RU122733U1 - 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 левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, другой конец которого шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся справа от неподвижного вращательного шарнира балансира, а их горизонтальная ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый ползун также шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с нижним ответвлением балансира, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другое ответвление балансира, направленное вверх с левым уклоном под углом 90° к его нижнему ответвлению, шарнирно связано с третьим шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан со вторым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир балансира, 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, у ответвлений балансира клеммы направлены к неподвижному вращательному шарниру балансира, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и горизонтальные направляю�

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.19), начальное положение опор которого определяется размерами а, b, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, другой конец которого шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся справа от неподвижного вращательного шарнира балансира, а их горизонтальная ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый ползун также шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с нижним ответвлением балансира, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другое ответвление балансира, направленное вверх с левым уклоном под углом 90° к его нижнему ответвлению, шарнирно связано с третьим шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан со вторым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир балансира.

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 левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, другой конец которого шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся справа от неподвижного вращательного шарнира балансира, а их горизонтальная ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый ползун также шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с нижним ответвлением балансира, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другое ответвление балансира, направленное вверх с левым уклоном под углом 90° к его нижнему ответвлению, шарнирно связано с третьим шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан со вторым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир балансира, 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, у ответвлений балансира клеммы направлены к неподвижному вращательному шарниру балансира, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и горизонтальные направляющие 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 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 размерами а, b, состоит из кривошипа АО₁, направленного вверх с левым уклоном и шарнирно связанного с первым шатуном АВ, другой конец которого шарнирно связан с первым ползуном в точке В, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся справа от неподвижного вращательного шарнира балансира, а их горизонтальная ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир О₁ кривошипа. Первый ползун также шарнирно связан со вторым шатуном ВС, направленным вверх с правым уклоном, другой конец которого в точке С шарнирно связан с нижним ответвлением балансира СO₂, направленным вниз с правым уклоном. Другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром О₂, расположенным выше и правее неподвижного вращательного шарнира О₁, которым кривошип связан со станиной. Другое ответвление DO₂ балансира, направленное вверх с левым уклоном под углом 90° к его нижнему ответвлению, шарнирно связано с третьим шатуном DE, направленным вниз с левым уклоном. Другой конец шатуна шарнирно связан в точке Е со вторым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир O₂ балансира. 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, первый шатун АВ имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную к концу звена. У ответвлений балансира клеммы направлены к неподвижному вращательному шарниру О₂ балансира. Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров О₁, О₂ и горизонтальные 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 АО₁. 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 левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, другой конец которого шарнирно связан с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся справа от неподвижного вращательного шарнира балансира, а их горизонтальная ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир кривошипа, первый ползун также шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с нижним ответвлением балансира, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другое ответвление балансира, направленное вверх с левым уклоном под углом 90° к его нижнему ответвлению, шарнирно связано с третьим шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан со вторым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир балансира, 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, у ответвлений балансира клеммы направлены к неподвижному вращательному шарниру балансира, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и горизонтальные направляющие 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.