RU146037U1 - Учебное пособие по теоретической механике - Google Patents

Abstract

Учебное пособие по теоретической механике, выполненное в виде зигзагообразной составной конструкции, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° против хода часовой стрелки, левый конец горизонтального участка которого связан с неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции представляет собой также Г-образный стержень, повернутый на 180° относительно его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основаниями неподвижных вращательных шарниров левой и правой частей составной конструкции являются горизонтальные площадки, отличающееся тем, что все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных участках стержней - вниз, причем одна из горизонтальных площадок выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

Description

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может найти применение в учебных лабораториях но теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известно учебное пособие по теоретической механике, выполненное в виде зигзагообразной составной конструкции с приложенными к ней внешними силами и моментами (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 261, рис. 178, вар. 28), состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, левая часть конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° против хода часовой стрелки, левый конец горизонтального участка которого связан с неподвижным вращательным шарниром, правая часть конструкции представляет собой также Г-образный стержень, повернутый на 180° относительно его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основаниями неподвижных вращательных шарниров левой и правой частей конструкции являются горизонтальные площадки.

Основным недостатком известного учебного пособия по теоретической механике, выполненного в виде зигзагообразной составной конструкции, является ограниченные возможности по проведению учебных исследований, как теоретических, так и экспериментальных, по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей составной конструкции от линейных размеров стержней, так как она имеет постоянные размеры стержней (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры стержней.

Задачей полезной модели является расширение возможности по проведению учебных исследований, как теоретических, так и экспериментальных, по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей составной конструкции учебного пособия по теоретической механике от линейных размеров стержней.

Техническим результатом, достигаемым настоящей полезной моделью, является возможность изменения линейных размеров стержней составной конструкции учебного пособия по теоретической механике.

Технический результат достигается тем, что в учебном пособии по теоретической механике, выполненном в виде зигзагообразной составной конструкции, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° против хода часовой стрелки, левый конец горизонтального участка которого связан с неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции представляет собой также Г-образный стержень, повернутый на 180° относительно его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основаниями неподвижных вращательных шарниров левой и правой частей составной конструкции являются горизонтальные площадки, согласно нашему предложению, все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных участках стержней - вниз, причем одна из горизонтальных площадок выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

Такое исполнение составной конструкции учебного пособия по теоретической механике позволило изменять размеры стержней и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней и их частей как теоретически, так и экспериментально.

На фиг. представлена схема предлагаемого учебного пособия по теоретической механике.

Учебное пособие по теоретической механике выполнено в виде зигзагообразной составной конструкции, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром.

Левая часть зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике состоит из Г-образного стержня ADC, повернутого на 180° против хода часовой стрелки, левый конец горизонтального участка AD которого связан с неподвижным вращательным шарниром A.

Правая часть зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике представляет собой также Г-образный стержень CEB, повернутый на 180° относительно его вертикального участка BE, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром B.

Основаниями неподвижных вращательных шарниров левой и правой частей зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике являются горизонтальные площадки.

Все стержни и их участки левой и правой частей зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных участках стержней - вниз. Например, вертикальный участок BE стержня правой части конструкции имеет наружный стержень 1 и клемму 2.

Одна из площадок, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров, например, левой части зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике, выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей 3, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 4 станины и жесткого закрепления той и другой в нужном положении.

Учебное пособие по теоретической механике работает следующим образом.

Силы, приложенные к зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике, образуют плоскую произвольную систему сил, находящуюся в равновесии. Для определения реакций опор (связей) и сил взаимодействия левой и правой частей зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил.

Она заключается в следующем: для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраическая сумма проекций действующих сил на каждую из координатных осей и алгебраическая сумма моментов относительно любого центра, лежащего в той же плоскости, должны быть равны нулю (∑F_kx=0, ∑F_ky=0, ).

Если вычислять реакции опор и силы взаимодействия двух частей зигзагообразной составной конструкции учебного пособия по теоретической механике при постоянных размерах стержней прототипа, то получают их значения постоянными. В предложенном учебном пособии по теоретической механике все части стержней выполнены телескопическими с клеммами на концах с возможностью изменения их размеров, но при сохранении действующих сил и моментов первые два условия равновесия при разных размерах стержней (∑F_kx=0, ∑F_ky=0) будут давать в обоих случаях один и тот же результат. И только третье условие равновесия () при изменении длины стержней ступенчато и закреплении их с помощью клемм позволяет находить зависимости реакций опор и сил взаимодействия двух частей (ADC и CEB) от размеров стержней.

Если увеличивать длину телескопических соединений, например, расположенного выше точки B, то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P₁ до точки B. Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P₁ до точки B. Одновременно будет изменяться и размер плеча силы P₂ относительно точки B, относительно которой при решении задачи следует составлять уравнение равновесия моментов сил, приложенных ко всей конструкции учебного пособия по теоретической механике (). Увеличение размеров плеч сил будет наблюдаться и при изменении размеров остальных телескопических соединений. Следовательно, перед студентами (обучающимися) можно ставить несколько учебно-исследовательских задач.

Конструкция учебного пособия по теоретической механике позволяет, при наличии соответствующих датчиков, определять реакции опор и экспериментально, сравнивая результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена. Предложенное учебное пособие по теоретической механике позволяет изменять размеры стержней и организовывать учебно-исследовательскую работу студентов младших курсов (1-го и 2-го), значительно улучшая их инженерную подготовку.

Claims (1)

1. Учебное пособие по теоретической механике, выполненное в виде зигзагообразной составной конструкции, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° против хода часовой стрелки, левый конец горизонтального участка которого связан с неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции представляет собой также Г-образный стержень, повернутый на 180° относительно его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основаниями неподвижных вращательных шарниров левой и правой частей составной конструкции являются горизонтальные площадки, отличающееся тем, что все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных участках стержней - вниз, причем одна из горизонтальных площадок выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.