Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя ползунами

 

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известный шарнирно-рычажный механизм имеет неизменяемые длины рычажных 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 рычажные 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 ил.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известен многозвенный шарнирно-рычажный механизм (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр.81, рис.80, вар. 4), начальное положение опор которого определяется размерами a, b, с, d, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с балансиром, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром, которым кривошип связан со станиной, кривошип также шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вертикально расположенным ползуном, находящимся левее и на уровне неподвижного вращательного шарнира балансира, балансир на расстоянии одной трети длины от своего начала шарнирно связан с третьим шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с горизонтально расположенным вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, расположенных правее балансира, а их ось симметрии находится между неподвижными вращательными шарнирами кривошипа и балансира.

Основной недостаток известного многозвенного шарнирно-рычажного механизма заключается в том, что он имеет постоянные размеры рычажных 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 рычажные 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 шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя ползунами, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с балансиром, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром, которым кривошип связан со станиной, кривошип также шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вертикально расположенным ползуном, находящимся левее и на уровне неподвижного вращательного шарнира балансира, балансир на расстоянии одной трети длины от своего начала шарнирно связан с третьим шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с горизонтально расположенным вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, расположенных правее балансира, а их ось симметрии находится между неподвижными вращательными шарнирами кривошипа и балансира, согласно нашему предложению, все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала рычажных звеньев к их концам, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и направляющие ползунов 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 рычажных 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 схема шарнирно-рычажного механизма.

Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя ползунами, начальное положение опор которого определяется размерами a, b, с, d, состоит из кривошипа AO1 , направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном АВ, направленным вверх с левым уклоном. Шатун другим своим концом шарнирно связан с балансиром ВСО2 , направленным вниз с левым уклоном, другой конец балансира связан с неподвижным вращательным шарниром O2 расположенным на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром O 1, которым кривошип связан со станиной. Кривошип AO 1 также шарнирно связан со вторым шатуном АЕ, направленным вниз с левым уклоном, который другим своим концом в точке Е шарнирно связан с вертикально расположенным ползуном, находящимся левее и на уровне неподвижного вращательного шарнира O2 балансира. Балансир на расстоянии одной трети длины от своего начала в точке С шарнирно связан с третьим шатуном CD, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом в точке D шарнирно связан с горизонтально расположенным вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, расположенных правее балансира, а их ось симметрии находится между неподвижными вращательными шарнирами О1 кривошипа и O2 балансира. Все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала рычажных звеньев к их концам, например, у шатуна CD, у которого наружный стержень 1 и клемма 2. Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и направляющие ползунов выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, соответственно 3, 4, 5, 6, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 7, 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

,

где 1 - угловая скорость кривошипа; - длина кривошипа.

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, Е, 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 кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя ползунами, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с балансиром, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром, которым кривошип связан со станиной, кривошип также шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вертикально расположенным ползуном, находящимся левее и на уровне неподвижного вращательного шарнира балансира, балансир на расстоянии одной трети длины от своего начала шарнирно связан с третьим шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с горизонтально расположенным вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, расположенных правее балансира, а их ось симметрии находится между неподвижными вращательными шарнирами кривошипа и балансира, отличающийся тем, что все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала рычажных звеньев к их концам, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и направляющие ползунов 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.



 

Наверх