的圓孔與實心圓軸體3a的直徑相等，實心圓軸體3a的長度大於或等於兩支座Ib外側壁之間的距離；由於實心彈性橡膠棒3與空心彈性橡膠棒4的外形及尺寸相同，因此，第一半圓形缺口 A與第二半圓形缺口 B圍成的圓孔與空心圓軸體4a的外徑也相等。空心圓軸體4a的長度大於或等於兩支座Ib外側壁之間的距離。安裝後，實心彈性橡膠棒3、空心彈性橡膠棒4的兩個夾持部D均位於兩支座Ib外。
[0020]最好是,實心圓軸體3a的直徑、空心圓軸體4a的外徑為20mm,空心圓軸體4a的內徑為5mm,相應地,第一半圓形缺口 A與第二半圓形缺口 B圍成的圓孔直徑為20mm。
【權利要求】
1.一種實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具，其特徵在於:包括一個支撐架(I)、兩個蓋板(2)、一個實心彈性橡膠棒(3)和一個空心彈性橡膠棒(4)，所述實心彈性橡膠棒(3)由中部的實心圓軸體(3a)、對稱設置在實心圓軸體(3a)兩端的橫截面為方形的夾持部(D)構成，空心彈性橡膠棒(4)由中部的空心圓軸體(4a)、對稱設置在空心圓軸體(4a)兩端的橫截面為方形的夾持部(D)構成，所述實心圓軸體(3a)、空心圓軸體(4a)的外圓周上各設置有一條與軸線平行並縱向貫通的直線(E)，所述實心彈性橡膠棒(3)與空心彈性橡膠棒(4)的材質、外形及尺寸相同； 所述支撐架(I)整體呈「L」形，由底座(la)、對稱設置在底座(Ia)左右兩側的支座(Ib)構成，每個支座(Ib)的上方設置有一個所述蓋板(2 )，且支撐架(I)與蓋板(2 )通過螺栓(5 )鎖緊在一起，所述支座(Ib)的上端開有第一半圓形缺口(A),蓋板(2)的下端開有第二半圓形缺口(B)，所述第一半圓形缺口(A)與第二半圓形缺口(B)圍成的圓孔與實心圓軸體(3a)的直徑、空心圓軸體(4a)的外徑相等，所述實心圓軸體(3a)、空心圓軸體(4a)的長度大於或等於兩支座(Ib)外側壁之間的距離，在每個蓋板(2)上均設置有環繞所述圓孔的角度刻線，且角度刻線的起點位於第二半圓形缺口(B)中部的正上方。
2.根據權利要求1所述的實心圓軸與空心圓軸抗扭轉變形能力對比演示教具，其特徵在於:所述實心圓軸體(3a)的直徑、空心圓軸體(4a)的外徑為20mm,空心圓軸體(4a)的內徑為5mm,相應地,第一半圓形缺口(A)與第二半圓形缺口(B)圍成的圓孔直徑為20mm。
【文檔編號】G09B23/10GK203588524SQ201320771957
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】唐波 申請人:重慶工業職業技術學院