Учебно-демонстрационная установка

Целью предлагаемой полезной модели является расширение демонстрационных возможностей при изучении плоских рычажных механизмов их структурном и кинематическом анализе.

Учебно-демонстрационная установка представляет собой плоский рычажный механизм. На основании 1, закреплена стойка 2, в которой выполнено отверстие для шарнирного крепления кривошипа 3, свободный конец которого соединен с шатуном 4, длину которого можно изменить за счет телескопического устройства. Второй конец шатуна шарнирно соединен с коромыслом 5, вторая сторона коромысла шарнирно закреплена к стойке, таким образом, создана замкнутая кинематическая цепь, в которой можно легко изменить размеры всех звеньев.

С помощью приведенной выше установки обеспечивается демонстрация работы следующих рычажных механизмов:

- кривошинно-коромыслового;

- шарнирного параллелограмма;

- двух коромыслового;

- шарнирного антипараллелограмма, а также условия непроворачиваемости звеньев рычажного механизма. 1 с.п., ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к рычажным механизмам и может быть использована в учебном процессе Вузов как демонстрационная установка работы, а также структурного и кинематического анализа различных вариантов плоских рычажных механизмов.

Известен измерительный стрелочный прибор, представляющий собой кривошипно-ползунный механизм, состоящий из стойки, ползуна, шатуна, кривошипа, стрелки и измерительной шкалы. Шатун имеет приспособление, позволяющее изменить его длину, с целью установления стрелки на нулевую отметку шкалы прибора. При этом, конструктивно шатун состоит из двух цилиндрических втулок, соединительной муфты и двух гаек (см. Прикладная механика под редакцией Осецкого В.М. Издание 2^е - М.: «Машиностроение», 1977, с.488; с.9-10, рис.1).

Недостатком известного измерительного стрелочного прибора является то, что он позволяет демонстрировать по условиям работы только один из вариантов рычажных механизмов, а именно - кривошипно-ползунный.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является плоский рычажный механизм шарнирного четырехзвенника, конструктивно состоящий из основания, кривошипа, шатуна и коромысла, предназначенного для исследования рычажного механизма и изучения движения его точек и звеньев (см. Теория механизмов и машин И.И.Артоболевский - 4^е издание - М.: Наука, 1988; с.640; с.37-38, рис.2.5)

Данный механизм имеет ограниченные возможности его использования для изучения различных вариантов рычажных механизмов, так как не может быть преобразован путем изменения длин его звеньев.

Целью предлагаемой полезной модели является расширение демонстрационных возможностей при изучении плоских рычажных механизмов их структурном и кинематическом анализе.

Поставленная цель достигается тем, что в кривошипно-коромысловом механизме, состоящем из кривошипа, шатуна, коромысла, стойки, отличающийся тем, что стойка выполнена в виде плоскости, укрепленной перпендикулярно основанию, в стойке на расстоянии равном длине коромысла от боковых сторон и ее основания выполнены симметрично относительно вертикали два отверстия, в одном из которых шарнирно укреплен кривошип, в другом шарнирно укреплено коромысло, противоположные концы кривошипа и коромысла соединены шатуном, выполненным из двух телескопически соединенных трубок с фиксатором их взаимного положения, механизм снабжен измерительными шкалами: одна из которых нанесена на стойке в месте крепления коромысла, другая - непосредственно на кривошипе, третья - на коромысле.

На фиг.1 изображен общий вид полезной модели. На основании 1 закреплена стойка 2, в которой выполнено отверстие для шарнирного крепления кривошипа 3 свободный конец которого шарнирно соединен с шатуном 4, с телескопически выполненным устройством, второй конец которого шарнирно соединен с коромыслом 5, вторая сторона которого шарнирно закреплена к стойке 2, таким образом, создана замкнутая кинематическая цепь, в которой можно легко изменить размеры всех звеньев.

На фиг.2 (а, б, в, г, д) представлены варианты различных по действию рычажных механизмов, которые можно демонстрировать, используя предполагаемую полезную модель.

Вариант а: Заданными условиями размеров звеньев полезной модели являются: а<c<d<b, при этом модель преобразуется в кривошипно-коромысловый механизм, в котором кривошип 3, будет ведущим звеном, совершая вращательное движение на угол более 360°, шатун 4, совершает плоское движение и передает, движение коромыслу 5, которое совершает вращательное движение относительно точки D на угол менее 360°.

Вариант б: Заданными условиями размеров звеньев полезной модели являются: а=с, b=d, при этом модель работает как спарник, в котором кривошип 3-ведущее звено, шатун 4, передает движение коромыслу 5, которое синхронно вращается с кривошипом 3. Таким образом, модель преобразуется в шарнирный параллелограмм.

Вариант в: Заданными условиями размеров звеньев полезной модели являются: а=с, b>d в этом случае полезная модель работает как двух коромысловый механизм, в котором ведущим может быть как кривошип 3, так и кривошип 5, при этом они совершают вращательные движения на равные углы, меньше 360°, шатун 4 - совершает поступательное движение.

Вариант г: Заданными условиями размеров звеньев полезной модели являются: а=с, b=d, при этом полезная модель работает как антипараллелограмм, ведущим является кривошип 3, имеющим вращательное движение, шатун 4 - плоское движение, а коромысло 5 имеет вращательное движение в противоположном направлении относительно кривошипа 3 на угол более 360°, что преобразует коромысло 5 во второй кривошип рычажного механизма.

Вариант д: Заданными условиями размеров звеньев модели являются: а+d+с=b, в данном варианте модель работать не будет, так как ни одно звено проворачиваться не будет.

Таким образом цель, поставленная в полезной модели, достигнута. С помощью приведенной выше установки наглядна работа следующих рычажных механизмов:

- кривошипно-коромыслового;

- шарнирного параллелограмма;

- двух коромыслового;

- шарнирного антипараллелограмма, а также условия непроворачиваемости звеньев рычажного механизма.

Шарнирный кривошипно-коромысловый механизм, состоящий из кривошипа, шатуна, коромысла, стойки, отличающийся тем, что стойка выполнена в виде плоскости, укрепленной перпендикулярно основанию, в стойке на расстоянии, равном длине коромысла от боковых сторон и ее основания, выполнены симметрично относительно вертикали два отверстия, в одном из которых шарнирно укреплен кривошип, в другом шарнирно укреплено коромысло, противоположные концы кривошипа и коромысла соединены шатуном, выполненным из двух телескопически соединенных трубок с фиксатором их взаимного положения, механизм снабжен измерительными шкалами: одна из которых нанесена на стойке в месте крепления коромысла, другая - непосредственно на кривошипе, третья - на коромысле.