附件（10248_5_g_9）自制设备1运动学演示实验（

附件（10248_5_g_9）自制设备1.运动学演示实验（1）2.运动学演示实验（2）3.运动学演示实验（3）4.运动学演示实验（4）5.动力消振演示实验6.科氏惯性力演示实验7.惯性离心力演示实验8.弦振动演示实验9.质心与转动惯量测试10.干摩擦自激振动仪11.单轴气浮台12.绕流物体阻力系数测定实验13.直管沿程损失测试实验14.动量定理实验15.静压测试装置16.圆柱绕流压力分布实验17.弯曲实验18.压杆稳定实验19.切变模量测试20.动载荷系数测试21.云纹干涉仪22.光弹仪23.落锤冲击24.风浪流水槽25.潮汐流水槽运动学演示实验该实验组合了34种不同类型的机构，每个机构配备独立的电机驱动，可完成各类机构的运动学演示。有连杆机构、组合机构、工程模型、工程模型的力学简化。通过该实验形象的表现，使学生增强对各类机构认识，提高工程机构的模型简化的能力。该实验已经提供了清华大学、华南理工大学各1套，在2006年5月全国基础力学成果交流会上参观时，许多高校表示订购意向。动力消振演示实验该实验装置由是简支梁主梁系统和附加系统组成，主梁上安装直流电机，用稳压电源进行调速。在主梁发生共振时，加上附加系统，主梁即可消振。该实验形象生动，给学生有“意想不到”的感受，大大激发了学生学习的兴趣。实验装置简单，特点鲜明。科氏惯性力演示实验该实验主要演示学生理论力学难以理解的非惯性系动力学概念，通过皮带轮高速旋转和大平台的转动，胶带受上产生科氏惯性力作用产生挠曲变形。该实验现象生动直观，特点鲜明，是学生比较欢迎的演示实验。惯性离心力演示实验该实验通过三个质量不同分布的转子在旋转中表现出不同的转轴挠曲现象，说明惯性力对旋转机械的影响。该实验由铜质小球软弹簧组成的转子系统，学生可以通过观察实验现象，把课堂概念加以深刻理解。该实验设计新颖，已向清华大学美术学院提供了1台。弦振动演示实验该实验系统由不锈钢钢丝作为弦线，两端固定，在靠近一端根部配上小型激振器，调节信号发生器的频率，即可直观的出现弦的1－7阶振型。该实验现象直观，学生自己可以动手操作，广受学生的欢迎。质心与转动惯量该实验是利用三线扭摆测量汽车连杆的转动惯量。首先利用细绳上端的应变式力传感器测量连杆的质心位置，并且可以利用数据采集系统自动找到连杆的质心位置与转盘中心重合，即找到了质心位置。在测量转盘周期时巧妙地应用了三个力传感器受力的周期得到。装置结构简单，工程实用性强，并利用Labview开发了周期测量和质心测量软件。该实验是学生自主设计性实验，学生自己可以变换细绳长度，来探究转动惯量的测量精度的研究，极大提高了学生的研究兴趣。干摩擦自激振动自激振动是工程中一类常见的振动。实验中心在国内高校中首先研制出了干摩擦自激振动实验装置。该实验装置可作干摩擦自激振动演示，也可以进行干摩擦自激振动的实验研究。该装置的研制获得上海交通大学PRP项目资助。单轴气浮台该系统是上海交通大学与航天502所共同研制的动力学仿真单轴旋转平台，可研究航天飞行器的动力学特性和控制等问题。该系统由本体（刚性台体、气浮轴承、台上测控计算机、控制飞轮、气瓶、试验柔性板等）、台下计算机、气浮供气系统等组成。实验中心利用该系统开设了航天器背景知识介绍、非惯性系认识实验、傅科摆模拟实验、转台转动惯量测量实验、动量矩守恒实验以及陀螺力矩演示等系列实验，充分发挥科研设备资源，结合当今科技热点问题与工程力学的联系，用先进的科研设备来解释基本的力学原理，拉近了书本学习和科学研究的距离，极大提高了学生学习的兴趣。利用该系统进行基础力学实验的教学是国内首创。绕流物体阻力系数测定实验通过该实验学生可以掌握风洞实验的基本原理和理论基础，了解风洞种类、用途以及低速风洞的基本结构和各项气流品质指标，掌握风洞实验的基本方法，熟悉并掌握风洞实验中的测量仪器操作使用，通过测定不同物体的阻力系数掌握影响绕流物体阻力系数大小的主要因素。该实验的优点在于设计了众多的模型，包括光滑球、高尔夫球、圆盘、流线型物体、圆柱体、三种圆棒（平头、尖头、半圆头），还特别设计了高尔夫球和光滑球定性比较实验，通过该实验学生可以获得特别多的感性认识，能进一步加深对阻力产生的原因及其影响因素的理解。直管沿程损失测试实验该实验学生应学会测定管道达西摩擦因子λ的方法。分析园管稳定流动的水头损失规律，测定在各种情况下水头损失hf与平均流速u的关系，λ随Re及相对粗糙度的变化规律，并与理论公式比较。通过该实验，学生可以深刻理解尼古拉兹实验和莫迪图，进而对实验装置设计的意图有一定的认识。该实验装置的优点在于设计了粗糙管和光滑管两根管道。粗糙管可以从层流区做到阻力平方区，两根管道的曲线可以进行对比，对理论的理解更深刻。为了测量的准确，在小流量和大流量分别用小量程和大量程的差压变送器来测量，减小了实验误差。值得一提的是该实验装置的排气阀和接水装置设计的也很巧妙，操作很简便。动量定理实验动量定理可以方便地计算液体和固体边壁相互间的作用力，不需要知道流动范围内部的流动情况，而只需知道其边界面上的流动情况。该实验用转子流量计测量来流流量，用天平测量喷嘴射流的冲击力，将测量的冲击力与用理论方法计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。该实验装置设计简单可靠，供水水压稳定，测试数据可靠。通过该实验学生除了加深对动量方程的理解外，还具备了实验误差分析和校准转子流量计的能力。流体静压测试通过该实验学生可以掌握测量流体静压强的方法。熟悉微压计的原理及使用方法。熟悉利用静压强公式和等压面概念测定流体密度的方法。该实验装置设计合理，外形美观。仅调节升降块位置就可以使水箱右侧液面上气压增加或减少，形成正压或负压。出水口位置不同而相连接的玻璃管液面相同有助于学生深刻理解等压面概念。三种未知液体的安排合理，给学生提供了求解其密度的多种方法。圆柱绕流压力分布实验圆柱绕流实验是研究外流问题和形状阻力的典型实验。通过测量圆柱表面的压强分布，认识实际流体绕圆柱流动时表面压强分布规律，并与理想流体相比较，理解形状阻力产生的原因及测量、计算方法。该实验装置仅仅布置一个测压管，通过圆柱的转动就可以测量不同绕流角的压强，设计非常合理。另外，来流形式由下吹式改为上吹式，安装模型更安全。其体积小巧，来流的波动也比较小。弯曲实验弯曲实验是材料力学的一个基本实验，该实验把一般矩形截面梁改造为铝制对称和非对称工字型截面梁，使试件更符合工程实际应用情况，运用电测试验的方法测定在纯弯曲时正应力的大小及分布规律，并与理论计算值作比较。同时熟悉和掌握多点测量技术和方法。压杆稳定实验装置该实验通过观察受压杆件的失稳现象，让学生理解短粗的压杆是强度问题；而细长压杆则是稳定问题的基本概念。该实验中测量压杆中点弯曲应变，不但测量出压杆的临界载荷，也能反映载荷与挠度的关系，最后与理论计算值作比较，进一步理解欧拉公式的应用范围。切变模量测试通过千分表测出试件标距范围内的扭转角，再计算出受扭试件的切变模量。装置简单、可靠，测量精度高。动载荷系数测试装置该实验用于测定冲击应力及动荷系数，使学生掌握动态电阻应变仪和动态数据采集的使用方法，了解动态应力与静态应力的测试系统的差异，分析实验值与理论值之间存在的误差，进一步掌握动荷系数的概念及计算方法。云纹干涉仪具有三个灵敏度方向，一次加载中能够测试出三个方向上独立的位移场，另外，还可以制作多方向光栅。测试灵敏度高、精度高。自主知识产权。光弹仪能够方便地实现平面正交偏振光场和圆偏振光场。通过对光弹性试件进行拉伸、压缩、弯曲加载，测试得到材料的条纹值、复杂结构的应力场等。落锤冲击实验该装置可以实现无塑性转变温度冲击试验（NDT）和高速冲击弹性波传播试验。风浪流水槽系统由水槽主体、造波机、造流泵、造风装置、消能装置等组成。该系统以可控的方式模拟波浪、水流与环境风状况，为海洋、土木、港口工程及相关学科教学中关于波浪流的特性提供教学演示和实验基地。同时，也能为港口工程和海洋工程建筑物上波浪作用的研究及相关的工程设计与科研提供有效的实验平台。潮汐流水槽系统由水槽主体、升降潮系统、环流系统、消能装置、测桥和工作桥等组成。该水槽以可控的方式模拟各种潮汐流动状况，为海洋、土木、港口工程及相关学科教学中关于潮汐流特性与河床冲刷提供教学演示和实验基地。同时，也能为河道、港口和近岸工程中潮流的作用与冲刷效应的研究及相关的工程设计与科研提供有效的实验平台。