[发明专利]刚体定点转动瞬心、极迹、瞬轴、极面动态关系演示教具

摘要

刚体定点转动瞬心、极迹、瞬轴、极面动态关系演示教具，它涉及物理教学中刚体力学内容的一种演示教具。本发明各本体极迹(2－3－1)、(2－3－2)分别相对各空间极迹(4－1)、(4－2)相切滚动，各速度垂线器(3)分别在正交的左滑板(1－1)和右滑板(1－2)上滑动，各速度垂线(3－1－1)、(3－1－2)分别垂直于各速度垂线器(3)的速度方向在各本体极迹和各空间极迹的切点处相交并滑动表示各动态瞬心(3－1－3)，各高度处动态瞬心的连线表示动态瞬轴(3－1－4)。本体极面(2－4)相对空间极面(5)滚动并相切于瞬轴。本发明具有设计新颖，结构清晰，能够生动形象地演示瞬心、本体极迹、空间极迹、瞬轴方向、本体极面，空间极面之间的三维空间位置动态关系的优点。

主权项

1、刚体定点转动瞬心、极迹、瞬轴、极面动态关系演示教具，它包含三维滑板(1)、刚体转子(2)、速度垂线器(3)、空间极迹(4)、空间极面(5)；其特征在于三维滑板(1)由左滑板(1-1)、右滑板(1-2)、底板(1-3)组成，左滑板(1-1)与右滑板(1-2)两平面正交固定在一起，底板(1-3)与左滑板(1-1)和右滑板(1-2)正交固定在一起，在左滑板(1-1)与右滑板(1-2)交角处的底板(1-3)上设有锥形小坑(1-3-1)；刚体转子(2)是正交横截面为半椭圆的半锥体，由左轴杆(2-1)、右轴杆(2-2)、至少两个本体极迹即上本体极迹(2-3-1)、下本体极迹(2-3-2)、直杆(2-5-1)、直线(2-5-2)组成，上本体极迹(2-3-1)的两端分别固定在左轴杆(2-1)和右轴杆(2-2)的上部，下本体极迹(2-3-2)设置在上本体极迹(2-3-1)的下方其两端分别固定在左轴杆(2-1)和右轴杆(2-2)上，直杆(2-5-1)的上端固定在上本体极迹(2-3-1)的下侧，直杆(2-5-1)的下端悬空，左轴杆(2-1)和右轴杆(2-2)设置在半锥体两侧相交成V形的两条母线上，左轴杆(2-1)和右轴杆(2-2)下部的交点是其半锥体顶点(2-1-2)，直线(2-5-2)的上端固定在下本体极迹(2-3-2)的下侧，直线(2-5-2)的下端固定在半锥体顶点(2-1-2)上，直杆(2-5-1)和直线(2-5-2)上下对应在刚体转子(2)半锥面的同一条锥面母线上，上本体极迹(2-3-1)和下本体极迹(2-3-2)是与刚体转子(2)半锥体锥轴相交的平面截面或曲面截面的边缘曲线形状，由上本体极迹(2-3-1)、下本体极迹(2-3-2)、直杆(2-5-1)、直线(2-5-2)、半锥体顶点(2-1-2)构成的刚体转子(2)的半锥面形成本体极面(2-4)，速度垂线器(3)由速度垂线(3-1)、刚性薄平板(3-2)、套管(3-3)、轴杆(3-4)、U形架(3-5)、轴套(3-6)组成，套管(3-3)外表面固定在刚性薄平板(3-2)上，套管(3-3)的两侧分别固定有轴杆(3-4)，平板(3-2)与套管(3-3)的中心轴线和轴杆(3-4)都平行且套管(3-3)的中心轴线垂直于轴杆(3-4)，两轴套(3-6)分别设置在U形架(3-5)内侧两端处，两个轴杆(3-4)的外端与U形架(3-5)上的两个轴套(3-6)转动连接，速度垂线(3-1)固定在U形架(3-5)的下端保持与轴杆(3-4)垂直；空间极迹(4)由至少两条空间极迹即A空间极迹(4-1)、B空间极迹(4-2)组成；A空间极迹(4-1)和B空间极迹(4-2)分别与上本体极迹(2-3-1)和下本体极迹(2-3-2)的位置和形状相对应，A空间极迹(4-1)的左端固定在左滑板(1-1)上，A空间极迹(4-1)的右端固定在右滑板(1-2)上，B空间极迹(4-2)设在A空间极迹(4-1)的下方，B空间极迹(4-2)的左端固定在左滑板(1-1)上，B空间极迹(4-2)的右端固定在右滑板(1-2)上；空间极面(5)为部分锥形，由空间极迹(4)、E直杆(5-1-1)、F直线(5-1-2)、锥形小坑(1-3-1)形成，E直杆(5-1-1)的上端固定在A空间极迹(4-1)的下侧，E直杆(5-1-1)的下端悬空，F直线(5-1-2)的上端固定在B空间极迹(4-2)的下侧，F直线(5-1-2)的下端固定在锥形空间极面(5)的顶点处底板(1-3)上的锥形小坑(1-3-1)上，E直杆(5-1-1)和F直线(5-1-2)上下对应在空间极面(5)的同一条锥面母线上；刚体转子(2)设置在空间极面(5)及左滑板(1-1)和右滑板(1-2)围成的空间内，刚体转子(2)的半锥体顶点(2-1-2)置于底板(1-3)上的锥形小坑(1-3-1)内作为转动定点，各速度垂线器(3)通过它的套管(3-3)分别套在上本体极迹(2-3-1)和下本体极迹(2-3-2)之上两端处的左轴杆(2-1)和右轴杆(2-2)上并与其转动连接，套在左轴杆(2-1)上的速度垂线器(3)上的速度垂线(3-1)为左速度垂线(3-1-1)，套在右轴杆(2-2)上的速度垂线器(3)上的速度垂线(3-1)为右速度垂线(3-1-2)，各平板(3-2)分别与左滑板(1-1)、右滑板(1-2)内表面重合并与其滑动连接，上本体极迹(2-3-1)与A空间极迹(4-1)、下本体极迹(2-3-2)与B空间极迹(4-2)分别在各个方位保持同侧相切，各左速度垂线(3-1-1)和各右速度垂线(3-1-2)分别垂落在上本体极迹(2-3-1)与A空间极迹(4-1)的切点处、下本体极迹(2-3-2)与B空间极迹(4-2)的切点处相交分别表示两个不同高度处的瞬心位置(3-1-3)，各瞬心位置(3-1-3)分别与上本体极迹(2-3-1)和A空间极迹(4-1)、下本体极迹(2-3-2)和B空间极迹(4-2)滑动连接，两个不同高度的瞬心位置(3-1-3)分布在本体极面(2-4)和空间极面(5)之间切线位置的母线上表示瞬轴方向(3-1-4)，空间极面(5)上的各E直杆(5-1-1)、F直线(5-1-2)的横向位置分布与本体极面(2-4)上的各直杆(2-5-1)、直线(2-5-2)的横向位置分布相对应。