陀螺效應(yīng)演示儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種教學(xué)教具，特別是涉及一種陀螺效應(yīng)演示儀。
【背景技術(shù)】
[0002]陀螺儀是早期應(yīng)用于航海導(dǎo)航的一類(lèi)儀器，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，陀螺儀也廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、民用設(shè)備等領(lǐng)域。陀螺儀可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件，即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。所以對(duì)陀螺儀基礎(chǔ)的了解變得尤為重要，特別是輪機(jī)和漁船等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)陀螺儀的學(xué)習(xí)是必不可少的，都需要了解并且掌握的一個(gè)理論知識(shí)，但只是書(shū)本上對(duì)陀螺效應(yīng)理論的受力分析及概念描述很多只是抽象的形容陀螺儀的工作現(xiàn)象，無(wú)法使學(xué)生能夠真正的理解其精髓，很難讓所有學(xué)生在腦海中能建立一個(gè)陀螺效應(yīng)理論的動(dòng)態(tài)概念。為此有待于開(kāi)發(fā)一種演示儀，以便學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)中，更多了解陀螺效應(yīng)理論的知識(shí)面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要提供一種陀螺效應(yīng)演示儀，它不但可以直觀(guān)形象演示出陀螺效應(yīng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理。
[0004]為了達(dá)到上述的目的本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明的一種陀螺效應(yīng)演示儀，包括一底座，所述底座上中部處設(shè)有一立桿，右端部處設(shè)有一蓄電池，所述立桿上端面上設(shè)有一盲孔，所述盲孔的內(nèi)底面呈錐形狀，所述立桿上端面上設(shè)有一電刷架，所述電刷架由底板及帶上、下非導(dǎo)體電刷套的非導(dǎo)體電刷套桿所構(gòu)成，所述上、下非導(dǎo)體電刷套的右端面上分別設(shè)有上、下導(dǎo)線(xiàn)孔，所述非導(dǎo)體電刷套桿與所述上、下非導(dǎo)體電刷套的右端面上分別所設(shè)的上、下導(dǎo)線(xiàn)孔相對(duì)處分別設(shè)有上、下非導(dǎo)體電刷套桿孔，所述上、下非導(dǎo)體電刷套內(nèi)分別嵌接聯(lián)接有一后端帶上、下彈簧的上、下電刷，所述上、下電刷后端的導(dǎo)線(xiàn)分別竄過(guò)所述上、下彈簧、所述上、下非導(dǎo)體電刷套的右端面上分別所設(shè)的上、下導(dǎo)線(xiàn)孔及所述上、下非導(dǎo)體電刷套桿孔，并伸出所述上、下非導(dǎo)體電刷套桿孔外，且還分別電連接有一另一端帶上、下金屬夾的正、負(fù)極電源連接線(xiàn)，所述底板中部處設(shè)有一底板孔，且其與所述立桿上端面上所設(shè)的盲孔相對(duì)，并形成配合連接固定，所述電刷架的底板中部處所設(shè)的底板孔處及所述立桿上端面上所設(shè)的盲孔內(nèi)插入有一相配合的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上端面上設(shè)有內(nèi)螺紋孔，中部處串裝有一非導(dǎo)體金屬電刷環(huán)座，所述非導(dǎo)體金屬電刷環(huán)座上、下端部處分別設(shè)有一上、下金屬電刷環(huán)，所述非導(dǎo)體金屬電刷環(huán)座上、下端部處分別所設(shè)的上、下金屬電刷環(huán)處各引出有一上、下金屬電刷環(huán)接線(xiàn)端子，所述非導(dǎo)體金屬電刷環(huán)座上、下端部處分別所設(shè)的上、下金屬電刷環(huán)處分別與所述上、下非導(dǎo)體電刷套內(nèi)所分別嵌接聯(lián)接的上、下電刷相對(duì)并形成接觸電連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端面上設(shè)有一呈“U”形狀的下支架，所述呈“U”形狀的下支架的底部處設(shè)有一固定孔，兩端端部處上分別設(shè)有一下左、右裝配孔，所述呈“U”形狀的下支架的底部處所設(shè)的固定孔上處還設(shè)有一帶螺釘孔的操作手柄，且由螺釘穿過(guò)所述操作手柄上的螺釘孔及所述呈“U”形狀的下支架的底部處所設(shè)的固定孔與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端面上所設(shè)的內(nèi)螺紋孔處形成螺紋聯(lián)接固定，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端面上所設(shè)的呈“U”形狀的下支架上設(shè)有一飛機(jī)模型體，所述飛機(jī)模型體由飛機(jī)模型上板與飛機(jī)模型下板所形成，所述飛機(jī)模型上板上與飛機(jī)模型下板上的中部處分別設(shè)有一相對(duì)且相配的上、下陀螺孔，所述飛機(jī)模型上板下端面上的前端端部處設(shè)有一呈橫向“U”形狀的前支撐，前端部處設(shè)有一其上帶中軸承的中支撐，中部處設(shè)有一其上帶后軸承的后支撐，所述飛機(jī)模型下板上端面的后端部處設(shè)有一輸出軸上帶陀螺的微型直流電機(jī)，所述陀螺由陀螺旋轉(zhuǎn)軸與串裝在陀螺旋轉(zhuǎn)軸上的陀螺體所形成，所述陀螺旋轉(zhuǎn)軸的兩端部處分別與所述飛機(jī)模型上板下端面的中支撐上的中軸承內(nèi)圈及后支撐上的后軸承內(nèi)圈形成固定聯(lián)接，所述陀螺旋轉(zhuǎn)軸的伸出后支撐上的后軸承內(nèi)圈外的一端還與所述微型直流電機(jī)的輸出軸由聯(lián)軸器形成聯(lián)接固定，所述微型直流電機(jī)的直流電源線(xiàn)分別與所述非導(dǎo)體金屬電刷環(huán)座上、下端部處分別所設(shè)的上、下金屬電刷環(huán)處各引出的上、下金屬電刷環(huán)接線(xiàn)端子電連接，所述飛機(jī)模型下板的下端面上還設(shè)有一呈倒“U”形狀的上支架，所述呈倒“U”形狀的上支架兩端端部處上分別設(shè)有一上左、右裝配孔，所述呈倒“U”形狀的上支架兩端端部處上分別所設(shè)的上左、右裝配孔之間的間距為大于所述呈“U”形狀的下支架兩端端部處上分別所設(shè)的下左、右裝配孔之間的間距，所述呈倒“U”形狀的上支架兩端端部處上分別所設(shè)的上左、右裝配孔分別與所述呈“U”形狀的下支架兩端端部處上分別所設(shè)的下左、右裝配孔相對(duì)，并分別通過(guò)螺栓及螺母形成配合轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，所述飛機(jī)模型下板與飛機(jī)模型上板相對(duì)，并與所述飛機(jī)模型上板下端面上的呈橫向“U”形狀的前支撐、中支撐及后支撐的下端面連接形成一體，且所述陀螺的陀螺體伸出所述飛機(jī)模型上板上與飛機(jī)模型下板上的中部處分別所設(shè)的相對(duì)且相配的上、下陀螺孔外。
[0005]本發(fā)明的陀螺效應(yīng)演示儀的操作說(shuō)明:本發(fā)明通過(guò)連通蓄電池，且將上、下電刷后端的導(dǎo)線(xiàn)分別竄過(guò)上、下彈簧、上、下非導(dǎo)體電刷套的右端面上分別所設(shè)的上、下導(dǎo)線(xiàn)孔及上、下非導(dǎo)體電刷套桿孔，并伸出上、下非導(dǎo)體電刷套桿孔外，且還分別電連接的正、負(fù)極電源連接線(xiàn)的另一端的上、下金屬夾與蓄電池上的正、負(fù)極電連接，來(lái)啟動(dòng)在飛機(jī)模型體的飛機(jī)模型下板上端面的后端部處所設(shè)的輸出軸上帶陀螺的微型直流電機(jī)，微型直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)飛機(jī)模型體的飛機(jī)模型上板與飛機(jī)模型下板的中部處分別所設(shè)的相對(duì)且相配的上、下陀螺孔處的陀螺作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使飛機(jī)模型體保持水平“懸?！睜顟B(tài)，且開(kāi)始演示陀螺效應(yīng)，從飛機(jī)模型體的機(jī)頭看陀螺順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用手向右撥動(dòng)固定在呈“U”形狀的下支架的底部處的操作手柄，使呈“U”形狀的下支架的底部處還固定連接著的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在底座上中部處所設(shè)的立桿上端面上的盲孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，通過(guò)與呈“U”形狀的下支架配合轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接的飛機(jī)模型體的飛機(jī)模型下板的下端面上所設(shè)的呈倒“U”形狀的上支架使飛機(jī)模型體的機(jī)身向右轉(zhuǎn)動(dòng)(“右盤(pán)旋”)，這時(shí)飛機(jī)模型體的機(jī)身會(huì)向上“爬升”，即“右向爬升盤(pán)旋”，當(dāng)用手向左撥動(dòng)固定在呈“U”形狀的下支架的底部處的操作手柄，使呈“U”形狀的下支架的底部處還固定連接著的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在底座上中部處所設(shè)的立桿上端面上的盲孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，通過(guò)與呈“U”形狀的下支架配合轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接的飛機(jī)模型體的飛機(jī)模型下板的下端面上所設(shè)的呈倒“U”形狀的上支架使飛機(jī)模型體的機(jī)身向左轉(zhuǎn)動(dòng)(“左盤(pán)旋”)，這時(shí)飛機(jī)模型體的機(jī)身會(huì)向下“俯沖”，即“左向俯沖盤(pán)旋”。
[0006]上述現(xiàn)象表現(xiàn)的即為陀螺效應(yīng)，重力對(duì)高速旋轉(zhuǎn)中的陀螺產(chǎn)生的對(duì)支撐點(diǎn)的力矩不會(huì)使其發(fā)生傾倒，而是產(chǎn)生了一個(gè)小角度的進(jìn)動(dòng)力。陀螺有兩個(gè)特點(diǎn)進(jìn)動(dòng)性和定軸性。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺遇到外力時(shí)，它的陀螺旋轉(zhuǎn)軸的方向是不會(huì)隨著外力的方向發(fā)生改變的，而是陀螺旋轉(zhuǎn)軸圍繞著一個(gè)定點(diǎn)進(jìn)動(dòng)。
[0007]根據(jù)賴(lài)柴定理可知，當(dāng)陀螺旋轉(zhuǎn)軸方向出現(xiàn)變化時(shí)，這種被稱(chēng)為規(guī)則進(jìn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)使外力矩作用在陀螺旋轉(zhuǎn)軸上。根據(jù)作用與反作用定律，陀螺對(duì)迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體(軸承、機(jī)身等)必然施加以反作用力矩。
[0008]這一力矩使得我們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)機(jī)身的時(shí)候，結(jié)合微型直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向(即陀螺的自轉(zhuǎn)方向)，飛機(jī)會(huì)產(chǎn)生俯沖或仰頭的現(xiàn)象。這就是陀螺表現(xiàn)出來(lái)的一種慣性阻抗力矩，稱(chēng)為陀螺力矩。
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