[实用新型]一种刚体转动综合试验仪

说明书

技术领域

本使用新型涉及一种实验仪，尤其是涉及一种刚体转动综合试验仪。 

背景技术

转动惯量是描述刚体转动中惯性大小的物理量，它与刚体的质量分布及转轴位置有关。正确测定物体的转动惯量，对于了解物体转动规律、机械设计制造有着非常重要的意义。然而在实际工程中，大多数物体的几何形状都不是规则的，难以直接用理论公式算出其转动惯量，只能借助于实验的方法来实现。目前，用实验的方法来测量刚体转动惯量的方法也有很多，如三线摆法、双线摆法以及转动法等等。 

三线摆和双线摆测量刚体转动惯量的缺点是摆线的长度难以调节到水平，况且在做实验的过程中还很容易弄断。同时，在计算扭摆周期时，要使用秒表进行计时，这样会带来人为的计时误差，从而降低了测量的精度。如图1所示，现有刚体转动惯量测量装置由承物台A、遮光棒B、绕线塔轮C、光电门D、滑轮E、砝码F、待测物G组成，但这种装置有如下的缺点：滑轮及其方向调节组件与转动装置是分离的，必须要有能够固定滑轮及其方向组件的物体，操作起来不方便；光电门以及向下伸出来的遮光棒，在做实验的过程中容易被做实验者碰坏；很难保证被测刚体的质心正好通过载物台的转轴轴心。 

实用新型内容

本使用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、可省略组装仪器的繁琐步骤，且操作方便简单的刚体转动综合试验仪。 

本使用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种刚体转动综合试验仪，其特征在于，该综合试验仪包括多功能计时计数毫秒仪、转动装置、滑轮组件、霍尔开关传感器组件；所述的转动装置包括载物台、绕线塔轮、底座，所述的载物台呈圆盘形，并在载物台的载物面上设有多个与所要验证的圆环或圆柱尺寸相符的固 定圆环或圆柱的槽，所述的绕线塔轮套设置在支架轴上，该支架轴的径向对称设有一对磁钢，所述的底座上设有水准泡和三个水平调节旋钮；所述的滑轮组件包括支架、滑轮、与滑轮连接的紧固件、挂线、砝码，所述的支架与底座通过螺栓活动连接，所述的紧固件设置在支架上，可沿支架上下滑动和左右转动，所述的挂线的一端绕在绕线塔轮上，另一端套设在滑轮上并与砝码连接；所述的霍尔开关传感器组件包括霍尔开关传感器、固定霍尔开关传感器的固定架，所述的固定架上设置有磁钢。所述的载物台为铝制圆盘形载物台。 

所述的槽间隔设置在载物面的一条直径位置。 

所述的槽设有3～9个。 

与现有技术相比，本使用新型具有以下优点： 

1、可测任意形状刚体的转动惯量，操作方便、简单。 

2、在验证圆环(柱)的转动惯量时，为了准确的定位铁环(柱)，在载物台的内表面挖了一个与铁环(柱)尺寸相符合的1mm深的槽，这样做验证性实验时，可防止载物台转动过快，铁环(柱)相对于载物台表面有滑动，且可以使实验物的质心能够精确的通过转轴的轴心。 

3、滑轮以及方向调节组件与刚体转动惯量装置连为一体，且可伸可收，不需要单独把滑轮以及方向调节组件固定在别的物体上，这样可省略组装仪器的繁琐步骤。 

4、结构紧凑、简单，集机械与电子测量为一体。 

附图说明

图1为现有刚体转动惯量测量装置结构示意图； 

图2为本发明的结构示意图； 

图3为多功能毫秒仪面板示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本使用新型进行详细说明。 

实施例 

如图2、图3所示，一种刚体转动综合试验仪，该综合试验仪包括多功能计时计数毫秒仪、转动装置、滑轮组件、霍尔开关传感器组件。转动装置包括载物台4、 绕线塔轮7、底座6。载物台4为铝制圆盘形载物台，该载物台4呈圆盘形，并在载物台4的载物面上设有7个与所要验证的圆环或圆柱尺寸相符的固定圆环或圆柱的槽。槽间隔设置在载物面的一条直径位置。绕线塔轮7套设置在支架轴上，该支架轴的径向对称设有一对磁钢8。底座6上设有水准泡和三个水平调节旋钮11。滑轮组件包括支架、滑轮1、与滑轮1连接的紧固件2、挂线3、砝码5。支架与底座6通过螺栓活动连接。紧固件设置在支架上，可沿支架上下滑动和左右转动。挂线的一端绕在绕线塔轮上，另一端套设在滑轮上并与砝码连接。霍尔开关传感器组件包括霍尔开关传感器9、固定霍尔开关传感器的固定架10。固定架10上设置有磁钢。 

刚体转动综合试验仪由于砝码5自重，通过挂线3带动绕线塔轮7的转动而使得载物台4一起转动，与绕线塔伦7相连的轴上对称的装了2个磁钢8，当磁钢8第一次通过霍尔开关传感器9时，霍尔开关传感器9会输出低电平，产生一个脉冲，这时多功能计时计数毫秒仪开始计数和计时。此后，磁钢每经过一次霍尔开关传感器9(即转过180°)时计数就会增加一次，时间在上一次的基础上进行累加。由于砝码5外力矩的作用，此时载物台4转动的角加速度是个正值。当挂线3与绕线塔轮7脱离后，载物台4由于摩擦力矩的作用，此时的角加速度是个负值。把多功能计时计数毫秒仪采集的次数和时间调出来取一个适当的区间，可以算出这两个加速度，从而就可以得到载物台4转动惯量。砝码5由于自重自由下落时，通过挂线3带动绕线塔轮7转动，绕线塔轮7上面通过内六角螺丝固定了铝质圆盘形载物台4，下面对称的安装了二个磁钢8，当绕线塔轮7转动时，磁钢8和载物台4一起保持同轴转动。为了提高测量的精度，必须调节滑轮组件，从而使滑轮1与绕线塔轮7之间的挂线3保持水平；调节三个水平调节旋钮11，使得载物台4水平。霍尔开关传感器9有三根电线，其中红线接毫秒仪+5V接线柱17，黑线接GND接线柱18，黄线接INPUT接线柱19。磁钢8在随绕线塔轮7转动的过程中，通过霍尔开关传感器9时，会输出一个低电平，同时输入电平指示灯20会闪亮一下。次数显示器13显示00时开始计数，时间显示器14显示与次数对应的时间，时间为开始计时的累计时间。开始实验前，我们应预置多功能计时计数毫秒仪次数拨码开关12，设置一个适当的次数。当计数达到预置的次数时，计数、计时停止。当我们要记录每次所对应的时间时，可以通过次数查阅键15、21，向后或向前查阅对应次数的时间。