本实用新型涉及转动惯量实验装置领域，具体是一种刚体转动惯量测定仪器。

传统的大学物理实验室中测定刚体转动惯量实验的装置由刚体转动惯量实验仪和TH-4通用电脑式毫秒计组成。如图1所示，刚体转动惯量实验仪的主体的转动体系由可绕垂直方向对称轴平稳转动的十字形承物台的塔轮94组成，塔轮94上设置有托盘95。其驱动装置是砝码91通过绳子93绕过固定在桌边的定滑轮92后缠绕在塔轮94上的绕线轮上来与主体转动体系连接，并通过释放砝码91，使砝码91下落从而带动塔轮94转动的。

现有技术的缺点：砝码91会在下落过程中产生晃动，而造成主体受力的变化。绳子93在缠绕时会与水平方向产生夹角使得主体受力变小。绳子93在缠绕时会重叠而使塔轮94绕线轮的实际转动半径大于塔轮94原半径，且绳子93的直径(约2mm)相对于绕线轮半径(25mm)是不可忽略的，由设计原理与方法中推导的公式可知，这对轴承摩擦力矩和转动惯量的计算的影响是显著的。绳子93在定滑轮92处有摩擦。

本实用新型提供了一种刚体转动惯量测定仪器，该刚体转动惯量测定仪器的其中一个目的是减少测量装置对于测量结果的影响。

本实用新型提供了一种刚体转动惯量测定仪器，该刚体转动惯量测定仪器的另一个目的是达到降低实验误差的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种刚体转动惯量测定仪器，刚体转动惯量测定仪器包括：承托组件；转轴，一端与承托组件固定连接，承托组件能够随转轴一起转动，转轴包括位于上部的上转动轴和位于下部的下转动轴；驱动柱体，外周面设置有轴向延伸的螺旋凹槽，驱动柱体设置有轴向通孔，转轴穿设在轴向通孔内，轴向通孔与上转动轴相适配并能够带动转轴同步转动，轴向通孔与下转动轴间隙配合；卡头组件，与螺旋凹槽配合并能够使驱动柱体转动。

进一步地，上转动轴的截面形状为正方形，轴向通孔的截面形状和大小与上转动轴相同，下转动轴的截面形状为圆形，且下转动轴的直径小于正方形的边长。

进一步地，上转动轴的截面形状为椭圆形，轴向通孔的截面形状和大小与上转动轴相同，下转动轴的截面形状为圆形，且下转动轴的直径小于椭圆形的短轴长度。

进一步地，上转动轴的截面形状为菱形，轴向通孔的截面形状和大小与上转动轴相同，下转动轴的截面形状为圆形，且下转动轴的直径小于菱形的短轴长度。

进一步地，承托组件包括承托盘，承托盘的轴线与转轴的轴线重合，承托盘固定在转轴上端。

进一步地，承托组件还包括沿承托盘的周向间隔均布的多个支架，每个支架均包括水平延伸杆和铰接端头，水平延伸杆能滑动的设置在承托盘的下表面，并且水平延伸杆的滑动方向与承托盘的径向相同，铰接端头铰接于水平延伸杆的位于外侧的一端。

进一步地，承托盘为圆形，承托盘上设置有多个被测物体安装孔，多个被测物体安装孔沿承托盘的直径间隔均布。

进一步地，驱动柱体的高度和螺旋凹槽的高度相同，上转动轴的长度大于或者等于驱动柱体的高度，卡头组件包括卡接凸起，卡接凸起位于上转动轴的下端处。

进一步地，卡头组件还包括支撑柱，卡接凸起固定在支撑柱处。

进一步地，刚体转动惯量测定仪器还包括支撑座，转轴和卡头组件均固定在支撑座上。

本实用新型的有益效果是，本实用新型实施例可以避免及改善传统刚体转动惯量的实验仪器的驱动装置存在的诸如砝码晃动、塔轮上的细绳绕线方式存重叠、偏离水平位置等问题，利用带有螺旋凹槽的驱动柱体由于重力沿固定的卡头组件下降并带动转轴转动，从带动承托组件转动，进而解决了原动力系统的诸多问题，减小了实验的误差。

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中刚体转动惯量测定仪器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中刚体转动惯量测定仪器的主视结构示意图；

图3为本实用新型实施例中刚体转动惯量测定仪器的俯视结构示意图。

图中附图标记：11、水平延伸杆；12、铰接端头；13、承托盘；131、被测物体安装孔；20、转轴；21、上转动轴；22、下转动轴；30、驱动柱体；32、螺旋凹槽；40、卡头组件；41、卡接凸起；42、支撑柱；50、支撑座。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图2和图3所示，本实用新型实施例提供了一种刚体转动惯量测定仪器，该刚体转动惯量测定仪器包括承托组件、转轴20、驱动柱体30、卡头组件40。转轴20一端与承托组件固定连接，承托组件能够随转轴20一起转动，转轴20包括位于上部的上转动轴21和位于下部的下转动轴22；驱动柱体30外周面设置有轴向延伸的螺旋凹槽32，驱动柱体30设置有轴向通孔，转轴20穿设在轴向通孔内，轴向通孔与上转动轴21相适配并能够带动转轴20同步转动，轴向通孔与下转动轴22间隙配合；卡头组件40与螺旋凹槽32配合并能够使驱动柱体30转动。

本实用新型实施例中，当上述驱动柱体30位于上转动轴21位置时，轴向通孔的形状和大小与上转动轴21相适配，驱动柱体30能够带动上转动轴21转动。由于驱动柱体30的外表面设置有螺旋凹槽32和与螺旋凹槽32配合的卡头组件40，当驱动柱体30依靠自身重力的作用向下运动时，在螺旋凹槽32与卡头组件40的作用下，驱动柱体30产生轴向转动，从而带动上转动轴21转动，进而使承托组件和被测物体转动。当驱动柱体30完全移动至下转动轴22时，由于轴向通孔与下转动轴22间隙配合，驱动柱体30不能继续带动转轴20转动。

需要说的是，本实用新实施例中，螺旋凹槽32的螺旋角设置范围应保证不产生装置自锁，即使驱动柱体30能够依靠重力下落。优选地，本实用新型实施例中，上述驱动柱体30的高度为150mm，直径为60mm，在该驱动柱体30外表面设置有2.5圈螺旋凹槽32，螺旋凹槽32的槽宽与卡头组件40相适配。

本实用新型实施例可以避免及改善传统刚体转动惯量的实验仪器的驱动装置存在的诸如砝码晃动、塔轮上的细绳绕线方式存重叠、偏离水平位置等问题，利用带有螺旋凹槽32的驱动柱体30由于重力沿固定的卡头组件40下降并带动转轴20转动，从带动承托组件转动，进而解决了原动力系统的诸多问题，减小了实验的误差。

如图2所示，本实用新型实施例中，上转动轴21的截面形状为正方形，轴向通孔的截面形状和大小与上转动轴21相同，下转动轴22的截面形状为圆形，且下转动轴22的直径小于正方形的边长。

将上转动轴21的截面形状和轴向通孔的截面形状均设置成正方形，可以便于驱动柱体30带动上转动轴21转动。下转动轴22的直径小于正方形的边长，目的是为了在驱动柱体30滑动至下转动轴22时二者不发生接触，下转动轴22与驱动柱体30不会发生彼此干涉而影响实验精度。

需要说明的是，驱动柱体30的高度和螺旋凹槽32的高度相同，上转动轴21的长度大于或者等于驱动柱体30的高度，卡头组件40包括卡接凸起41，卡接凸起41位于上转动轴21的下端处。本实用新型实施例中，上转动轴21的长度、驱动柱体30的高度和螺旋凹槽32的高度均相同，当驱动柱体30的上端与上转动轴21的上端平齐时，驱动柱体30的下端位于上转动轴21的下端，并且上述卡头组件40与螺旋凹槽32的下端卡接配合。当驱动柱体30的上端位于上转动轴21的下端处时，上述卡头组件40与螺旋凹槽32的上端配合并即将脱开。如图2所示，本实用新型实施例中，卡头组件40还包括支撑柱42，卡接凸起41固定在支撑柱42处。

本实用新型并不限于以上实施例，例如在第一种未图示的实施例中，上转动轴的截面形状为椭圆形，轴向通孔的截面形状和大小与上转动轴相同，下转动轴的截面形状为圆形，且下转动轴的直径小于椭圆形的短轴长度。

例如在第一种未图示的实施例中，上转动轴的截面形状为菱形，轴向通孔的截面形状和大小与上转动轴相同，下转动轴的截面形状为圆形，且下转动轴的直径小于菱形的短轴长度。以上两种未图示的实施例中，除上述特征外，其他特征均与在先的实施例中相同，此处不再一一赘述。

本实用新型实施例中，承托组件包括承托盘13，承托盘13的轴线与转轴20的轴线重合，承托盘13固定在转轴20的上端。承托盘13为圆形，承托盘13上设置有多个被测物体安装孔131，多个被测物体安装孔131沿承托盘13的直径间隔均布。

本实用新型实施例中，上述被测物体安装孔131为六个，沿同一直径间隔均布，并且上述六个被测物体安装孔131相对于承托盘13的圆心对称设置。每个被测物体安装孔131内均可以对应插接被测安装杆(被测安装杆的端部设置有与被测物体安装孔131配合的插接凸起)。根据不同的测试需要，可以选择不同的插接位置进行被测安装杆的插接。

本实用新型实施例中，上述承托组件还包括沿承托盘13的周向间隔均布的多个支架，每个支架均包括水平延伸杆11和铰接端头12，水平延伸杆11能滑动的设置在承托盘13的下表面，并且水平延伸杆11的滑动方向与承托盘13的径向相同，铰接端头12铰接于水平延伸杆11位于外侧的一端，即远离转轴20的一端。

具体地，上述支架为四个，沿承托盘13的周向间隔均布，每个支架之间夹角为90°。上述承托盘13的下表面设置间隔均布且沿径向延伸的滑动槽，上述水平延伸杆11上设置有与滑动槽配合的滑动部，上述水平延伸杆11能够沿滑动槽的延伸方向滑动。即水平延伸杆11能够拉出或者回缩，并且水平延伸杆11与滑动槽能够锁紧。上述铰接端头12铰接在水平延伸杆11的外侧端部上，铰接端头12能够绕铰接点转动。

进一步地，刚体转动惯量测定仪器还包括支撑座50，转轴20和卡头组件40均固定在支撑座50上。转轴20能够相对于支撑座50转动，上述支撑柱42一端固定在支撑座50上，另一端设置有卡接凸起41。

应用本实用新型实施例进行实验时，将带有驱动柱体30旋转到转轴20的最上端，手按毫秒计上的“计时键”，将驱动柱体30松开使系统在外力和转轴20的摩擦力的作用下从静止开始转动，当驱动柱体30与上转动轴21脱离从而不再对转轴20做功后，转轴20在摩擦力的作用下继续转动，直到毫秒计停止记数。

需要说明的是，本实用新型实施例中，在四个支架的其中一个支架上设置有感光板，用于与毫秒计配合计数，由于该毫秒计以及技术方法均属于现有技术，此处不再进行赘述。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：本实用新型实施例可以避免及改善传统刚体转动惯量的实验仪器的驱动装置存在的诸如砝码晃动、塔轮上的细绳绕线方式存重叠、偏离水平位置等问题，利用带有螺旋凹槽的驱动柱体由于重力沿固定的卡头组件下降并带动转轴转动，从带动承托组件转动，进而解决了原动力系统的诸多问题，减小了实验的误差。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

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