一种土木工程教学演示用承载力实验装置

办公文教;装订;广告设备的制造及其产品制作工艺1.本发明涉及土木工程技术领域，具体为一种土木工程教学演示用承载力实验装置。背景技术：2.地基基础承载力是土力学研究的一个基本重要课题，在土木工程专业教学中占据重要的学科地位，受地基承载力影响尤其是地下水位升降的影响导致建筑物发生倾斜甚至破坏的现象时有发生，另一个受地基承载力影响较大的是在道路、桥梁领域，道路桥梁施工过程中软土地基是较为常见的，这种土质渗透能力不强，当软土中含水量达到一定比重时土壤的流动性便会增加，这就使得软土地基的施工难度进一步增加，因此在道路桥梁施工过程中对地基承载力测试要求更为严格，地基承载力测试是否准确直接关系到道路桥梁的稳定性以及整个工程的顺利建设。3.因此在土木工程专业教学中对地基承载力实验的教学课程极为重要，让学生较好的掌握到地基承载力测试的要点，便显得至关重要，然而通常情况下，目前地基承载力测试过程一般在工程实践中难以记录，在进行地基承载力测试教学中也缺乏相应的实践资料，不利于地基承载力测试的课堂教学，若直接带学生到工程现场去现场学习教学也不现实，如果只是根据土木工程课本上的理论内容给学生进行教学，则不能满足课堂教学中的直观性，使得整个课堂授课过程较为枯燥、无趣，不利于学生的学习，因此有必要设计一种用于土木工程课堂教学用的地基承载力实验教学装置，在土木工程老师进行地基承载力测试教学的过程中，依托于课本上的理论内容，再通过地基承载力实验教学装置给学生现场演示整个测试过程，使得学生可较好的掌握地基承载力测试课堂教学中的知识点，鉴于以上，需要设计一种土木工程用地基承载力实验装置。技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种土木工程教学演示用承载力实验装置，具备能演示出地基承载力的优点，解决了教学枯燥的问题。5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土木工程教学演示用承载力实验装置，包括工作台，所述工作台的地面上固定连接有支脚，所述工作台上滑动连接有放置箱，所述放置箱内设有多个用于盛放不同土质的放置槽，所述工作台上位于所述放置箱的两侧对称固定连接有两个用于为所述放置箱限位的限位条，所述放置箱的底部固定连接有与多个所述放置槽对应的拨板，所述工作台上位于两个所述限位条之间开设有与所述拨板配合的矩形孔，所述工作台上设有用于驱动所述放置箱间歇在所述工作台上直线滑动的驱动机构。6.优选的，所述驱动机构包括固定连接在所述支脚上的电机，所述电机的输出端固定连接有驱动轴，所述工作台的底面上对称固定连接有两个安装座，所述驱动轴转动连接在其中一个所述安装座上，另一个所述安装座上转动连接有从动轮，所述从动轮通过贯穿对应的所述安装座的轴固定连接有第一连杆，所述驱动轴上固定连接有主动轮，所述主动轮上传动连接有皮带并通过所述皮带与所述从动轮传动连接。7.优选的，所述驱动机构还包括横杆，所述第一连杆的数量具体为两个，且另一个所述第一连杆固定连接在所述驱动轴上，两个所述第一连杆上均转动连接有第二连杆，所述工作台的底面上转动连接有两个对称设置的第三连杆，两个所述第三连杆上远离所述工作台的一端分别对应转动连接在两个所述第二连杆上，所述横杆的两端分别转动连接在两个所述第二连杆上，所述横杆上固定连接有多个推块，多个所述推块与多个所述拨板间歇相抵。8.优选的，所述驱动机构上设有用于向多个所述放置槽内的土质施加压力的施压机构，所述施压机构包括固定连接在所述工作台上的安装架，所述安装架上固定连接有安装筒，所述安装筒内滑动连接有半圆柱，所述半圆柱上固定连接有两个对称设置的安装杆，两个所述安装杆上转动连接有两个相互配合的夹杆，两个所述夹杆之间固定连接有弹簧，所述安装筒内开设有与两个所述夹杆配合的滑槽，所述安装筒内固定连接有两个对称设置的楔块，两个所述楔块与两个所述夹杆的顶部间歇相抵。9.优选的，所述施压机构还包括u型杆，所述u型杆的竖直段滑动连接在所述工作台上，所述横杆上开设有通槽，位于所述u型杆底部的水平段滑动连接在所述通槽内，位于所述u型杆顶部的水平段上固定连接有竖杆，所述竖杆的底部固定连接在所述半圆柱上。10.优选的，所述施压机构还包括滑动连接在所述安装筒内的压柱，所述压柱的顶部固定连接有圆盘，所述圆盘上固定连接有卡块，两个所述夹杆的底部与所述卡块间歇卡合。11.优选的，所述施压机构上设有用于测量所述压柱插入位于多个所述放置槽内不同土质深度的测量机构，所述测量机构包括固定连接在所述圆盘上的安装柄，所述安装柄上固定连接有竖板，所述竖板上固定连接有多个弹片，所述放置箱上固定连接有转座，所述转座上转动连接有圆柱杆，所述圆柱杆的两端分别固定连接有棘轮和第一圆轮，多个所述弹片与所述棘轮上靠近所述竖板的切线方向上的齿牙间歇相抵。12.优选的，所述测量机构还包括固定连接在所述放置箱上的n型架，所述n型架上转动连接有第二圆轮，所述第一圆轮上转动连接有环形绳并通过所述环形绳与所述第二圆轮传动连接，所述放置箱上固定连接有刻度尺，所述环形绳上固定连接有与所述刻度尺配合进行读数的圆环。13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：14.1、本发明通过设置在放置箱内设置多个放置槽配合驱动机构的作用，使得放置在多个放置槽内的土质能够轮流的移动到压柱下方接受承载力检测，通过设置施压机构使得多个位于放置槽内的土质能够受到同等的压力进行承载力检测，通过设置测量机构能够直观的连接到各土质的承载力。附图说明15.图1为本发明的总体结构示意图；16.图2为本发明工作台的结构示意图；17.图3为本发明放置箱的结构示意图；18.图4为本发明驱动机构的结构示意图；19.图5为本发明施压机构的结构示意图；20.图6为本发明图5中a部分的结构示意图；21.图7为本发明的第一圆轮处结构示意图。22.图中：1、工作台；11、安装架；12、支脚；13、限位条；14、矩形孔；15、安装座；2、放置箱；21、放置槽；22、拨板；23、转座；24、圆柱杆；25、棘轮；26、第一圆轮；27、n型架；28、第二圆轮；29、环形绳；291、圆环；292、刻度尺；3、电机；31、驱动轴；311、主动轮；32、从动轮；321、皮带；33、第一连杆；34、第二连杆；35、第三连杆；36、横杆；361、推块；362、通槽；4、安装筒；41、压柱；42、圆盘；421、安装柄；43、卡块；44、竖板；441、弹片；45、u型杆；451、竖杆；46、楔块；47、半圆柱；471、安装杆；48、夹杆；49、弹簧。具体实施方式23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。24.实施例一25.本发明提供一种技术方案：一种土木工程教学演示用承载力实验装置，包括工作台1，工作台1的地面上固定连接有支脚12，工作台1上滑动连接有放置箱2，放置箱2内设有多个用于盛放不同土质的放置槽21，工作台1上位于放置箱2的两侧对称固定连接有两个用于为放置箱2限位的限位条13，放置箱2的底部固定连接有与多个放置槽21对应的拨板22，工作台1上位于两个限位条13之间开设有与拨板22配合的矩形孔14，工作台1上设有用于驱动放置箱2间歇在工作台1上直线滑动的驱动机构。26.参照图1-图2，将不同类型的土质分别放置在放置箱2上的放置槽21内，并使得放置的土质堆积到与放置箱2的上表面水平，放置槽21的数量可以根据实际使用时进行增减，当多个放置槽21内放置完不同的土质之后启动电机3使得设备运行。27.驱动机构包括固定连接在支脚12上的电机3，电机3的输出端固定连接有驱动轴31，工作台1的底面上对称固定连接有两个安装座15，驱动轴31转动连接在其中一个安装座15上，另一个安装座15上转动连接有从动轮32，从动轮32通过贯穿对应的安装座15的轴固定连接有第一连杆33，驱动轴31上固定连接有主动轮311，主动轮311上传动连接有皮带321并通过皮带321与从动轮32传动连接，驱动机构还包括横杆36，第一连杆33的数量具体为两个，且另一个第一连杆33固定连接在驱动轴31上，两个第一连杆33上均转动连接有第二连杆34，工作台1的底面上转动连接有两个对称设置的第三连杆35，两个第三连杆35上远离工作台1的一端分别对应转动连接在两个第二连杆34上，横杆36的两端分别转动连接在两个第二连杆34上，横杆36上固定连接有多个推块361，多个推块361与多个拨板22间歇相抵。28.参照图1、图4、图5和图6，当电机3启动时位于电机3输出端的驱动轴31转动，进而驱动轴31上的主动轮311转动，由于主动轮311通过皮带321与从动轮32传动连接，进而当主动轮311转动时能够通过皮带321带动从动轮32与主动轮311同步转动，两个第一连杆33的一个连接在驱动轴31上，另一个第一连杆33通过轴与从动轮32同轴连接，进而在电机3启动时，固定连接在驱动轴31上的第一连杆33能够以驱动轴31为圆心进行摆动，通过轴同轴连接在从动轮32上的第一连杆33能够以从动轮32为圆心转动，且由于两个第一连杆33对称设置，进而两个第一连杆33同步转动时能够对第二连杆34进行推动，而与第二连杆34转动连接的第三连杆35能够被第二连杆34推动以第二连杆34与工作台1的连接点进行摆动，由于两个第一连杆33上远离转动中心的一端均呈圆形的轨迹运行，进而与两个第一连杆33对应连接的两个第二连杆34的中间点的运动轨迹呈椭圆形，且横杆36的两端分别固定连接在两个第二连杆34的中电，进而横杆36的运行轨迹也呈椭圆形，进而横杆36上的推块361能够靠近放置箱2底部的拨板22并通过推动拨板22使得放置箱2在工作台1上水平滑动，随后横杆36又会远离拨板22，此时拨板22不受到横杆36上的推块361推动而使得放置箱2静止不动。29.实施例二30.在实施例一的基础上，更进一步的是，驱动机构上设有用于向多个放置槽21内的土质施加压力的施压机构，施压机构包括固定连接在工作台1上的安装架11，安装架11上固定连接有安装筒4，安装筒4内滑动连接有半圆柱47，半圆柱47上固定连接有两个对称设置的安装杆471，两个安装杆471上转动连接有两个相互配合的夹杆48，两个夹杆48之间固定连接有弹簧49，安装筒4内开设有与两个夹杆48配合的滑槽，安装筒4内固定连接有两个对称设置的楔块46，两个楔块46与两个夹杆48的顶部间歇相抵。31.参照图1、图5和图6，由于u型杆45底部的水平段滑动在横杆36上的通槽362内，且u型杆45轴向滑动在工作台1上，进而横杆36椭圆运动中的竖直分运动能够使得u型杆45在工作台1上轴线上下往复滑动，进而u型杆45能够通过竖杆451带动半圆柱47在安装筒4内轴向上下滑动，当横杆36向靠近拨板22的方向运动并接触到拨板22时u型杆45则被横杆36带动向上运动，此时u型杆45则带动半圆柱47在安装筒4内向上滑动，进而半圆柱47上的夹杆48向安装筒4内的楔块46靠近，最终使得夹杆48顺着楔块46的轨迹相对挤压而发生摆动，此时两个夹杆48之间连接的弹簧49受到挤压收缩，而两个夹杆48的底部相互远离，使得卡接在夹杆48底部的卡块43脱离夹杆48，由于压柱41距离放置槽21内的土质具有一定距离，进而压柱41掉落至接触到放置槽21内的土质具有一定的时间间隔，当横杆36上的推块361不再与放置箱2底部的拨板22接触时放置箱2处于静止，同时压柱41此时接触到土质，并且压柱41在自身重力以及重力加速度的作用下插入到放置槽21内的土质内。32.施压机构还包括u型杆45，u型杆45的竖直段滑动连接在工作台1上，横杆36上开设有通槽362，位于u型杆45底部的水平段滑动连接在通槽362内，位于u型杆45顶部的水平段上固定连接有竖杆451，竖杆451的底部固定连接在半圆柱47上，施压机构还包括滑动连接在安装筒4内的压柱41，压柱41的顶部固定连接有圆盘42，圆盘42上固定连接有卡块43，两个夹杆48的底部与卡块43间歇卡合。33.参照图1、图5和图6，当横杆36向远离拨板22的方向移动时横杆36同时带动u型杆45向下运动，此时u型杆45带动半圆柱47在安装筒4内向下运动，进而半圆柱47上的两个夹杆48靠近卡块43，此时卡块43对两个夹杆48推动，使得两个夹杆48的底部远离，随后依靠弹簧49的弹力两个夹杆48将卡块43夹住，此后横杆36继续进行椭圆形轨迹的运动，并且横杆36椭圆轨迹里向上的分运动带动u型杆45向上运动，此时u型杆45通过竖杆451带动半圆柱47在安装筒4内向上运动，而此时夹杆48已经将卡块43夹住，进而向上运动的半圆柱47带动压柱41从放置槽21内的土质抽出，而在压柱41完全抽出放置槽21内的土质之前横杆36上的推块361不接触到放置箱2底部的拨板22，进而放置箱2不会移动，当压柱41完全从放置槽21内的土质抽出时横杆36上的推块361才开始接触到放置箱2底部的拨板22，此时放置箱2进行移动，对下一个放置槽21内的土质进行检测。34.实施例三35.在实施例二的基础上，更进一步的是，施压机构上设有用于测量压柱41插入位于多个放置槽21内不同土质深度的测量机构，测量机构包括固定连接在圆盘42上的安装柄421，安装柄421上固定连接有竖板44，竖板44上固定连接有多个弹片441，放置箱2上固定连接有转座23，转座23上转动连接有圆柱杆24，圆柱杆24的两端分别固定连接有棘轮25和第一圆轮26，多个弹片441与棘轮25上靠近竖板44的切线方向上的齿牙间歇相抵，测量机构还包括固定连接在放置箱2上的n型架27，n型架27上转动连接有第二圆轮28，第一圆轮26上转动连接有环形绳29并通过环形绳29与第二圆轮28传动连接，放置箱2上固定连接有刻度尺292，环形绳29上固定连接有与刻度尺292配合进行读数的圆环291。36.参照图1、图3和图7，在压柱41下降时压柱41上的圆盘42通过安装柄421带动竖板44与压柱41同步运动，竖板44的底部与压柱41的底部持平，而当竖板44向下运动时竖板44上的弹片441则不会推动棘轮25转动，而在压柱41带动竖板44向上运动时竖板44上的弹片441才会对棘轮25进行推动，使得棘轮25转动，且在压柱41向上运动时放置箱2位置静止，进而设置在放置箱2上的棘轮25能保证被竖板44上的弹片441带动旋转，当棘轮25旋转时圆柱杆24便能旋转，固定连接在圆柱杆24上的第一圆轮26转动，进而第一圆轮26通过环形绳29带动第二圆轮28转动，此时环形绳29上的圆环291便会发生位移，此时刻度尺292上对应圆环291位置的刻度则为压柱41插入到放置槽21内土质的深度，以此循环，对多个放置槽21内的土质进行检测，最终对比压柱41插入的深度来比较各种土质的承载力。37.工作原理：该土木工程教学演示用承载力实验装置，使用时将不同类型的土质分别放置在放置箱2上的放置槽21内，并使得放置的土质堆积到与放置箱2的上表面水平，放置槽21的数量可以根据实际使用时进行增减，当多个放置槽21内放置完不同的土质之后启动电机3使得设备运行；38.当电机3启动时位于电机3输出端的驱动轴31转动，进而驱动轴31上的主动轮311转动，由于主动轮311通过皮带321与从动轮32传动连接，进而当主动轮311转动时能够通过皮带321带动从动轮32与主动轮311同步转动，两个第一连杆33的一个连接在驱动轴31上，另一个第一连杆33通过轴与从动轮32同轴连接，进而在电机3启动时，固定连接在驱动轴31上的第一连杆33能够以驱动轴31为圆心进行摆动，通过轴同轴连接在从动轮32上的第一连杆33能够以从动轮32为圆心转动，且由于两个第一连杆33对称设置，进而两个第一连杆33同步转动时能够对第二连杆34进行推动，而与第二连杆34转动连接的第三连杆35能够被第二连杆34推动以第二连杆34与工作台1的连接点进行摆动，由于两个第一连杆33上远离转动中心的一端均呈圆形的轨迹运行，进而与两个第一连杆33对应连接的两个第二连杆34的中间点的运动轨迹呈椭圆形，且横杆36的两端分别固定连接在两个第二连杆34的中间，进而横杆36的运行轨迹也呈椭圆形，进而横杆36上的推块361能够靠近放置箱2底部的拨板22并通过推动拨板22使得放置箱2在工作台1上水平滑动，随后横杆36又会远离拨板22，此时拨板22不受到横杆36上的推块361推动而使得放置箱2静止不动；39.由于u型杆45底部的水平段滑动在横杆36上的通槽362内，且u型杆45轴向滑动在工作台1上，进而横杆36椭圆运动中的竖直分运动能够使得u型杆45在工作台1上轴线上下往复滑动，进而u型杆45能够通过竖杆451带动半圆柱47在安装筒4内轴向上下滑动，当横杆36向靠近拨板22的方向运动并接触到拨板22时u型杆45则被横杆36带动向上运动，此时u型杆45则带动半圆柱47在安装筒4内向上滑动，进而半圆柱47上的夹杆48向安装筒4内的楔块46靠近，最终使得夹杆48顺着楔块46的轨迹相对挤压而发生摆动，此时两个夹杆48之间连接的弹簧49受到挤压收缩，而两个夹杆48的底部相互远离，使得卡接在夹杆48底部的卡块43脱离夹杆48，由于压柱41距离放置槽21内的土质具有一定距离，进而压柱41掉落至接触到放置槽21内的土质具有一定的时间间隔，当横杆36上的推块361不再与放置箱2底部的拨板22接触时放置箱2处于静止，同时压柱41此时接触到土质，并且压柱41在自身重力以及重力加速度的作用下插入到放置槽21内的土质内；40.当横杆36向远离拨板22的方向移动时横杆36同时带动u型杆45向下运动，此时u型杆45带动半圆柱47在安装筒4内向下运动，进而半圆柱47上的两个夹杆48靠近卡块43，此时卡块43对两个夹杆48推动，使得两个夹杆48的底部远离，随后依靠弹簧49的弹力两个夹杆48将卡块43夹住，此后横杆36继续进行椭圆形轨迹的运动，并且横杆36椭圆轨迹里向上的分运动带动u型杆45向上运动，此时u型杆45通过竖杆451带动半圆柱47在安装筒4内向上运动，而此时夹杆48已经将卡块43夹住，进而向上运动的半圆柱47带动压柱41从放置槽21内的土质抽出，而在压柱41完全抽出放置槽21内的土质之前横杆36上的推块361不接触到放置箱2底部的拨板22，进而放置箱2不会移动，当压柱41完全从放置槽21内的土质抽出时横杆36上的推块361才开始接触到放置箱2底部的拨板22，此时放置箱2进行移动，对下一个放置槽21内的土质进行检测；41.在压柱41下降时压柱41上的圆盘42通过安装柄421带动竖板44与压柱41同步运动，竖板44的底部与压柱41的底部持平，而当竖板44向下运动时竖板44上的弹片441则不会推动棘轮25转动，而在压柱41带动竖板44向上运动时竖板44上的弹片441才会对棘轮25进行推动，使得棘轮25转动，且在压柱41向上运动时放置箱2位置静止，进而设置在放置箱2上的棘轮25能保证被竖板44上的弹片441带动旋转，当棘轮25旋转时圆柱杆24便能旋转，固定连接在圆柱杆24上的第一圆轮26转动，进而第一圆轮26通过环形绳29带动第二圆轮28转动，此时环形绳29上的圆环291便会发生位移，此时刻度尺292上对应圆环291位置的刻度则为压柱41插入到放置槽21内土质的深度，以此循环，对多个放置槽21内的土质进行检测，最终对比压柱41插入的深度来比较各种土质的承载力。42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。









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