Устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей кривошипно-ползунного механизма

 

Изобретение относится к учебным приборам и наглядным пособиям по теоретической механике и его использование позволит повысить качество изучения основ кинематики студентами вузов и техникумов. Цель изобретения - повышение наглядности за счет однозначного показа положения мгновенного центра скоростей (МЦС) кривошипно-ползунного механизма (КПМ) или его отсутствия на приборе, если этот центр находится за пределами его демонстрационных возможностей. Прибор состоит из основания I, модели КПМ и двух дисков 2 и 3, центры которых совпадают с осью вращения кривошипа (К), один из которых неподвижен и снабжен двумя прорезями 6 и 7, совпадающими с неподвижными центроидами, а другой жестко связан с К и снабжен радиальными прорезями 8 и 9, расположенными вдоль К по обе стороны от его оси вращения , при этом имеется устройство для поочередного перекрытия одной из прорезей неподвижного диска. Принцип действия прибора основан на получении светящейся точки на пересечении двух прорезей: неподвижной и подвижной, указывающей местоположение МЦС шатуна на не ;отором р диапазоне вращения К, ограниченном циаметрами дисков. Отсутствие светящейся точки на приборе показывает, что МЦС находится за пределами дисков. Чем больше диаметр дисков при неизменных размерах модели КПМ, тем больше демонстрационные возможности прибора, т. е. прибор показывает мгновенный центр на большем диапазоне углов поворота К. i з. п. ф-лы. 3 ил. 20 ;О «1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g 4 G 09 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3987635/28-12 (22) 11.12.85 (46) 30.06.87. Бюл. № 24 (71) Усть-Каменогорский строительно-дорожный институт и Специальное конструкторское бюро по подземному самоходному горному оборудованию. (72) П. Ф. Дейнеко и П. P. Синдеев (53) 371.66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 871180, кл. G 09 В 23/10, 25.12.79. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ МГНОВЕННОГО

ЦЕНТРА СКОРОСТЕЙ КРИВОШИПНОПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА (57) Изобретение относится к учебным приборам и наглядным пособиям по теоретической механике и его использование позволит повысить качество изучения основ кинематики студентами вузов и техникумов.

Цель изобретения — повышение наглядности за счет однозначного показа положения мгновенного центра скоростей (МЦС) кривошипно-ползунного механизма (КПМ) или его отсутствия на приборе, если этот центр находится за пределами его

„„SU„„1320840 А1 демонстрационных возможностей. Прибор состоит из основания 1, модели КПМ и двух дисков 2 и 3, центры которых совпадают с осью вращения кривошипа (К), один из которых неподвижен и снабжен двумя прорезями 6 и 7, совпадающими с неподвижными центроидами, а другой жестко связан с К и снабжен радиальными прорезями 8 и 9, расположенными вдоль К по обе стороны от его оси вращения, при этом имеется устройство для поочередного перекрытия одной из прорезей неподвижного диска. Принцип действия прибора основан на получении светящейся точки на пересечении двух прорезей: неподвижной и подвижной, указывающей местоположение МЦС шатуна на некотором диапазоне вращения К, ограниченном диаметрами дисков. Отсутствие светящейся точки на приборе показывает, что МЦС находится за пределами дисков. Чем больше диаметр дисков при неизменных размерах модели КПМ, тем больше демонстрационные возможности прибора, т. е. прибор показывает мгновенный центр на большем диапазоне углов поворота К. 1 з. и. ф-лы.

3 ил.

1320840

10

Изобретение относится к учебным устройствам по теоретической механике и может быть использовано для демонстрации положения мгновенного центра скоростей кривошипно-ползунного механизма.

Цель изобретения — повышение наглядности демонстрации положения мгновенного центра скоростей.

На фиг. 1 изображено устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей кривошипно-ползунного механизма; на фиг. 2 — то же, вид сзади; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 1.

Устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей кривошипноползунного механизма содержит установленную на основании 1 модель кривошипноползунного механизма и средство для индикации мгновенного центра скоростей, состоящее из неподвижной и подвижной пластин 2 и 3 с формирователем знака мгновенного центра скоростей при их совмещении. Обе пластины 2 и 3 выполнены в виде дисков, установленных на оси 4 вращения кривошипа 5, а формирователь знаков состоит из выполненных на неподвижной пластине 2 прорезей 6 и 7 по форме участков неподвижных центроид, радиальных прорезей 8 и 9, выполненных на подвижной пластине 3, совпадающих по направлению с направлением кривсшипа 5, и средства для поочередного перекрытия одной из прорезей 6 и 7, которое состоит из установленной за неподвижным диском 2 шторки 10 с вырезом, кромки 11 и 12 которого выполнены по форме прорезей б и 7 неподвижного диска 2 и расположены на расстоянии, равном расстоянию между его прорезями б и 7, механизма перемещения шторки 10, состоящего из направляющей 13, установленной на тыльной стороне неподвижного диска 2, расположенного в ней ползуна 14, связанного со шторкой 10, и закрепленного на оси вращения 4 эксцентрика 15, взаимодействующего со шторкой !О (фиг. 2).

Координаты точек неподвижных центроид определяются уравнениями:

x= г сОБгг+ à à — г г\гг гг; у= гг сггвгг+ Т вЂ” г sin . °,Г ).tgd, где х, у — координаты точек центроид, при этом начало координат совпадает с осью 4 вращения; г — радиус кривошипа 5; а — угол поворота кривошипа 5, отсчитываемый от его положения, совпадающего с положительным направлением оси х; — длина шатуна 16.

Так как мгновенный центр скоростей любого тела находится на пересечении двух

55 прямых, перпендикулярных направлениям векторов скоростей двух любых точек данного тела, то, взяв за основу движения конечные точки шатуна 16, можно сказать, что мгновенный центр скоростей всех его точек будет находиться на пересечении двух линий, перпендикулярных секторам скоростей выбранных точек, а именно узлов его соединения с кривошипом 5 и ползуном 17.

Первой из этих линий будет перпендикуляр, восстановленный к прорези 18 и проходящий через центр оси 19, так как эта точка всегда движется прямолинейно, т. е. ее вектор скорости направлен по оси прорези 18. Вторая линия будет продолжением оси кривошипа 5, поскольку она будет являться перпендикуляром к вектору скорости центра оси 20, который всегда направлен перпендикулярно радиусу кривошипа 5.

Устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей кривошипноползунного механизма работает следующим образом.

Устройство устанавливают лицевой частью, а именно кривошипно-ползунным механизмом, к зрителям так, чтобы сзади прибора был яркий источник света, например освещенное солнцем окно или лампочка. В этом положении вращают ось 4 вращения в любом направлении, однако кривошип 5 предпочтительно вращать против часовой стрелки, если сметреть на прибор со стороны зрителя из положения, когда кривошип с шатуном 16 располагаются в одну линию, образуя продолжение друг друга. Это соответств ует принятому отсчету углов от начала координат. что будет способствовать лучшему усвоению опыта.

В этом положении шатун 16 и кривошип 5 находятся на горизонтали, прорези 8 и 9 подвижного диска 3 также расположены горизонтально, шторка 10 находится в крайнем правом положении, вследствие чего прорезь 6 неподвижного диска 2 открыта, а прорезь 7 закрыта кромкой 12. Таким образом, благодаря прозрачности ползуна 17, на приборе может быть замечена светящаяся точка положения мгйовенного центра скоростей шатуна 16, которая находится против оси 19. В этой точке пересекается прорезь 8 подвижного диска 3 с прорезью 6 неподвижного диска 2. При вращении оси 4 в принятом направлении вращаются вместе с осью 4 кривошип 5, подвижный диск 3 и эксцентрик 15. При этом прорезь 8 смещается вверх, образуя совместно с прорезью 6 движущуюся светящуюся точку, соответствующую мгновенному центру скоростей шатуна 16, а эксцентрик 15 смещает шторку 10 влево, приближая кромку 11 к прорези 6. Дальнейшее вращение оси 4 обеспечивает перемещение светящейся точки до самого верхнего конца прорези б, после

1320840

4гие. 2

ZO m i5

Диг. J

Составитель Т. Григорян

Редактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 2663/53 Тираж 433 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чего она исчезает, так как ее видимость ограничивается демонстрационными возможностями устройства, зависящими от диаметра дисков 2 и 3. В этом положении устройства начинается перекрытие шторкой

10, а именно ее кромкой 11, прорези 6 неподвижного диска 2 и при проходе кривошипом 5 вертикального положения, когда мгновенный центр скоростей находится в бесконечности, начинает открываться прорезь 7 из-под кромки 12 шторки 10. Дальнейшее вращение оси 4 обеспечивает полное перекрытие шторкой 10 прорези 6 и полное открытие прорези 7, поэтому при пересечении прорезью 9 подвижного диска 3 нижнего конца прорези 7 неподвижного диска 2 начинается продолжение показа светящейся точки, соответствующей положению мгновенного центра скоростей шатуна 16. Продолжая вращать ось 4 в том же направлении, обеспечивают движение светящейся точки по прорези 7 до ее верхнего кон- 20 ца, после чего она снова исчезает, так как при втором прохождении кривошипа 5 через вертикаль мгновенный центр скоростей снова уходит в бесконечность. Появится эта точка снова в нижнем конце прорези 6, а затем по этой прорези дойдет до ее середины, т. е. до исходного положения, откуда начиналось движение оси 4.

Так, за один оборот оси 4 прибор покажет полный цикл движения мгновенного центра скоростей шатуна 16 в кривошипноползунном механизме в пределах его демонстрационных возможностей, ограниченных диаметров подвижного и неподвижного дисков 2 и 3.

Формула изобретения

1. Устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей кривошипно-ползунного механизма, содержащее установленную на основании модель кривошипно-ползунного механизма и средство для индикации мгновенного центра скоростей, состоящее из неподвижной и подвижной пластин с формирователем знака мгновенного центра скоростей при их совмещении, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации положения мгновенного центра скоростей, обе пластины выполнены в виде дисков, установленных на оси вращения кривошипа, а формирователь знаков состоит из выполненных на неподвижной пластине прорезей по форме участков неподвижных центроид, радиальных прорезей, выполненных на подвижной пластине, совпадающих по направлению с направлением кривошипа, и средства для поочередного перекрытия одной из прорезей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для поочередного перекрытия одной из прорезей состоит из установленной за неподвижным диском шторки с вырезом, кромки которого выполнены по форме прорезей неподвижного диска и расположены на расстоянии, равном расстоянию между его прорезями, механизма перемещения шторки, состоящего из направляющей, установленной на тыльной стороне неподвижного диска, расположенного в ней ползуна, связанного со шторкой, и закрепленного на оси вращения эксцентрика, взаимодействующего со шторкой.