RU126083U1

RU126083U1 - SWIVEL-LEVER MECHANISM WITH ONE COMPLEX CRANK, TWO CONNECTING RODS AND TWO SLIDERS

Info

Publication number: RU126083U1
Application number: RU2012137823/11U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Маркин; Олег Юрьевич Маркин; Диана Руслановна Хамзина; Константин Олегович Маркин; Антон Сергеевич Кругликов; Елизавета Владимировна Штыкова
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2013-03-20

Abstract

Шарнирно-рычажный механизм с одним сложным кривошипом, двумя шатунами и двумя ползунами, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, меньший катет кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан со вторым ползуном, находящимся в криволинейных направляющих, расположенных над направляющими первого ползуна, длина шатунов одинакова, радиус кривизны траектории второго ползуна равен половине длины шатуна и находится на вертикали, проходящей через вращательный шарнир первого ползуна, а центр кривизны расположен ниже общей горизонтали на расстоянии, равном 0,2 длины шатуна, длина большего катета треугольника равна четверти длины шатуна, длина меньшего катета находится между одной шестой и одной седьмой частями длины шатуна, отличающийся тем, что все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, стороны жесткого треугольника также выполнены телескопическими, у стержней меньшего катета и гипотенузы клеммы направлены An articulated lever mechanism with one complex crank, two connecting rods and two sliders, consisting of a crank, which is a rigid rectangular triangle, the larger leg of which is directed upward with a left slope and pivotally connected to the first connecting rod directed downward with a right slope, which has its lower end pivotally connected to a slider located in horizontal guides located to the right of the connecting rod, the axis of symmetry of which passes through a fixed rotary hinge with which the crank is connected to the bed, smaller the crank leg connected with a fixed rotary hinge and directed downward with a right slope is pivotally connected to a second connecting rod directed upward with a left slope, which is pivotally connected with its second end to a second slider located in curved guides located above the guides of the first slider, the length of the connecting rods the same, the radius of curvature of the trajectory of the second slider is equal to half the length of the connecting rod and is located on the vertical passing through the rotational hinge of the first slider, and the center of curvature is located below horizontal at a distance equal to 0.2 of the length of the connecting rod, the length of the larger leg of the triangle is a quarter of the length of the connecting rod, the length of the smaller leg is between one sixth and one seventh of the length of the connecting rod, characterized in that all the lever links of the mechanism are made telescopic, the outer rods of each telescopic the connections are made with terminals at the ends directed from the beginning of the links to their ends, the sides of the rigid triangle are also made telescopic, at the rods of the smaller leg and hypotenuse, the terminals are directed

Description

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике, по теории механизмов и машин и другим общетехническим дисциплинам технических вузов, техникумов и технических училищ.The utility model relates to laboratory equipment and can be applied in educational laboratories in theoretical and applied mechanics, in the theory of mechanisms and machines, and in other general technical disciplines of technical universities, technical schools and technical schools.

Известен многозвенный шарнирно-рычажный механизм (Анализ и синтез плоских механизмов /Маркин Ю.С., Наумов Л.Г., Маркин О.Ю. и др./ Под редакцией д. т. н., профессора Маркина Ю.С. - Казань, Татарское кн. изд-во, 2003, стр.70, задания 71-75), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, R, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, меньший катет кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан со вторым ползуном, находящимся в криволинейных направляющих, расположенных над направляющими первого ползуна, длина шатунов одинакова, радиус кривизны траектории второго ползуна равен половине длины шатуна и находится на вертикали, проходящей через вращательный шарнир первого ползуна, а центр кривизны расположен ниже общей горизонтали на расстоянии, равном 0,2 длины шатуна, длина большего катета треугольника равна четверти длины шатуна, длина меньшего катета находится между одной шестой и одной седьмой частями длины шатуна.Known multi-link articulated lever mechanism (Analysis and synthesis of flat mechanisms / Markin Yu.S., Naumov L.G., Markin O.Yu. et al. / Edited by Doctor of Technical Sciences, Professor Markin Yu.S. - Kazan, Tatar Publishing House, 2003, p. 70, assignments 71-75), the initial position of the supports and the lengths of the links of which are determined by the corresponding dimensions a , b, c, R, consisting of a crank, which is a rigid rectangular triangle, larger the leg of which is directed upward with a left deviation and pivotally connected to the first connecting rod directed downward with a right deviation, which its m the lower end is pivotally connected to a slider located in horizontal guides located to the right of the connecting rod, the axis of symmetry of which passes through a fixed rotary hinge, with which the crank is connected to the bed, the smaller crank leg connected to the fixed rotary hinge and directed downward with a right slope, is pivotally connected with a second connecting rod directed upward with a left slope, which with its other end is pivotally connected to a second slide located in curved guides located above the guides mi of the first slider, the length of the connecting rods is the same, the radius of curvature of the trajectory of the second slider is equal to half the length of the connecting rod and is located on the vertical passing through the rotational hinge of the first slider, and the center of curvature is located below the general horizontal at a distance equal to 0.2 of the length of the connecting rod, the length of the larger leg of the triangle equal to a quarter of the length of the connecting rod, the length of the smaller leg is between one sixth and one seventh of the length of the connecting rod.

Основной недостаток известного многозвенного шарнирно-рычажного механизма заключается в том, что он имеет постоянные размеры 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.The main disadvantage of the known multi-link articulated linkage mechanism is that it has constant link sizes and a constant position of supports that do not allow research to find the dependencies, for example, the velocities and accelerations of characteristic points of the mechanism on the dimensions of its links, the magnitudes of the forces of interaction of its links on their size.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы сделать 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.The problem the utility model aims to solve is to make the links of the mechanism variable in length with a corresponding change in the position of their supports so that studies can be made to identify the dependences of the speeds and accelerations of characteristic points of the mechanism on the sizes of the links and their position supports, as well as the dependences of the magnitude of the interaction forces on the size of the links.

Технический результат достигается тем, что в шарнирно-рычажном механизме с одним сложным кривошипом, двумя шатунами и двумя ползунами, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с первым шатуном, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом шарнирно связан с ползуном, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир, которым кривошип связан со станиной, меньший катет кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со вторым шатуном, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом шарнирно связан со вторым ползуном, находящимся в криволинейных направляющих, расположенных над направляющими первого ползуна, длина шатунов одинакова, радиус кривизны траектории второго ползуна равен половине длины шатуна и находится на вертикали, проходящей через вращательный шарнир первого ползуна, а центр кривизны расположен ниже общей горизонтали на расстоянии, равном 0,2 длины шатуна, длина большего катета треугольника равна четверти длины шатуна, длина меньшего катета находится между одной шестой и одной седьмой частями длины шатуна, согласно нашему предложению, все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам, стороны жесткого треугольника также выполнены телескопическими, у стержней меньшего катета и гипотенузы клеммы направлены вниз к общему шарниру, у стержня большего катета клемма направлена также вниз к неподвижному шарниру, а площадка, на которой находится основание неподвижного вращательного шарнира кривошипа, и 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.The technical result is achieved by the fact that in the articulated lever mechanism with one complex crank, two connecting rods and two sliders, consisting of a crank, which is a rigid right triangle, the larger leg of which is directed upward with a left slope and pivotally connected to the first connecting rod directed downward the right slope, which with its lower end is pivotally connected to a slider located in horizontal guides located to the right of the connecting rod, the axis of symmetry of which passes through the fixed rotary hinge with which the crank is connected to the bed, the smaller crank leg connected to the fixed rotary hinge and directed downward with the right slope is pivotally connected to the second connecting rod, directed upward with the left slope, which is pivotally connected with the other end to the second slider located in curved guides, located above the guides of the first slider, the length of the connecting rods is the same, the radius of curvature of the trajectory of the second slider is equal to half the length of the connecting rod and is located on the vertical passing through the rotational hinge of the first about the slider, and the center of curvature is located below the general horizontal at a distance equal to 0.2 of the length of the connecting rod, the length of the larger leg of the triangle is a quarter of the length of the connecting rod, the length of the smaller leg is between one sixth and one seventh of the length of the connecting rod, according to our proposal, all link links the mechanisms are made telescopic, the outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends directed from the beginning of the links to their ends, the sides of the rigid triangle are also made telescopic, at of the smaller leg and hypotenuse, the terminals are directed downward to the common hinge, at the terminal of the larger leg, the terminal is also directed downward to the fixed hinge, and the platform on which the base of the fixed rotary hinge of the crank is located, and the slide guides are movable along vertical guides that are fixed to bed with the ability to move them along horizontal guides and rigid fastening, and those and others to the guides.

Такое исполнение шарнирно-рычажного механизма позволило изменять размеры его 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.Such a design of the articulated-lever mechanism made it possible to change the sizes of its links and the positions of their supports and to investigate the dependence, for example, of the speeds and accelerations of the characteristic points of the mechanism, as well as other characteristics, for example, power, on the sizes of the links and the position of their supports.

На фиг. представлена принципиальная схема шарнирно-рычажного механизма.In FIG. presents a schematic diagram of a linkage mechanism.

Шарнирно-рычажный механизм с одним сложным кривошипом, двумя шатунами и двумя ползунами, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, с, R, состоит из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник ADO₁, больший катет AO₁ которого направлен вверх с левым уклоном и шарнирно связан с первым шатуном АВ. Шатун направлен вниз с правым уклоном и своим нижним концом в точке В шарнирно связан с ползуном 1, расположенным в горизонтальных направляющих, находящихся правее шатуна, ось симметрии которых проходит через неподвижный вращательный шарнир О₁, которым кривошип связан со станиной. Меньший катет DO₁ кривошипа, связанный с неподвижным вращательным шарниром О₁ и направленный вниз с правым уклоном, шарнирно связан со вторым шатуном DC, направленным вверх с левым уклоном, который другим своим концом в точке С шарнирно связан со вторым ползуном 2. Ползун находится в криволинейных направляющих, расположенных над направляющими первого ползуна. Длина шатунов одинакова. Радиус R кривизны траектории шарнира С второго ползуна равен половине длины шатуна и находится на вертикали, проходящей через вращательный шарнир первого ползуна. Центр О кривизны расположен ниже общей горизонтали O₁B на расстоянии, равном 0,2 длины шатуна. Длина большего катета AO₁ треугольника равна четверти длины шатуна. Длина меньшего катета DO₁ находится между одной шестой и одной седьмой частями длины шатуна. Все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам. Например, шатун DC имеет наружный стержень 3 и клемму 4, расположенную на конце звена. Стороны жесткого треугольника также выполнены телескопическими. У стержней меньшего катета DO₁ и гипотенузы AD клеммы направлены вниз к общему шарниру D. У стержня большего катета AO₁ клемма направлена также вниз к неподвижному шарниру О₁. Площадка, на которой находится основание неподвижного вращательного шарнира О₁ кривошипа, и направляющие ползунов выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 5, 6, 7, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 8, 9, 10 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.The hinged-lever mechanism with one complex crank, two connecting rods and two sliders, the initial position of the supports and link lengths of which are determined by the corresponding dimensions a , b, c, R, consists of a crank, which is a rigid right triangle ADO ₁ , whose larger leg AO ₁ is directed upward with a left slope and pivotally connected to the first connecting rod AB. The connecting rod is directed downward with a right slope and its lower end at point B is pivotally connected to a slider 1 located in horizontal guides located to the right of the connecting rod, the axis of symmetry of which passes through a fixed rotary hinge О ₁ , with which the crank is connected to the bed. The smaller crank leg DO ₁ , connected to the fixed rotary hinge О ₁ and directed downward with a right slope, is pivotally connected to the second DC connecting rod, directed upward with a left slope, which is pivotally connected to the second slider 2 with its other end at point C. curved guides located above the guides of the first slider. The length of the connecting rods is the same. The radius R of curvature of the trajectory of the hinge C of the second slider is equal to half the length of the connecting rod and is located on the vertical passing through the rotational hinge of the first slider. The center of curvature O is located below the general horizontal O ₁ B at a distance equal to 0.2 of the length of the connecting rod. The length of the larger leg AO _{1 of the} triangle is a quarter of the length of the connecting rod. The length of the smaller leg DO ₁ is between one sixth and one seventh of the length of the connecting rod. All lever links of the mechanism are made telescopic. The outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends directed from the beginning of the links to their ends. For example, the DC connecting rod has an outer rod 3 and a terminal 4 located at the end of the link. The sides of the rigid triangle are also telescopic. At the rods of the smaller leg, DO ₁ and the hypotenuse AD, the terminals are directed downward to the common hinge D. At the rod of the larger leg, AO _{1, the} terminal is also directed downward to the fixed hinge O ₁ . The platform on which the base of the fixed rotary hinge O _{1 of the} crank is located, and the slide guides are arranged to move along the vertical guides 5, 6, 7, respectively, which are fixed to the bed with the ability to move them along the horizontal guides 8, 9, 10, and rigid fixation and those and others to the guides.

Шарнирно-рычажный механизм работает следующим образом.The hinged-lever mechanism operates as follows.

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:For example, change the length of the crank AO ₁ . To do this, weaken the tightening of the threaded fasteners of the terminal, push the inner rod out of the outer and set the desired crank length, and then rigidly connect the rods with the terminal by tightening the threaded fasteners. In this case, the speed of point A changes, which is determined by the formula:

,

где ω₁ - угловая скорость кривошипа;

- длина кривошипа.where ω ₁ is the angular velocity of the crank;

- the length of the crank.

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, D. 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.With an increased length of the crank, the speed of point A also increases. With a change in the speed of point A, the speeds and other characteristic points of the mechanism change, for example, points B, C, D. By changing the length of the crank in steps and determining the speeds of the characteristic points of the mechanism, one can reveal the dependence of the speeds points on the length of the crank. Similarly, it is possible to determine the dependences and values of the accelerations of characteristic points on the length of the crank, as well as the forces of interaction of the links of the mechanism, known methods of theoretical mechanics and theory of mechanisms and machines. It should be said that it is possible to determine the speeds and accelerations not only of the characteristic points of the mechanism, but also of any other points belonging to the links of the mechanism in question.

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.By analogy, you can resize other links and identify the necessary dependencies. Experience shows that the proposed mechanism has enormous opportunities in the implementation of various combinations in changing the lengths of the links, and students have wide opportunities for conducting educational and research work.

Задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.The task posed to the utility model is fully completed.

Claims

An articulated lever mechanism with one complex crank, two connecting rods and two sliders, consisting of a crank, which is a rigid rectangular triangle, the larger leg of which is directed upward with a left slope and pivotally connected to the first connecting rod directed downward with a right slope, which has its lower end pivotally connected to a slider located in horizontal guides located to the right of the connecting rod, the axis of symmetry of which passes through a fixed rotary hinge, with which the crank is connected to the bed, smaller the crank leg connected with a fixed rotary hinge and directed downward with a right slope is pivotally connected to a second connecting rod directed upward with a left slope, which is pivotally connected with its second end to a second slider located in curved guides located above the guides of the first slider, the length of the connecting rods the same, the radius of curvature of the trajectory of the second slider is equal to half the length of the connecting rod and is located on the vertical passing through the rotational hinge of the first slider, and the center of curvature is located below horizontal at a distance equal to 0.2 of the length of the connecting rod, the length of the larger leg of the triangle is a quarter of the length of the connecting rod, the length of the smaller leg is between one sixth and one seventh of the length of the connecting rod, characterized in that all the lever links of the mechanism are made telescopic, the outer rods of each telescopic the connections are made with terminals at the ends directed from the beginning of the links to their ends, the sides of the rigid triangle are also made telescopic, at the rods of the smaller leg and hypotenuse, the terminals are directed down to the common hinge, at the rod of the larger leg, the terminal is also directed down to the fixed hinge, and the platform on which the base of the fixed rotary hinge of the crank is located, and the slide guides are movable along vertical guides that are fixed to the frame with the possibility of moving them along horizontal guides and hard fastening, and those and others to the guides.