RU126793U1 - Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, шатуном и штоком с камнем - Google Patents

Abstract

Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, шатуном и штоком с камнем, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связан со штоком, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром и находящегося на одной горизонтали, проходящей 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 с шатуном, направленным вверх с левым уклоном и шарнирно связанным с ползуном, находящимся в прямолинейных направляющих, ось симметрии которых проходит через точку пересечения траектории конца большего катета кривошипа и общей горизонтали, проходящей через неподвижные вращательные шарниры кривошипа и камня, 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, а у штока клемма расположена в начале звена, стержни кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, также выполнены телескопическими, у стержня меньшего катета клемма направлена вниз от общего неподвижного шарнира, у стержня гипотенузы клемма направлена вверх по уклону, площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров кривошипа и камня и направляющие ползуна, выполнены с возможност

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.

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.107, задания 256 - 260), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связан со штоком, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром и находящегося на одной горизонтали, проходящей 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 с шатуном, направленным вверх с левым уклоном и шарнирно связанным с ползуном, находящимся в прямолинейных направляющих, ось симметрии которых проходит через точку пересечения траектории конца большего катета и общей горизонтали, проходящей через неподвижные вращательные шарниры кривошипа и камня, расстояние между которыми равно 1,2 м, расстояние по вертикали между шарнирами камня и ползуна, расположенных на одной вертикали, составляет 0,35 м, длина большего катета треугольника равна 0,25 м, длина меньшего катета равна 0,15 м.

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.

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.

Технический результат достигается тем, что в шарнирно-рычажном механизме с кривошипом, шатуном и штоком с камнем, состоящем из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связан со штоком, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром и находящегося на одной горизонтали, проходящей 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 с шатуном, направленным вверх с левым уклоном и шарнирно связанным с ползуном, находящимся в прямолинейных направляющих, ось симметрии которых проходит через точку пересечения траектории конца большего катета кривошипа и общей горизонтали, проходящей через неподвижные вращательные шарниры кривошипа и камня, 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, а у штока клемма расположена в начале звена, стержни кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, также выполнены телескопическими, у стержня меньшего катета клемма направлена вниз от общего неподвижного шарнира, у стержня гипотенузы клемма направлена вверх по уклону, площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров кривошипа и камня, и 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 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 принципиальная схема шарнирно-рычажного механизма.

Шарнирно-рычажный механизм с кривошипом, шатуном и штоком с камнем, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, состоит из кривошипа ADO₁. Кривошип представляет собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет АО₁ которого направлен вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связан со штоком АВ, направленным вниз с правым уклоном. Шток своим нижним концом проходит внутри камня 1 с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром С и находящегося на одной горизонтали, проходящей 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 с шатуном DE, направленным вверх с левым уклоном и шарнирно связанным с ползуном 2, находящимся в прямолинейных направляющих. Ось симметрии направляющих проходит через точку пересечения траектории конца большего катета и общей горизонтали, проходящей через неподвижные вращательные шарниры О₁ и С кривошипа и камня, расстояние между которыми равно 1,2 м. Расстояние по вертикали между шарнирами С и Е камня и ползуна, расположенных на одной вертикали, составляет 0,35 м. Длина большего катета треугольника равна 0,25 м. Длина меньшего катета равна 0,15 м.

Все рычажные звенья механизма выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными от начала звеньев к их концам. Например, кривошип AO₁ имеет наружный стержень 3 и клемму 4, расположенную на конце звена. Только у штока АВ клемма расположена в начале звена.

Стержни кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, также выполнены телескопическими.

У стержня DO₁ меньшего катета клемма направлена вниз от общего неподвижного шарнира О₁. У стержня AD гипотенузы клемма направлена вверх по уклону.

Площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров О₁ и С, соответственно кривошипа и камня, и направляющие ползуна 2 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.

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, Е, 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.

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, шатуном и штоком с камнем, состоящий из кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, больший катет которого направлен вверх с левым уклоном под углом 60° к горизонту и шарнирно связан со штоком, направленным вниз с правым уклоном, который своим нижним концом проходит внутри камня с возможностью скольжения, связанного с неподвижным вращательным шарниром и находящегося на одной горизонтали, проходящей 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 с шатуном, направленным вверх с левым уклоном и шарнирно связанным с ползуном, находящимся в прямолинейных направляющих, ось симметрии которых проходит через точку пересечения траектории конца большего катета кривошипа и общей горизонтали, проходящей через неподвижные вращательные шарниры кривошипа и камня, 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, а у штока клемма расположена в начале звена, стержни кривошипа, представляющего собой жесткий прямоугольный треугольник, также выполнены телескопическими, у стержня меньшего катета клемма направлена вниз от общего неподвижного шарнира, у стержня гипотенузы клемма направлена вверх по уклону, площадки, на которых находятся основания неподвижных вращательных шарниров кривошипа и камня и 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.

   

Images