Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним неподвижным вращательным шарниром и двумя невесомыми стержнями

 

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ. Известная составная конструкция состоит из стержней неизменяемых размеров. Это мешает организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней. У предложенной составной конструкции стержни выполнены телескопическими с соответствующими перемещениями опор. Это позволило организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известна составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами и соответствующими размерами l 1, 2l1, 3l1. 5l1 (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 56, рис. 54, вар. 5), состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, левая часть состоит из вертикального стержня, который разделен на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю, размеры которых относятся между собой как два, четыре, два, нижний конец вертикального стержня имеет горизонтальный прилив, равный по длине размеру нижней части этого стержня, прилив шарнирно связан с горизонтальной частью Г-образного стержня средней части конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки, вертикальный стержень средней части также разделен на три части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как два, два, три, правая часть конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной части стержня, левый конец горизонтальной части этого стержня шарнирно связан с верхним концом вертикального стержня левой части конструкции, а нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на плоскости с правым уклоном, а вращательный шарнир опоры находится на горизонтали, проходящей через нижние горизонтальные стержни левой и средней частей конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня левой части связан горизонтальным невесомым стержнем с шарнирами по концам с верхним концом вертикального стержня средней части конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части конструкции связан таким же невесомым стержнем с вертикальным стержнем правой части конструкции, верхние концы нижних частей вертикальных стержней левой и средней частей конструкции связаны соответственно с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, а средней части - с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка.

Основной недостаток известной составной конструкции заключается в том, что она имеет постоянные размеры стержней (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры стержней, что не позволяет студентам (обучающимся) проводить учебные исследования как теоретические, так и экспериментальные по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от линейных размеров стержней.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержней составной конструкции можно было изменять их размеры и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от линейных размеров стержней.

Технический результат достигается тем, что в составной конструкции с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним неподвижным вращательным шарниром и двумя невесомыми стержнями, состоящей из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, который разделен на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю, размеры которых относятся между собой как два, четыре, два, нижний конец вертикального стержня имеет горизонтальный прилив, равный по длине размеру нижней части этого стержня, прилив шарнирно связан с горизонтальной частью Г-образного стержня средней части составной конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки, вертикальный стержень средней части также разделен на три части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как два, два, три, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной части стержня, левый конец горизонтальной части этого стержня шарнирно связан с верхним концом вертикального стержня левой части конструкции, причем нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на плоскости с правым уклоном, вращательный шарнир опоры находится на горизонтали, проходящей через нижние горизонтальные стержни левой и средней частей составной конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня левой части связан горизонтальным невесомым стержнем с шарнирами по концам с верхним концом вертикального стержня средней части составной конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части составной конструкции связан таким же невесомым стержнем с вертикальным стержнем правой части составной конструкции, верхние концы нижних частей вертикальных стержней левой и средней частей составной конструкции связаны соответственно с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, а средней части - с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, согласно нашему предложению, все стержни левой, средней и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз, а площадки, которые являются основаниями шарнирно-подвижных опор левой, правой частей составной конструкции и неподвижного вращательного шарнира средней части составной конструкции 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 составной конструкции позволило изменять размеры стержней и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней и их частей.

На фиг. представлена схема составной конструкции.

Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним неподвижным вращательным шарниром и двумя невесомыми стержнями с приложенными к ней внешними силами и моментами и соответствующими размерами l1 , 2l1, 3l1, 5l1, состоит из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами. Левая часть состоит из вертикального стержня CEOL, который разделен на три части: верхнюю CE, среднюю EO и нижнюю OL, размеры которых относятся между собой как два, четыре, два. Нижний конец вертикального стержня имеет горизонтальный прилив LD, равный по длине размеру нижней части OL этого стержня. Прилив LD шарнирно связан с горизонтальной частью DS Г-образного стержня средней части конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки. Вертикальный стержень KNBS средней части также разделен на три части KN, NB, BS, размеры которых относятся между собой сверху вниз как два, два, три. Правая часть конструкции состоит из Г-образного стержня CUFA, повернутого на 180° вокруг вертикальной части стержня. Левый конец горизонтальной части этого стержня в точке C шарнирно связан с верхним концом вертикального стержня левой части конструкции. Нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой A, катки которой расположены на плоскости с правым уклоном, а вращательный шарнир опоры находится на горизонтали, проходящей через нижние горизонтальные стержни LD и DS левой и средней частей конструкции. Нижний конец верхней части CE вертикального стержня левой части связан горизонтальным невесомым стержнем EK с шарнирами по концам с верхним концом K вертикального стержня KNBS средней части конструкции. Нижний конец верхней части KN вертикального стержня KNBS средней части конструкции связан таким же невесомым стержнем NF с вертикальным стержнем UFA правой части конструкции. Верхние концы нижних частей вертикальных стержней левой OL и BS средней частей конструкции связаны соответственно с шарнирно-подвижной опорой O, катки которой расположены на вертикальной площадке. Средней части с неподвижным вращательным шарниром B, основанием которого является вертикальная площадка. Все стержни левой, средней и правой частей выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз. Например, горизонтальная часть CU стержня правой части конструкции имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную влево. Площадки, которые являются основаниями шарнирно-подвижных опор левой O, правой A частей конструкции и неподвижного вращательного шарнира В средней части конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 3, 4, 5, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 6, 7, 8 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.

Составная конструкция работает следующим образом.

У прототипа стержни неизменяемых размеров. У предложенной составной конструкции стержни выполнены телескопическими с клеммами на концах. Это позволяет изменять длины стержней и закреплять их размеры с помощью клемм. Можно изменять длину любого стержня или всех сразу, или в любом другом сочетании и определять реакции опор и силы взаимодействия частей конструкции. Изменяя длины стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор и силы взаимодействия частей конструкции, можно получать зависимости реакций опор и сил взаимодействия от размеров стержней. К конструкции приложена плоская произвольная система сил. При решении задачи используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил. Она заключается в следующем: для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраическая сумма проекций действующих сил на каждую из координатных осей и алгебраическая сумма моментов относительно любого центра, лежащего в той же плоскости, должны быть равны нулю (Fkx=0, Fky=0, )

Общая методика решения подобных задач приведена в пособии, представленном выше (стр. 4-63). Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Решение задач с изменяемыми размерами стержней внедрено в учебный процесс студентов первого курса Казанского государственного энергетического университета. Студенты уже с первого курса начинают выполнять учебно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.

Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним неподвижным вращательным шарниром и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, который разделен на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю, размеры которых относятся между собой как 2:4:2, нижний конец вертикального стержня имеет горизонтальный прилив, равный по длине размеру нижней части этого стержня, прилив шарнирно связан с горизонтальной частью Г-образного стержня средней части составной конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки, вертикальный стержень средней части также разделен на три части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как 2:2:3, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной части стержня, левый конец горизонтальной части этого стержня шарнирно связан с верхним концом вертикального стержня левой части конструкции, причем нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на плоскости с правым уклоном, вращательный шарнир опоры находится на горизонтали, проходящей через нижние горизонтальные стержни левой и средней частей составной конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня левой части связан горизонтальным невесомым стержнем, с шарнирами по концам, с верхним концом вертикального стержня средней части составной конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части составной конструкции связан таким же невесомым стержнем с вертикальным стержнем правой части составной конструкции, верхние концы нижних частей вертикальных стержней левой и средней частей составной конструкции связаны соответственно с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, а средней части - с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, отличающаяся тем, что все стержни левой, средней и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз, а площадки, которые являются основаниями шарнирно-подвижных опор левой, правой частей составной конструкции и неподвижного вращательного шарнира средней части составной конструкции, 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:

Изобретение относится к области педагогики и учебному пособию для обучения учащихся черчению, содержащему совокупность расположенных по возрастанию сложности материала плоских материальных носителей с тематическими базами данных опорных, промежуточных и конечных чертежей графических построений и описание действий, которое снабжено носителями с базами для каждого из самостоятельных этапов построений в тематической базе, а каждый носитель имеет на одной стороне поле графической базы и поле описательной базы
Наверх