RU123091U1 - Шарнирно-рычажный механизм с одним кривошипом, двумя шатунами, балансиром и вертикальным ползуном - Google Patents

Abstract

Шарнирно-рычажный механизм с одним кривошипом, двумя шатунами, балансиром и вертикальным ползуном, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который шарнирно связан с дальней от кривошипа вершиной основания жесткого равнобедренного треугольника-балансира, равные стороны которого исходят из неподвижного вращательного шарнира, находящегося на одной горизонтали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, которым он связан со станиной, обе равные стороны балансира имеют правые уклоны, с верхней вершиной при основании равнобедренного треугольника, направленной вверх, шарнирно связан второй шатун, направленный вверх с правым уклоном, другой конец которого связан с ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, вертикальная ось симметрии которых проходит сверху вниз 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, стороны жесткого балансира также выполнены телескопическими, у стержня основания треугольника клемма направлена вниз по уклону, у нижнего ребра - вверх по уклону, у верхнего ребра - вниз по уклону, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и вертикальные направляющие ползуна выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальны

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. 17), начальное положение опор которого определяется размером а, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который шарнирно связан с дальней от кривошипа вершиной основания жесткого равнобедренного треугольника-балансира, равные стороны которого исходят из неподвижного вращательного шарнира, находящегося на одной горизонтали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, которым он связан со станиной, обе равные стороны балансира имеют правые уклоны, с верхней вершиной при основании равнобедренного треугольника, направленной вверх, шарнирно связан второй шатун, направленный вверх с правым уклоном, другой конец которого связан с ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, вертикальная ось симметрии которых проходит сверху вниз 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 одним кривошипом, двумя шатунами, балансиром и вертикальным ползуном, состоящем из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который шарнирно связан с дальней от кривошипа вершиной основания жесткого равнобедренного треугольника-балансира, равные стороны которого исходят из неподвижного вращательного шарнира, находящегося на одной горизонтали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, которым он связан со станиной, обе равные стороны балансира имеют правые уклоны, с верхней вершиной при основании равнобедренного треугольника, направленной вверх, шарнирно связан второй шатун, направленный вверх с правым уклоном, другой конец которого связан с ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, вертикальная ось симметрии которых проходит сверху вниз 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, стороны жесткого балансира также выполнены телескопическими, у стержня основания треугольника клемма направлена вниз по уклону, у нижнего ребра - вверх по уклону, у верхнего ребра - вниз по уклону, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров и вертикальные 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 одним кривошипом, двумя шатунами, балансиром и вертикальным ползуном, начальное положение опор которого определяется размером а, состоит из кривошипа AO₁ направленного вверх с правым уклоном. Он шарнирно связан с первым шатуном АВ, направленным вниз с левым уклоном, который шарнирно связан с дальней от кривошипа вершиной В основания жесткого равнобедренного треугольника-балансира O₂ВС. Равные стороны треугольника O₂В и O₂С исходят из неподвижного вращательного шарнира O₂, находящегося на одной горизонтали с неподвижным вращательным шарниром О₁ кривошипа, которым он связан со станиной. Обе равные стороны балансира имеют правые уклоны. С верхней вершиной С при основании равнобедренного треугольника, направленной вверх, шарнирно связан второй шатун CD, направленный вверх с правым уклоном, другой конец которого связан с ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, вертикальная ось симметрии которых проходит сверху вниз через неподвижный вращательный шарнир О₁ 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, шатун АВ имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную к концу звена, к точке В. Стороны жесткого балансира также выполнены телескопическими. У стержня основания ВС треугольника клемма направлена вниз по уклону к точке В. У нижнего ребра ВО₂ - вверх по уклону к точке O₂. У верхнего ребра СО₂ - вниз по уклону к точке С.Горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров О₁, О₂ и вертикальные направляющие ползуна D 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.

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 одним кривошипом, двумя шатунами, балансиром и вертикальным ползуном, состоящий из кривошипа, направленного вверх с правым уклоном, шарнирно связанного с первым шатуном, направленным вниз с левым уклоном, который шарнирно связан с дальней от кривошипа вершиной основания жесткого равнобедренного треугольника-балансира, равные стороны которого исходят из неподвижного вращательного шарнира, находящегося на одной горизонтали с неподвижным вращательным шарниром кривошипа, которым он связан со станиной, обе равные стороны балансира имеют правые уклоны, с верхней вершиной при основании равнобедренного треугольника, направленной вверх, шарнирно связан второй шатун, направленный вверх с правым уклоном, другой конец которого связан с ползуном, расположенным в вертикальных направляющих, вертикальная ось симметрии которых проходит сверху вниз 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, стороны жесткого балансира также выполнены телескопическими, у стержня основания треугольника клемма направлена вниз по уклону, у нижнего ребра - вверх по уклону, у верхнего ребра - вниз по уклону, а горизонтальные площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров, и вертикальные 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.