[发明专利]一种科氏加速度演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及科氏加速度演示的技术领域，尤其是指一种科氏加速度演示仪。

背景技术

科氏加速度是动参系的转动与动点相对动参系运动相互耦合引起的加速度，涉及到多个参数和变量。目前，很多学生在学习理论力学时对于科氏加速度的成因和计算都难以理解，而科氏加速度在解决一些相关问题，如牵连运动为转动时点的合成运动问题时又极其重要。因此，掌握好科氏加速度的成因和计算方法对于解决现实生活中的很多问题都大有帮助。但是，目前国内外在科氏加速度演示仪方面研究不足，未能采用现代科技方法展示科氏加速度的大小、方向及变化规律。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种科氏加速度演示仪，通过精准控制技术、无线传输技术、实时数据采集与处理技术等方法将科氏加速度的大小及方向变化规律实时展现给学习人群，能将抽象的知识变得生动形象，易于理解。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种科氏加速度演示仪，包括有回转平台、第一电机、第二电机、第三电机、第一滚珠丝杠螺母机构及其配套的第一光轴导向机构、第二滚珠丝杠螺母机构及其配套的第二光轴导向机构、无线遥控器、控制模块、无线输送模块、电脑显示装置、机架，其中，所述第一电机竖直安装在机架上，带动回转平台旋转，模拟科氏加速度的牵连速度；所述第二电机和第三电机分别水平安装在回转平台上，并绕回转平台的回转中心对称布置；所述第二电机通过第一联轴器与第一滚珠丝杠螺母机构的第一滚珠丝杆连接，带动所述第一滚珠丝杆匀速运动，所述第一滚珠丝杠螺母机构的第一丝杆螺母上安装有第一感应盒，所述第一感应盒内装有第一压力传感器、第二压力传感器及设在第一压力传感器和第二压力传感器之间的第一钢球，所述第一光轴导向机构设在第一滚珠丝杠螺母机构旁边，其第一直线滑块通过第一连接板与第一丝杆螺母固定在一起，实现同步运动；所述第三电机通过第二联轴器与第二滚珠丝杠螺母机构的第二滚珠丝杆连接，带动所述第二滚珠丝杆匀速运动，所述第二滚珠丝杠螺母机构的第二丝杆螺母上安装有第二感应盒，所述第二感应盒内装有第三压力传感器、第四压力传感器及设在第三压力传感器和第四压力传感器之间的第二钢球，所述第二光轴导向机构设在第二滚珠丝杠螺母机构旁边，其第二直线滑块通过第二连接板与第二丝杆螺母固定在一起，实现同步运动；所述控制模块固定在回转平台上，由所述无线遥控器发送指令，进而控制第一电机、第二电机、第三电机；所述无线输送模块将压力传感器获得的数据传送给电脑显示装置，所述电脑显示装置接收后自动处理数据，同步生成图表，显示相应的科氏加速度大小和方向。

所述第一滚珠丝杆的两端分别安装有第一行程开关和第二行程开关，并通过第一带座轴承和第二带座轴承固定在回转平台上；所述第二滚珠丝杆的两端分别安装有第三行程开关和第四行程开关，并通过第三带座轴承和第四带座轴承固定在回转平台上；所述第一滚珠丝杠螺母机构和第二滚珠丝杠螺母机构绕回转平台的回转中心对称布置；；当丝杆螺母处于最大或最小行程状态时，会压迫行程开关，行程开关再将信号传给控制模块，进而控制模块会自动改变丝杆螺母的运行方向，使其具有往复运动的功能。

所述第一感应盒和第二感应盒的顶部均设有挡块，用于防止钢球运动过程中跃出感应盒。

所述回转平台的外围设置有平台回转槽，使其在工作过程中始终处于平台回转槽内。

所述控制模块包括有电源、电源开关、蓝牙模块、单片机模块，工作时，通过所述蓝牙模块接收无线遥控器的信号指令，再通过所述单片机模块控制电源开关，实现第一电机、第二电机和第三电机的启动、停止、速度调节和正反转控制；所述控制模块在控制第二电机和第三电机时，控制指令是对等的，控制第二电机和第三电机同时运动，用来模拟科氏加速度的相对运动。

所述第一光轴导向机构包括有第一光轴及滑动安装在该第一光轴上的第一直线滑块，所述第一光轴的两端通过第五带座轴承和第六带座轴承固定在回转平台上；所述第二光轴导向机构包括有第二光轴及滑动安装在该第二光轴上的第二直线滑块，所述第二光轴的两端通过第七带座轴承和第八带座轴承固定在回转平台上。

所述无线输送模块有两个分别安装在第一连接板和第二连接板上。

所述机架上安装有推力圆柱滚子轴承，所述回转平台安装在推力圆柱滚子轴承上。

所述回转平台的外围设有防护罩。

所述第一电机、第二电机和第三电机均为速度可调的交流电机、步进电机或直流电机；所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器均为压力应变片。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：