Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, двумя шатунами, горизонтальным ползуном и балансиром

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 ил.

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, стр.96, задания 201-205), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, e, f, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательными шарнир, которым кривошип связан со станиной, первый шатун на расстоянии 0,45 длины от своего начала шарнирно связан с со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном и шарнирно связанным с балансиром, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира кривошипа на расстояниях соответственно: по вертикали - 0,6 м, по горизонтали - 1 м, длина первого шатуна - 1 м, длина второго шатуна и балансира - 0,64 м, длина кривошипа равна четверти длины первого шатуна.

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, двумя шатунами, горизонтальным ползуном и балансиром, состоящем из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее первого шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательными шарнир, которым кривошип связан со станиной, первый шатун шарнирно связан с вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном и шарнирно связанным с балансиром, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира кривошипа, согласно нашему предложению, все звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и горизонтальные 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, двумя шатунами, горизонтальным ползуном и балансиром, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, e, f, состоит из кривошипа АO₁, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном ACD, направленным вниз с правым уклоном. Первый шатун другим своим концом шарнирно связан с ползуном 1, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее первого шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательными шарнир О₁, которым кривошип связан со станиной. Первый шатун на расстоянии 0,45 длины от своего начала в точке С шарнирно связан со вторым шатуном CF, направленным вниз с левым уклоном и шарнирно связанным с балансиром FE, направленным вниз с правым уклоном. Другой конец балансира связан с неподвижным вращательным шарниром Е, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира O₁ кривошипа на расстояниях соответственно: по вертикали - 0,6 м, по горизонтали - 1 м. Длина первого шатуна - 1 м. Длина второго шатуна и балансира - 0,64 м. Длина кривошипа AO₁ равна четверти длины первого шатуна.

Все звенья механизма выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам. Например, второй шатун CF имеет наружный стержень 2 и клемму 3, расположенную на конце звена. Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров O₁, E и горизонтальные направляющие ползуна 1 выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, соответственно 4, 5, 6, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих, соответственно 7, 8, 9, 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 С, D F. 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, двумя шатунами, горизонтальным ползуном и балансиром, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее первого шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательными шарнир, которым кривошип связан со станиной, первый шатун шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном и шарнирно связанным с балансиром, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира кривошипа, отличающийся тем, что все звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и горизонтальные 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.