[实用新型]能量转化及机械原理演示小车

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种学校课堂授课演示模型，尤其涉及一种能量转化及机械原理演示小车。

背景技术

在中学物理课的教学当中，有一种普遍的现象困扰着很多同学，每当老师讲到有关能量转换等相对抽象的问题，尤其是重力势能与动能之间的转换时，同学们大多不能很好地理解领悟。这严重影响到近些年来千军万马过独木桥的高考升学。进入大学校园后，很多同学本以为学习可以轻松地对付，但在大学的“机械原理”、“机械设计”等课堂中，又涉及到诸如齿轮传动机构、曲柄连杆传动机构、链传动机构、带传动机构等新的问题，依然有很多同学模棱两可。这些问题不仅容易使不少同学们产生厌学情绪，而且使教师的授课效果、教学质量大大降低，学生家长也是一筹莫展。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种在课堂上演示重力势能通过相关机械传动机构转换为动能的能量转化及机械原理演示小车。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：能量转化及机械原理演示小车，包括下部设有车轮的车架，车架上设有支架，支架顶部设有定滑轮，定滑轮的沟槽内设有牵引绳，牵引绳的两端分别连接有重物块和动能传动装置，动能传动装置的动力输出端与车轮传动连接。

所述车轮设有三个，其中一个车轮通过转向立轴设在车架前端中部，转向立轴与车架转动连接，另两个车轮之间通过一根轮轴设在车架后部两侧，牵引绳的一端缠绕到轮轴上。

所述动能传动装置包括设在车架底部内侧平行设置的第一转轴和第二转轴，第一转轴上设有同轴的主动大带轮和主动小带轮，第二转轴上设有从动带轮和曲轴轮，主动大带轮和轮轴带传动连接，主动小带轮和从动带轮带传动连接，曲轴轮表面偏心位置上设有销轴，销轴外转动连接有万向节，万向节前端铰接有一根连杆，连杆前端通过摇杆与转向立轴固定连接。

采用上述技术方案，重物块由支架上端向下自由下落，重力通过牵引绳带动轮轴转动，轮轴带动车架后部的两个驱动轮转动使小车向前运动，而实现重物块的重力势能转换为整个小车的动能；轮轴同时通过动能传动装置实现小车前端的车轮转向，动能传动装置采用由主动大带轮、主动小带轮和从动带轮构成的带传动机构以及由曲轴轮、销轴、万向节、连杆和摇杆构成的四连杆机构来实现前端车轮的转向；车架后部的两个车轮为驱动轮，两个驱动轮之间具有差速行驶的功能，车架前端的车轮为转向轮，可以使小车行走路线呈“近似正弦曲线”形状。

本实用新型设计巧妙、结构简单，不仅适用于中学物理课堂演示重力势能与动能之间的转换，而且适用于大学的“机械原理”、“机械设计”课堂中展示四连杆机构和带传动机构的工作原理，以及教学研究车辆转弯机构结构与其行走路线的数学原理关系，理论联系实际，启发学生们理解能量转化的具体应用，可以增强学生们的学习兴趣，并使教师的授课效果、教学质量大大提高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是车架底部动能传动装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型的能量转化及机械原理演示小车，包括下部设有三个车轮的车架1，其中一个车轮2为转向轮设在车架1前端中部，另两个车轮3为驱动轮并具有差速行驶的功能，两车轮3之间通过一根轮轴10设在车架1后部两侧，车架1上设有支架5，支架5顶部设有定滑轮6和定滑轮4，定滑轮6和定滑轮4的沟槽内设有牵引绳7，牵引绳7的两端分别连接有重物块8和动能传动装置，动能传动装置的动力输出端与两车轮3传动连接。车轮2通过与车架1转动连接的转向立轴9与车架1连接，另两个车轮3之间通过一根轮轴10设在车架1后部两侧，牵引绳7的一端缠绕到轮轴10上。

动能传动装置包括设在车架1底部内侧平行设置的第一转轴11和第二转轴12，第一转轴11上设有同轴的主动大带轮13和主动小带轮14，第二转轴12上设有从动带轮15和曲轴轮16，主动大带轮13和轮轴10带传动连接，主动小带轮14和从动带轮15带传动连接，曲轴轮16表面偏心位置上设有销轴17，销轴17外转动连接有万向节18，万向节18前端铰接有一根连杆19，连杆19前端通过摇杆20与转向立轴9固定连接

本实用新型当中涉及轴转动连接的部件，均设有轴承，这样有效的减小转动部分的摩擦力。主动大带轮13和轮轴10之间、主动小带轮14和从动带轮15之间的传动比选择要合适（选择合适的传动比才能满足小车顺利前进并且能够实现预定转向的目的）。连杆19的杆长设计成可调的，目的是为了方便认识和观察机构存在“死点”的情况以及调整车轮2左右转向幅度对称的状况。