RU123089U1 - Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, четырьмя шатунами, двумя балансирами и двумя горизонтальными ползунами - Google Patents

Abstract

Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, четырьмя шатунами, двумя балансирами и двумя горизонтальными ползунами, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который в середине своей длины шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с первым балансиром, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другой конец первого шатуна связан шарнирно 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, второй шатун своей серединой шарнирно связан с третьим шатуном, направленным вертикально вверх, другой конец которого шарнирно связан со вторым балансиром, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше неподвижного вращательного шарнира первого балансира и находится с ним на одной вертикали, третий шатун на расстоянии одной трети длины от своего конца шарнирно связан с четвертым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, вращательный шарнир которого расположен на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, ползун расположен в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии прохо�

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.18), начальное положение опор которого определяется размерами a, b, c, d, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который в середине своей длины шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с первым балансиром, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другой конец первого шатуна связан шарнирно 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, второй шатун своей серединой шарнирно связан с третьим шатуном, направленным вертикально вверх, другой конец которого шарнирно связан со вторым балансиром, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше неподвижного вращательного шарнира первого балансира и находится с ним на одной вертикали, третий шатун на расстоянии одной трети длины от своего конца шарнирно связан с четвертым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, вращательный шарнир которого расположен на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, ползун расположен в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир второго 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, четырьмя шатунами, двумя балансирами и двумя горизонтальными ползунами, состоящем из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который в середине своей длины шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с первым балансиром, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другой конец первого шатуна связан шарнирно 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, второй шатун своей серединой шарнирно связан с третьим шатуном, направленным вертикально вверх, другой конец которого шарнирно связан со вторым балансиром, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше неподвижного вращательного шарнира первого балансира и находится с ним на одной вертикали, третий шатун на расстоянии одной трети длины от своего конца шарнирно связан с четвертым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, вращательный шарнир которого расположен на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, ползун расположен в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир второго 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, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и горизонтальные 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, четырьмя шатунами, двумя балансирами и двумя горизонтальными ползунами, начальное положение опор которого определяется размерами a, b, c, d, состоит из кривошипа AO₁, направленного вверх с левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном ACB, направленным вниз с правым уклоном, который в середине своей длины в точке C шарнирно связан со вторым шатуном CED, направленным вниз с левым уклоном. Другой конец второго шатуна в точке D шарнирно связан с первым балансиром DO₂, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого в точке O₂ связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира O₁, которым кривошип связан со станиной. Другой конец первого шатуна в точке B связан шарнирно с первым ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся справа от неподвижного вращательного шарнира O₂ балансира, а их горизонтальная ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир O₁ кривошипа. Второй шатун своей серединой шарнирно связан с третьим шатуном EIF, направленным вертикально вверх, другой конец которого в точке F шарнирно связан со вторым балансиром FO₃, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого в точке O₃ связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше неподвижного вращательного шарнира O₂ первого балансира и находится с ним на одной вертикали. Третий шатун на расстоянии одной трети длины от своего конца шарнирно связан в точке I с четвертым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, который другим своим концом в точке К шарнирно связан со вторым ползуном, вращательный шарнир которого расположен на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром O₁ кривошипа. Ползун расположен в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир O₃ второго 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, телескопический стержень DO₂, у которого внешний стержень 1 и клемма 2. Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и горизонтальные направляющие ползунов выполнены с возможностью перемещения соответственно вдоль вертикальных направляющих 3, 4, 5, 6, 7, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 8, 9, 10, 11, 12 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 A, которая определяется по формуле

,

где ω₁ - угловая скорость кривошипа; - длина кривошипа.

При увеличенной длине кривошипа увеличивается и величина скорости точки A. С изменением скорости точки A происходит изменение скоростей и других характерных точек механизма, например, точек B, C, E, 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, четырьмя шатунами, двумя балансирами и двумя горизонтальными ползунами, состоящий из кривошипа, направленного вверх с левым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который в середине своей длины шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, другой конец которого шарнирно связан с первым балансиром, направленным вверх с левым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным ниже и правее неподвижного вращательного шарнира, которым кривошип связан со станиной, другой конец первого шатуна связан шарнирно 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, второй шатун своей серединой шарнирно связан с третьим шатуном, направленным вертикально вверх, другой конец которого шарнирно связан со вторым балансиром, направленным вниз с правым уклоном, другой конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным выше неподвижного вращательного шарнира первого балансира и находится с ним на одной вертикали, третий шатун на расстоянии одной трети длины от своего конца шарнирно связан с четвертым шатуном, направленным вверх с правым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан с ползуном, вращательный шарнир которого расположен на одной вертикали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, ползун расположен в горизонтальных направляющих, а их ось симметрии проходит через неподвижный вращательный шарнир второго 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, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и горизонтальные 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.