Многозвенный кулисно-ползунный 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 многозвенный кулисно-ползунный механизм имеет неизменяемые длины звеньев и неизменяемые положения опор. Это не позволяет проводить исследования по выявлению зависимостей, например, величин скоростей, ускорений точек механизма и сил взаимодействия звеньев от их длины. В предложенном механизме все звенья выполнены телескопическими с клеммами на концах, а площадки, на которых расположены опоры и направляющие ползуна, 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 кулисно-ползунный механизм (Патент РФ 126788. Опубл. 10.04.2013. Бюл. 10), состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным в направляющих кулисы, направленной вверх с левым уклоном и связанной с неподвижным вращательным шарниром, которым кулиса связана со станиной, при этом за неподвижным вращательным шарниром кулиса продолжается в виде, направленного вниз с таким же уклоном, прямолинейного стержня, шарнир которого связан с шатуном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся левее шатуна, причем ось симметрии вертикальных направляющих проходит на расстоянии, равном длине прямолинейного стержня кулисы, при этом шатун с вторым ползуном расположены выше прямолинейного стержня кулисы, причем шатун направлен вверх с правым уклоном от шарнира прямолинейного стержня кулисы.

Основной недостаток известного многозвенного кулисно-ползунного 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 и удобства экспериментального исследования скоростей и сил от их размеров.

Технический результат достигается тем, что в многозвенном кулисно-ползунном механизме, состоящем из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на штоке кулисы, направленном вверх с левым уклоном и связанном с неподвижным вращательным шарниром, которым кулиса связана со станиной, при этом за неподвижным вращательным шарниром шток кулисы продолжается в виде прямолинейного стержня, направленного вниз с тем же уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вверх с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся левее шатуна и выше прямолинейного стержня штока кулисы, причем ось симметрии вертикальных направляющих проходит на расстоянии, равном длине прямолинейного стержня штока кулисы, согласно нашему предложению, все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными вниз по уклону, 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 многозвенного кулисно-ползунного механизма позволило изменять размеры 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 многозвенного кулисно-ползунного механизма.

Многозвенный кулисно-ползунный механизм, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, c, d, e, к, состоит из кривошипа O₁A, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном 1. Ползун расположен на штоке 2 кулисы, направленном вверх с левым уклоном и связанном с неподвижным вращательным шарниром O₂. За шарниром шток 2 кулисы продолжается в виде прямолинейного стержня O₂C, направленного вниз с тем же уклоном и шарнирно связанного с шатуном CD, направленным вверх с правым уклоном. Шатун CD другим своим концом в точке D шарнирно связан с ползуном 3, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся левее шатуна CD и выше прямолинейного стержня штока 2 кулисы. Ось симметрии вертикальных направляющих проходит вертикально на расстоянии c от неподвижного вращательного шарнира O₂, которым кулиса связана со станиной, равном длине прямолинейного стержня O₂C штока 2 кулисы C. Расстояние между двумя неподвижными вращательными шарнирами O ₁ и O₂ равно a. Длина шатуна CD равна e. Длина кривошипа O₁A равна к.

Все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными вниз по уклону. Например, шатун CD имеет наружный стержень 4 и клемму 5.

Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров O₁, O₂ и вертикальные направляющие ползуна 3 выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 6, 7, 8, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 9, 10, 11 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.

Многозвенный кулисно-ползунный 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 A, которая определяется по формуле

,

где ₁ - угловая скорость кривошипа;

- длина кривошипа.

При увеличенной длине кривошипа AO₁ увеличивается и величина скорости точки A. С изменением скорости точки A происходит изменение скоростей и других характерных точек механизма, например, точек B, C, D.

Изменяя ступенчато длину кривошипа AO₁ 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 AO₁, 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 как скоростей и ускорений, так и сил.

Задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.

Многозвенный кулисно-ползунный механизм, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым ползуном, расположенным на штоке кулисы, направленном вверх с левым уклоном и связанном с неподвижным вращательным шарниром, которым кулиса связана со станиной, при этом за неподвижным вращательным шарниром шток кулисы продолжается в виде прямолинейного стержня, направленного вниз с тем же уклоном и шарнирно связанного с шатуном, направленным вверх с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с вторым ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, находящихся левее шатуна и выше прямолинейного стержня штока кулисы, причем ось симметрии вертикальных направляющих проходит на расстоянии, равном длине прямолинейного стержня штока кулисы, отличающийся тем, что все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными вниз по уклону, 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.