Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, шатуном, двумя ползунами и прямолинейной кулисой
Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике, по теории механизмов и машин и другим общетехническим дисциплинам технических вузов, техникумов и технических училищ. Известный шарнирно-рычажный механизм имеет неизменяемые длины звеньев и неизменяемые положения опор. Это не позволяет проводить исследования по выявлению зависимостей, например, величин скоростей и ускорений точек механизма от длины звеньев. В предложенном механизме все звенья выполнены телескопическими с клеммами на концах, а площадки, на которых расположены опоры, стали иметь возможность изменять свои положения. Это позволило обучающимся проводить учебно-исследовательскую работу по выявлению, например, величин скоростей и ускорений, а также сил взаимодействия звеньев, от размеров звеньев и положения их опор. 1 илл.
Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике, по теории механизмов и машин и другим общетехническим дисциплинам технических вузов, техникумов и технических училищ.
Известен многозвенный шарнирно-рычажный механизм (Анализ и синтез плоских механизмов / Маркин Ю.С., Наумов Л.Г., Маркин О.Ю. и др./ Под редакцией д.т.н., профессора Маркина Ю.С. - Казань, Татарское кн. изд-во, 2003, стр.100, задания 221-225), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который нижней частью шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящимися правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, а их ось симметрии находится с ним на одной горизонтали, нижний конец шатуна шарнирно связан со вторым ползуном, расположенным в прямолинейных горизонтальных направляющих кулисы, шток которой находится в вертикальных направляющих станины, расположенных правее первого ползуна по обе стороны от кулисы на расстоянии от неподвижного вращательного шарнира кривошипа, равном длине шатуна, которая равна 1,3 м, расстояние от направляющих штока до горизонтали, на которой находятся шарниры кривошипа и первого шатуна, равно 0,4 м, расстояние от начала шатуна до шарнира первого ползуна равно 0,8 м, длина кривошипа равна 0,25 м.
Основной недостаток известного многозвенного шарнирно-рычажного механизма заключается в том, что он имеет постоянные размеры звеньев и постоянное положение опор, не позволяющих проводить исследования по отысканию зависимостей, например, величин скоростей и ускорений характерных точек механизма от размеров его звеньев, величин сил взаимодействия его звеньев от их размеров.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы сделать звенья механизма изменяемыми по длине с соответствующим изменением положения их опор с тем, чтобы можно было проводить исследования по выявлению зависимостей величин скоростей и ускорений характерных точек механизма от размеров звеньев и положения их опор, а также зависимостей величин сил взаимодействия от размеров звеньев.
Технический результат достигается тем, что в шарнирно-рычажном механизме с кривошипом, шатуном, двумя ползунами и прямолинейной кулисой, состоящем из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который нижней частью шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящимися правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, а их ось симметрии находится с ним на одной горизонтали, нижний конец шатуна шарнирно связан со вторым ползуном, расположенным в прямолинейных горизонтальных направляющих кулисы, шток которой находится в вертикальных направляющих станины, расположенных правее первого ползуна по обе стороны от кулисы согласно нашему предложению, все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, кроме штока, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, а площадки, на которых находятся основание неподвижного вращательного шарнира кривошипа, направляющие первого ползуна и направляющие штока кулисы выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.
Такое исполнение шарнирно-рычажного механизма позволило изменять размеры его звеньев и положения их опор и исследовать зависимость, например, скоростей и ускорений характерных точек механизма, а также других характеристик, например, силовых, от размеров звеньев и положения их опор.
На фиг. представлена принципиальная схема шарнирно-рычажного механизма.
Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, шатуном, двумя ползунами и прямолинейной кулисой, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, состоит из кривошипа AO1, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с шатуном AВС, направленным вниз с правым уклоном. Шатун нижней частью в точке В шарнирно связан с первым ползуном 1, расположенным в горизонтальных направляющих, находящимися правее неподвижного вращательного шарнира О 1, которым кривошип связан со станиной, а их ось симметрии находится с ним на одной горизонтали O1B. Нижний конец шатуна шарнирно связан со вторым ползуном 2, расположенным в прямолинейных горизонтальных направляющих кулисы, шток которой находится в вертикальных направляющих Е-F станины, расположенных правее первого ползуна по обе стороны от кулисы на расстоянии от неподвижного вращательного шарнира O1 кривошипа, равном длине шатуна АВС, которая равна 1,3 м. Расстояние от направляющих штока до горизонтали O1B, на которой находятся шарниры кривошипа и первого шатуна, равно 0,4 м. Расстояние АВ от начала шатуна до шарнира первого ползуна равно 0,8 м. длина кривошипа равна 0,25 м.
Все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, кроме штока. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам. Например, кривошип AO1 имеет наружный стержень 3 и клемму 4, расположенную на конце звена. Площадки, на которых находятся основание неподвижного вращательного шарнира О1 кривошипа, направляющие первого ползуна 1 и направляющие Е-F штока кулисы выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, соответственно 5, 6, 7, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих, соответственно 8, 9, 10 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.
Шарнирно-рычажный механизм работает следующим образом.
Например, изменяем длину кривошипа AO1. Для этого ослабляем затяжку резьбовых крепежных элементов клеммы, выдвигаем внутренний стержень из наружного и устанавливаем нужную длину кривошипа, а затем жестко соединяем стержни с помощью клеммы затяжкой резьбовых крепежных элементов. При этом изменяется скорость точки А, которая определяется по формуле:
VA=
1lAO1,
где 1 - угловая скорость кривошипа; lAO1 - его длина.
При увеличенной длине кривошипа увеличивается и величина скорости точки А. С изменением скорости точки А происходит изменение скоростей и других характерных точек механизма, например, точек В, С, D. Изменяя ступенчато длину кривошипа и определяя скорости характерных точек механизма, можно выявлять зависимость величин скоростей точек от длины кривошипа. Аналогично можно определять зависимости и величин ускорений характерных точек от длины кривошипа, а также сил взаимодействия звеньев механизма, известными методами теоретической механики и теории механизмов и машин.
Следует сказать, что можно определять скорости и ускорения не только характерных точек механизма, но и любых других точек, принадлежащих звеньям рассматриваемого механизма.
По аналогии можно изменять размеры и других звеньев и выявлять необходимые зависимости. Опыт показывает, что у предложенного механизма появились огромные возможности в осуществлении различных сочетаний в изменении длин звеньев, а у обучающихся - широкие возможности для проведения учебно-исследовательской работы.
Задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.
Шарнирно-рычажный механизм с одним кривошипом, шатуном, двумя ползунами и прямолинейной кулисой, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который нижней частью шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящимися правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, а их ось симметрии находится с ним на одной горизонтали, нижний конец шатуна шарнирно связан со вторым ползуном, расположенным в прямолинейных горизонтальных направляющих кулисы, шток которой находится в вертикальных направляющих станины, расположенных правее первого ползуна по обе стороны от кулисы, отличающийся тем, что все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, кроме штока, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, а площадки, на которых находятся основание неподвижного вращательного шарнира кривошипа, направляющие первого ползуна и направляющие штока кулисы, выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.
