Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, шатуном, ползуном и штоком с камнем

 

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.106, задания 251-255), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного со штоком, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром, находящимся на одной горизонтали, проходящей через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, шток имеет в своем начале ответвление, направленное вверх перпендикулярно ему, которое шарнирно связано с шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, находящимся в прямолинейных направляющих, расположенных над камнем, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа под углом 30° к горизонту, длина шатуна равна расстоянию от шарнира камня до шарнира ответвления штока, которое составляет 0,9 м, а расстояние от шарнирного соединения кривошипа и штока до шарнира ответвления равно длине кривошипа и равно 0,25 м, расстояние между неподвижными шарнирами кривошипа и камня равно 1,2 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, ползуном, и штоком с камнем, состоящем из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного со штоком, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром, находящимся на одной горизонтали, проходящей через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, шток имеет в своем начале ответвление, направленное вверх перпендикулярно ему, которое шарнирно связано с шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, находящимся в прямолинейных направляющих, расположенных над камнем, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа под углом 30° к горизонту, согласно нашему предложению, все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, а у нижней части штока клемма расположена в начале этого участка, площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров кривошипа и камня, и направляющие ползуна 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, ползуном и штоком с камнем, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, состоит из кривошипа AO1, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного со штоком АВ, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня 1 с возможностью скольжения. Шток связан с неподвижным вращательным шарниром С, находящимся на одной горизонтали, проходящей через неподвижный вращательный шарнир О1, которым кривошип связан со станиной. Шток имеет в своем начале ответвление, направленное вверх перпендикулярно ему. Ответвление в точке D шарнирно связано с шатуном DE, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном 2, находящимся в прямолинейных направляющих. Направляющие расположены над камнем, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир О 1 кривошипа под углом 30° к горизонту.

Длина шатуна равна расстоянию от шарнира камня до шарнира ответвления штока, которое составляет 0,9 м. Расстояние от шарнирного соединения кривошипа и штока точки А до шарнира ответвления точки D равно длине кривошипа и равно 0,25 м. Расстояние между неподвижными шарнирами О1 и С кривошипа и камня равно 1,2 м.

Все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам. Например, шатун DE имеет наружный стержень 3 и клемму 4, расположенную на конце звена. Только у нижней части штока клемма расположена в начале этого участка. Площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров O1 и С, соответственно кривошипа и камня, и направляющие ползуна 2 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:

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, 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, шатуном, ползуном и штоком с камнем, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного со штоком, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром, находящимся на одной горизонтали, проходящей через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, шток имеет в своем начале ответвление, направленное вверх перпендикулярно ему, которое шарнирно связано с шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, находящимся в прямолинейных направляющих, расположенных над камнем, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа под углом 30° к горизонту, отличающийся тем, что все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, а у нижней части штока клемма расположена в начале этого участка, площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров кривошипа и камня, и направляющие ползуна 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