Шарнирно-рычажный механизм с сложным кривошипом, шатуном 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 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, 2003, стр.87, задания 156-160), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, меньший катет кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со штоком, направленным вверх с левым уклоном и проходящим с возможностью скольжения внутри камня, связанного с неподвижным вращательным шарниром, находящимся правее и выше неподвижного вращательного шарнира кривошипа, расстояние по вертикали от общей горизонтали до шарнира камня, расположенного над направляющими ползуна, составляет 0,35 м, длина шатуна равна расстоянию от шарнира кривошипа до шарнира камня и равна одному метру, длина большего катета треугольника равна четверти длины шатуна, длина меньшего катета находится между одной шестой и одной седьмой частями длины 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 сложным кривошипом, шатуном и штоком с камнем, состоящем из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, меньший катет кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со штоком, направленным вверх с левым уклоном и проходящим с возможностью скольжения внутри камня, связанного с неподвижным вращательным шарниром, находящимся правее и выше неподвижного вращательного шарнира кривошипа, 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 штока клемма расположена в начале звена, стороны жесткого треугольника также выполнены телескопическими, при этом у стержня меньшего катета клемма направлена вверх к неподвижному вращательному шарниру кривошипа, у стержня гипотенузы клемма направлена вниз по уклону, а 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 сложным кривошипом, шатуном и штоком с камнем, начальное положение опор которого определяется соответствующими размерами, состоит из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник ADO1, больший катет АО1 которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с шатуном АВ, направленным вниз с правым уклоном. Шатун своим нижним концом шарнирно связан с ползуном 1, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна. Ось симметрии направляющих проходит через неподвижный вращательный шарнир O1, которым кривошип связан со станиной. Меньший катет DO1 кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром O1 и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со штоком DC, направленным вверх с левым уклоном и проходящим с возможностью скольжения внутри камня 2, связанного с неподвижным вращательным шарниром Е, находящимся правее и выше неподвижного вращательного шарнира O1 кривошипа. Расстояние по вертикали от общей горизонтали О1-В до шарнира Е камня, расположенного над направляющими ползуна, составляет 0,35 м. Длина шатуна АВ равна расстоянию от шарнира D кривошипа до шарнира С камня и равна одному метру. Длина большего катета AO1 треугольника равна четверти длины шатуна. Длина меньшего катета DO1 находится между одной шестой и одной седьмой частями длины шатуна. 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 АВ имеет наружный стержень 3 и клемму 4, расположенную на конце звена. Только у штока DC клемма расположена в начале звена. Стороны жесткого треугольника также выполнены телескопическими. У стержня DO1 меньшего катета клемма направлена вверх к неподвижному вращательному шарниру О1 кривошипа. У стержня AD гипотенузы клемма направлена вниз по уклону. Площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров О1 и Е, соответственно кривошипа и камня 2, и направляющие ползуна 1 выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, соответственно 5, 7, 6, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих, соответственно 8, 10, 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 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 сложным кривошипом, шатуном и штоком с камнем, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, меньший катет кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со штоком, направленным вверх с левым уклоном и проходящим с возможностью скольжения внутри камня, связанного с неподвижным вращательным шарниром, находящимся правее и выше неподвижного вращательного шарнира кривошипа, 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 штока клемма расположена в начале звена, стороны жесткого треугольника также выполнены телескопическими, при этом у стержня меньшего катета клемма направлена вверх к неподвижному вращательному шарниру кривошипа, у стержня гипотенузы клемма направлена вниз по уклону, а 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.



 

Похожие патенты:
Наверх