理论力学多功能实验台.pdf

                        具体实施方式

本发明的理论力学多功能实验台，如图1、图2所示，它包括：

1)在箱体工作台面14与上顶板1间的两侧分别装有两根左立杆20和两
根右立杆7，两根左立杆20间从上而下分别装有变速风扇19和风扇调速器18，
而面对变速风扇19的两根右立杆7间装有电缆振动模型11，电缆振动模型11
分别用上、下弹簧8、13支撑，电缆振动模型11上装有砝码吊钩12和指针，
在一根右立杆7上装有刻度尺9；

2)在上顶板1上分别装有结构完全相同的左、中、右升降轮2、4、6，在
上壳体5内的上顶板1上装有三个升降轮转轴24，三个升降轮转轴24上绕有
三根线23，三根线23分别穿过上顶板1上的三个小孔分别与上顶板1下面的
左、中、右三线摆21、22、10连接，在中三线摆22上刻有刻线26，能在刻线
26上移动的左、右磁块25′、25，左三线摆21上能放非均质试件27；上顶板1
侧面装有一颗能吊求重心试件用的螺钉3。

在箱体工作台面14下面有左、右抽斗17、15，在两抽斗中放有试件连杆，
振动载荷、渐加载荷袋，求重心用的非均质型钢模片；配套件风速仪，转速表，
停表，砝码组，水平尺，称重秤，随机工具。

在箱体底面装有滚轮和调节箱体工作台面水平的调节支撑16。

将实验台移至工作位置，水平尺放在工作台面上，逐个调节撑地螺杆，使
台面纵横均呈水平。

本发明能做如下六个实验：

1)用不同砝码挂吊模拟高压输电电缆的，半圆型振动模型11下部中间的
砝码钩12上，观察弹簧系统的变形，计算此单自由度质量刚度系统的刚度k，
再求出固有频率f_n。

2)取下砝码和砝码吊钩12，开动调速器18使启动风扇19并由低速逐级
增速，测量风扇转速及在电缆振动模型附近的风速，可分10级从0.5m/s至5m/s，
每次均记下振幅，这样就得到此高压输电电缆振动模型的风速与振幅曲线图。
实验过程中观察自激振动现象及特征，并分析原因，结束后关闭电源。

3)从左抽斗17中取出求重心的组合型钢片状试件，用细索将其挂吊在上
顶板1前端的螺钉3上(平面铅垂)，变更悬挂点，过悬点的两次垂线相交点
即为其重心。打开左、右抽斗17、15，取出连杆、积木、称重秤，由于秤的最
大称重量小于连杆重量，所以要求实验者开动脑筋，根据力学基本原理，用称
量法求出连杆的重量及重心位置。

4)从左抽斗17中取出渐加载荷用的砂袋，将砂连续倾倒在磅秤上做渐加
载荷实验，画出力与时间曲线如图3(a)所示；将砂装回塑料袋内，在磅秤上做
突加载荷实验，画出力与时间曲线如图3(b)所示；将砂袋提起高度为h(如5cm)，
自由落下，画出力与时间曲线如图3(c)所示；取出重量相同的内装偏心块电机
的有机玻璃盒，先拨动开关，再放置在秤上，观察并画出力与时间曲线如图3(d)
所示。

5)把桌面上的实验用品全部放回左、右抽斗内，转动右升降轮6，使圆盘
右三线摆10下降约60cm，左手给右三线摆10一个初始角(一般小于6°)，
释放圆盘后，右三线摆10发生扭转振动，右手拿停表，记录扭转10次或以上
的时间，并算出周期代入右三线摆10振动导出的转动惯量计算公式。比较两
种方法，确定误差，从而可知，不同重量的对象用右三线摆方法测算转动惯量，
线的长度选择十分重要。最后，转动手轮使圆盘右三线摆10上升至接近于上
顶板1。

6)分别转动左中二个三线摆的手轮21、22，让有非均质摇臂27的圆盘左
三线摆21下降约60cm，另使配重相同的带有强磁铁25、25′的两个圆柱铁中三
线摆下降到相同的高度，进行转动惯量等效实验，测出扭转振动的周期，再与
左、中两个圆柱的三线摆21、22计算周期进行等效，即用计算与测试结合的
办法求出非均质摇臂27的转动惯量。