Кривошипно-кулисный механизм

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 кривошипно-кулисный 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 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.110, задания 271-275), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на направляющей кулисы, направленной вниз с левым уклоном, нижний конец которой шарнирно связан с шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кулиса связана со станиной на расстоянии 0,2 м от ее конца, расположенный на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром, которым кривошип связан со станиной, расстояние между неподвижными вращательными шарнирами кривошипа и кулисы равно 0,6 м, длина шатуна равна 0,8 м, длина кривошипа - 0,25 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.

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 кривошипно-кулисном механизме, состоящем из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на направляющей кулисы, направленной вниз с левым уклоном, нижний конец которой шарнирно связан с шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кулиса связана со станиной, расположенный на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром, которым кривошип связан со станиной, 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 горизонтальные 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 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 кривошипно-кулисного механизма.

Кривошипно-кулисный механизм, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, состоит из кривошипа AO₁, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного с первым ползуном 1, расположенным на направляющей кулисы ВЕС. Кулиса направлена вниз с левым уклоном, нижний конец которой в точке С шарнирно связан с шатуном CD, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном 2, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир Е, которым кулиса связана со станиной на расстоянии 0,2 м от ее конца. Шарнир Е расположен на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром O ₁, которым кривошип связан со станиной. Расстояние между неподвижными вращательными шарнирами О₁ и Е кривошипа и кулисы равно 0,6 м. Длина шатуна равна 0,8 м. Длина кривошипа - 0,25 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 CD имеет наружный стержень 3 и клемму 4, расположенную на конце звена.

Площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров О₁ и Е, а также горизонтальные направляющие второго 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.

Кривошипно-кулисный 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.

Кривошипно-кулисный механизм, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на направляющей кулисы, направленной вниз с левым уклоном, нижний конец которой шарнирно связан с шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кулиса связана со станиной, 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 горизонтальные 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.