Кривошипно-кулисный механизм с шатуном и двумя ползунами
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 кривошипно-кулисный 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.101, задания 226 - 230), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, состоящий из кривошипа, направленного вниз с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на кулисе, направленной вверх с левым уклоном и связанной с неподвижным вращательным шарниром, за которым кулиса продолжается в виде прямолинейного стержня, направленного вверх с тем же уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся левее шатуна и ниже основного механизма, а их ось симметрии проходит вертикально на расстоянии от неподвижного вращательного шарнира, которым кулиса связана со станиной, равном длине кривошипа, который равен 0,25 м, длина участка, расположенного за неподвижным вращательным шарниром кулисы, равна 0,4 м, расстояние между двумя неподвижными вращательными шарнирами равно 0,6 м, длина шатуна равна 0,7 м.
Основной недостаток известного кривошипно-кулисного 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, а также неудобство исследования движения ползуна, расположенного ниже основного механизма.
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 и удобства регулирования и экспериментального исследования скоростей и сил от их размеров.
Технический результат достигается тем, что в кривошипно-кулисном механизме с шатуном и двумя ползунами, состоящем из кривошипа, направленного вниз с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на кулисе, направленной вверх с левым уклоном и связанной с неподвижным вращательным шарниром, за которым кулиса продолжается в виде прямолинейного стержня, направленного вверх с тем же уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся ниже шатуна, 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 горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и вертикальные направляющие второго 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 кривошипно-кулисного механизма позволило изменять размеры его звеньев и положения 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 кривошипно-кулисного механизма.
Кривошипно-кулисный механизм с шатуном и двумя ползунами, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, d, состоит из кривошипа АО1, направленного вниз с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном 1. Первый ползун расположен на кулисе BCD, направленной вверх с левым уклоном и связанной с неподвижным вращательным шарниром С. За неподвижным вращательным шарниром С кулиса продолжается в виде прямолинейного стержня CD, направленного вверх с тем же уклоном и шарнирно связанного с шатуном DE, направленным вниз с левым уклоном. Шатун другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном 2, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся ниже шатуна. Ось симметрии вертикальных направляющих второго ползуна проходит вертикально на расстоянии от неподвижного вращательного шарнира С, которым кулиса связана со станиной, равном длине кривошипа AO1 , составляющим 0,25 м. Длина участка, расположенного за неподвижным вращательным шарниром С кулисы, равна 0,4 м. Расстояние между двумя неподвижными вращательными шарнирами O1 и С равно 0,6 м. Длина шатуна равна 0,7 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.
Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров О1 и С и вертикальные 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, D, Е. 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.
Кривошипно-кулисный механизм с шатуном и двумя ползунами, состоящий из кривошипа, направленного вниз с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на кулисе, направленной вверх с левым уклоном и связанной с неподвижным вращательным шарниром, за которым кулиса продолжается в виде прямолинейного стержня, направленного вверх с тем же уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся ниже шатуна, 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 горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и вертикальные направляющие второго 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.
