RU122729U1 - Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя горизонтальными ползунами - Google Patents

Abstract

Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя горизонтальными ползунами, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый шатун своей серединой шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с третьим шатуном, направленным вниз с правым уклоном и шарнирно связанным со вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, второй шатун своей средней частью шарнирно связан с балансиром, направленным вверх с правым уклоном и связанным с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной горизонтали с осевой линией направляющих второго ползуна и на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, отличающийся тем, что все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала рычажных звеньев к их концам, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и вертикальные направляющие ползунов 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.

Description

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

Известен многозвенный шарнирно-рычажный механизм (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр.83, рис.82, вар.21), начальное положение опор которого определяется размером а, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый шатун своей серединой шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с третьим шатуном, направленным вниз с правым уклоном и шарнирно связанным со вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, второй шатун своей средней частью шарнирно связан с балансиром, направленным вверх с правым уклоном и связанным с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной горизонтали с осевой линией направляющих второго ползуна.

Основной недостаток известного многозвенного шарнирно-рычажного механизма заключается в том, что он имеет постоянные размеры рычажных 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 рычажные 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 шарнирно-рычажном механизме с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя горизонтальными ползунами, состоящем из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый шатун своей серединой шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с третьим шатуном, направленным вниз с правым уклоном и шарнирно связанным со вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, второй шатун своей средней частью шарнирно связан с балансиром, направленным вверх с правым уклоном и связанным с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной горизонтали с осевой линией направляющих второго ползуна и на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, согласно нашему предложению, все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала рычажных звеньев к их концам, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и вертикальные направляющие ползунов 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 шарнирно-рычажного механизма позволило изменять размеры его рычажных 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 схема шарнирно-рычажного механизма.

Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя горизонтальными ползунами, начальное положение опор которого определяется размером а, состоит из кривошипа АО₁, направленного вверх с правым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном АСВ, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан в точке В с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир O₁ кривошипа. Первый шатун своей серединой в точке С шарнирно связан со вторым шатуном СDЕ, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с третьим шатуном EF, направленным вниз с правым уклоном и шарнирно связанным в точ-ке F со вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих. Второй шатун своей средней частью в точке D шарнирно связан с балансиром DO₂, направленным вверх с правым уклоном и связанным с неподвижным вращательным шарниром O₂, расположенным на одной горизонтали с осевой линией направляющих второго ползуна и на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром O₁ кривошипа.

Все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала рычажных звеньев к их концам. Например, шатун EF имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную к концу звена.

Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров O₁ и O₂ и вертикальные направляющие ползунов выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 3, 4, 5, 6, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 7, 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 ω₁ - 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, Е, D, F. 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.

Claims (1)

1. Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, тремя шатунами, балансиром и двумя горизонтальными ползунами, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый шатун своей серединой шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с третьим шатуном, направленным вниз с правым уклоном и шарнирно связанным со вторым ползуном, находящимся в горизонтальных направляющих, второй шатун своей средней частью шарнирно связан с балансиром, направленным вверх с правым уклоном и связанным с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной горизонтали с осевой линией направляющих второго ползуна и на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, отличающийся тем, что все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала рычажных звеньев к их концам, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и вертикальные направляющие ползунов 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.