Устройство для демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции Российский патент 2024 года по МПК G09B19/00 

Изобретение относится к области образования, к средствам обучения в качестве технического средства обучения в вузах, колледжах и других учебных заведениях, где изучается теоретическая и техническая механика.

Известно устройство для демонстрации равновесия двухопорной балки, содержащее жесткую балку, опирающуюся на станину посредством подвижного шарнира с одной стороны, а с другой стороны закрепленную в шарнире, выполненном в виде корпуса с цилиндрической поверхностью, в котором расположено два подшипника качения. На обоих шарнирах закреплены стрелки, показывающие направление реакций в опорах, на балке имеются зацепы, к которым прикрепляется стрелка, характеризующая направление активной силы (полезная модель РФ №86030, опубл. 20.08.2009).

Известно устройство для визуализации направления реакций двухопорной балки, содержащее балку, к которой прикреплена стрелка, характеризующая направление активной силы, концы балки зажаты между подпружиненными кнопочными контактами, установленными в держателях, при этом перед балкой на станине установлен полупрозрачный экран, в котором, в местах изображения реакций, сделаны светопроводящие вставки, за которыми расположены секции светодиодов (полезная модель РФ №132234, опубл. 10.09.2013).

Известно устройство для визуализации направления реакций плоских стержневых конструкций содержащее станину, полупрозрачный экран, в котором, в местах изображения реакций, сделаны светопроводящие вставки, за которыми расположены секции плат со светодиодами, стрелку, характеризующую направление силы тяжести, согласно изобретению дополнительно содержит вертикальный экран с пазом, два цилиндрических шарнира, два стержня составной конструкции, ось, гибкую нить, блок с осью, груз, при этом на станину с помощью сварки жестко монтируется вертикальный экран, с одной стороны которого жестко устанавливаются блок с осью и цилиндрические шарниры, при этом одни концы стержней составной конструкции соединяются с цилиндрическими шарнирами, а другими концами соединяются между собой посредством оси, расположенной в пазу вертикального экрана, ось имеет два упора для фиксации ее в пазу с двух сторон вертикального экрана и соединяется гибкой нитью, перекинутой через блок с грузом, к которому крепится стрелка, характеризующая направление силы тяжести, при этом каждый стержень составной конструкции состоит из цилиндра с прорезью в стенке, поршня с выступом, соединенного жестко со штоком, крышки, двух пружин, расположенных с двух сторон поршня, двух микропереключателей с контактными пластинами, при этом выступ поршня выступает из прорези и взаимодействует с контактными пластинами микропереключателей, закрепленных к стенке цилиндра со стороны прорези, а полупрозрачный экран со светопроводящими вставками с изображением в виде стрелок и плата со светодиодами закрепляются к стенке цилиндра, расположенной симметрично прорези (RU Патент №2726663, опубл. 15.07.2020).

Известно устройство для демонстрации направлений реакций плоской конструкции содержащее станину, жестко смонтированный со станиной вертикальный экран, смонтированный с экраном подвижный блок с осью, проходящую по канавке блока гибкую нить и груз, находящийся на конце этой нити, при этом плоская конструкция выполнена из смонтированной с экраном подвижной зубчатой рейки, зубья которой входят в зацепление с зубьями шестерни, расположенной над поверхностью зубьев рейки и приводимой в движение от ручной рукояти расположенной с обратной стороны вертикального экрана и имеющей общую ось с зубчатой шестерней, путем вращательного движения ручной рукояти, при этом зубчатая рейка своим концом соединяется с осью одного из подвижных шарниров шарнирно-рычажного соединения, представляющего собой два рычага с шарнирами на концах, при этом два рычага соединены между собой посредством общего шарнира, который подвижен и способен перемещаться внутри имеющегося на поверхности экрана для него паза, при этом все шарниры подвижны и перемещаются внутри имеющихся на поверхности экрана для них пазов, при этом гибкая нить, проходящая по канавке смонтированного с экраном подвижного блока с осью одним концом связана с грузом, а другим концом связана с осью шарнира, размещенным на конце одного из рычагов шарнирно-рычажного механизма и перемещающимся внутри своего паза выполненного на поверхности экрана, при этом для визуализации направления реакций на поверхности рычагов, подвижной зубчатой рейки и груза имеются зацепы, к которым крепятся стрелки, указывающие направление реакций возникающих в процессе работы устройства (RU Патент №2784498, опубл. 28.11.2022).

Недостатками известных технических решений является то, что не представляется возможным демонстрация направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции.

Техническая проблема - не обеспечивается наглядность демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции.

Технический результат - обеспечение наглядности демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции.

Технический результат достигается устройством для демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции, содержащее станину, жестко смонтированный со станиной экран, расположенный вертикально, смонтированной с экраном подвижной зубчатой рейки, зубья которой входят в зацепление с зубьями шестерни, расположенной над поверхностью зубьев рейки и приводимой в движение от ручной рукояти, размещенной с обратной стороны вертикально расположенного экрана и имеющей общую ось с зубчатой шестерней, при этом ось удлиненная, так как на ней помимо зубчатой шестерни размещается шкив, при этом подвижная зубчатая рейка смонтирована вертикально относительно плоскости экрана, при этом путем вращательного движения ручной рукояти зубчатая рейка своими зубьями входит в зацепление с зубьями шестерни, при этом зубчатая шестерня совершая вращательное движение вокруг своей оси заставляет вращаться и шкив вокруг этой же оси, при этом по канавке шкива проходит ремень, при этом этот же ремень проходит по канавке другого шкива, который расположен горизонтально на заданном расстоянии L от предыдущего шкива, при этом заданное расстояние L представляет собой величину удаленности оси, на которой закреплены зубчатая шестерня со шкивом, от оси крепления другого шкива, при этом шкив, совершая вращательное движение вокруг своей оси по направлению совпадающему с направлением вращения размещенной на этой же оси зубчатой шестерни, приводит в движение ремень, при этом ремень в свою очередь передает направление движения от предыдущего шкива другому шкиву и оба шкива вращаются в одну и ту же сторону, при этом второй шкив имеет общую удлиненную ось со смонтированным на ней подвижным блоком, при этом подвижный блок приходит в движение от вращательного движения шкива на общей с ним удлиненной оси, при этом по канавке подвижного блока проходит закрепленная к нему одним концом гибкая нить, другой конец которой прикреплен к грузу, при этом совершая вращательное движение, подвижный блок посредством нити задает поступательное движение прикрепленному грузу, при этом все упомянутые удлиненные оси смонтированы с экраном, при этом для визуализации направления поступательного и вращательного движений плоской конструкции на поверхности подвижной зубчатой рейки, зубчатой шестерни, шкивов, ремня и груза имеются крепления для фиксации стрелок, указывающих направления движения.

Изобретение поясняется чертежом.

На фигуре 1 схематично представлено устройство для наглядности демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции, общий вид.

На фигуре 2 схематично представлено устройство для наглядности демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции при перемещении зубчатой рейки низ.

На фигуре 3 схематично представлено устройство для наглядности демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской зубчатой конструкции при перемещении зубчатой рейки вверх.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения заключаются в следующем.

Устройство для демонстрации направлений движения плоской конструкции (Фиг. 1), содержащее станину 1, жестко смонтированный со станиной экран 2, расположенный вертикально, смонтированной с экраном 2 подвижной зубчатой рейки 3, зубья которой входят в зацепление с зубьями шестерни 4, расположенной над поверхностью зубьев рейки 3 и приводимой в движение от ручной рукояти 5, размещенной с обратной стороны вертикально расположенного экрана и имеющей общую ось 6 с зубчатой шестерней 4. Ось 6 удлиненная, так как на ней помимо зубчатой шестерней 4 размещается шкив 7. Подвижная зубчатая рейка 3 смонтирована вертикально относительно плоскости экрана 2. Путем вращательного движения ручной рукояти 5 зубчатая рейка 3 своими зубьями входит в зацепление с зубьями шестерни 4. Зубчатая шестерня 4, совершая вращательное движение вокруг своей оси 6, заставляет вращаться и шкив 7 вокруг этой же оси 6. По канавке шкива 7 проходит ремень 8. Этот же ремень 8 проходит по канавке другого шкива 9, который расположен горизонтально на заданном расстоянии L от предыдущего шкива 7. Заданное расстояние L представляет собой величину удаленности оси 6, на которой закреплены зубчатая шестерня 4 со шкивом 7, от оси 10 крепления другого шкива 9. Шкив 7, совершая вращательное движение вокруг своей оси 6 по направлению совпадающему с направлением вращения размещенной на этой же оси 6 зубчатой шестерни 4, приводит в движение ремень 8. Ремень 8 в свою очередь передает направление движения от предыдущего шкива 7 другому шкиву 9 и оба шкива 7, 9 вращаются в одну и ту же сторону. Второй шкив 9 имеет общую удлиненную ось 10 со смонтированным на ней подвижным блоком 11. Подвижный блок 11 приходит в движение от вращательного движения шкива 9 на общей оси 10. По канавке подвижного блока 11 проходит закрепленная к нему одним концом гибкая нить 12, другой конец которой прикреплен к грузу 13. Совершая вращательное движение, подвижный блок 11 посредством нити 12 задает поступательное движение прикрепленному грузу 13. Все упомянутые удлиненные оси 6, 10 смонтированы с экраном 2. Для визуализации направления поступательного и вращательного движений плоской конструкции на поверхности подвижной зубчатой рейки 3 зубчатой шестерни 4, шкивов 7, 9, ремня 8 и груза 13 имеются крепления 14 для фиксации стрелок 15, указывающих направления движения.

Устройство для демонстрации направлений движения плоской конструкции, работает следующим образом.

Вращательным движением ручной рукояти 5 в одну сторону через общую ось 6 приводится в движение зубчатая шестерня 4, которая входит в зацепление с зубьями зубчатой рейки 3. Вращаясь, зубчатая шестерня 4 приводит в движение зубчатую рейку 3. Зубчатая рейка 3 под воздействием зубчатой шестерни 4 движется вниз. Зубчатая шестерня 4, совершая вращательное движение вокруг своей удлиненной оси 6, заставляет вращаться и шкив 7, размещенный на этой же удлиненной оси 6. По канавке шкива 7 проходит ремень 8. Этот же ремень 8 проходит по канавке другого шкива 9, который расположен горизонтально на заданном расстоянии L от предыдущего шкива 7. Заданное расстояние L представляет собой величину удаленности оси 6, на которой закреплены зубчатая шестерня 4 со шкивом 7 от оси 10 крепления другого шкива 9. Шкив 7, совершая вращательное движение вокруг своей оси 6 по направлению совпадающему с направлением вращения размещенной на этой же оси 6 зубчатой шестерни 4, приводит в движение ремень 8. Ремень 8 в свою очередь передает направление движения от предыдущего шкива 7 другому шкиву 9 и оба шкива 7, 9 вращаются в одну и ту же сторону. Второй шкив 9 имеет общую ось 10 со смонтированным на ней подвижным блоком 11, который приходит в движение от вращательного движения шкива 9 на общей оси 10. По канавке подвижного блока 11 проходит закрепленная к нему одним концом гибкая нить 12, другой конец которой прикреплен к грузу 13. Совершая вращательное движение, подвижный блок 11 начинает наматывать нить 12 на поверхность канавки задавая поступательное движение прикрепленному на другом конце нити 12 грузу 13, который начинает свое движение вверх - поднимается (Фиг. 2).

Вращательным движением ручной рукояти 5 в другую сторону через общую ось 6 приводится в движение зубчатая шестерня 4, которая входит в зацепление с зубьями зубчатой рейки 3. Вращаясь, зубчатая шестерня 4 приводит в движение зубчатую рейку 3. Зубчатая рейка 3 под воздействием зубчатой шестерни 4 движется вверх. Зубчатая шестерня 4, совершая вращательное движение вокруг своей удлиненной оси 6, заставляет вращаться и шкив 7 размещенный на этой же оси 6. По канавке шкива 7 проходит ремень 8. Этот же ремень 8 проходит по канавке другого шкива 9, который расположен горизонтально на заданном расстоянии L от предыдущего шкива 7. Заданное расстояние L представляет собой величину удаленности оси 6, на которой закреплены зубчатая шестерня 4 со шкивом 7, от оси 10 крепления другого шкива 9. Шкив 7, совершая вращательное движение вокруг своей оси 6 по направлению совпадающему с направлением вращения размещенной на этой же оси 6 зубчатой шестерни 4, приводит в движение ремень 8. Ремень 8 в свою очередь передает направление движения от предыдущего шкива 7 другому шкиву 9 и оба шкива 7, 9 вращаются в одну и ту же сторону. Второй шкив 9 имеет общую ось 10 со смонтированным на ней подвижным блоком 11, который приходит в движение от вращательного движения шкива 9 на общей оси 10. По канавке подвижного блока 11 проходит закрепленная к нему одним концом гибкая нить 12, другой конец которой прикреплен к грузу 13. Совершая вращательное движение, подвижный блок 11 начинает разматывать нить 12 с поверхности канавки задавая поступательное движение прикрепленному на другом конце нити 12 грузу 13, который начинает свое движение вниз - опускается (Фиг. 3).

Стрелки 15, имеющие крепление 14 на поверхности подвижной зубчатой рейки 3, зубчатой шестерни 4, шкивов 7, 9, ремня 8 и груза 13 покажут направления поступательного и вращательного движений плоской конструкции в процессе работы устройства.

Таким образом, обеспечивается наглядность демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции.

Изобретение относится к области образования, к средствам обучения в качестве технического средства обучения в вузах, колледжах и других учебных заведениях, где изучается теоретическая и техническая механика. Предлагается устройство для демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции, содержащее станину, жестко смонтированный со станиной экран, расположенный вертикально, смонтированную с экраном подвижную зубчатую рейку, зубья которой входят в зацепление с зубьями шестерни, расположенной над поверхностью зубьев рейки и приводимой в движение от ручной рукояти, размещенной с обратной стороны вертикально расположенного экрана и имеющей общую ось с зубчатой шестерней. Ось удлиненная, так как на ней помимо зубчатой шестерней размещается шкив. Подвижная зубчатая рейка смонтирована вертикально относительно плоскости экрана. Путем вращательного движения ручной рукояти зубчатая рейка своими зубьями входит в зацепление с зубьями шестерни. Зубчатая шестерня, совершая вращательное движение вокруг своей оси, заставляет вращаться и шкив вокруг этой же оси. По канавке шкива проходит ремень. Этот же ремень проходит по канавке другого шкива, который расположен горизонтально на заданном расстоянии L от предыдущего шкива. Заданное расстояние L представляет собой величину удаленности оси, на которой закреплены зубчатая шестерня со шкивом, от оси крепления другого шкива. Шкив, совершая вращательное движение вокруг своей оси по направлению, совпадающему с направлением вращения размещенной на этой же оси зубчатой шестерни, приводит в движение ремень. Ремень в свою очередь передает направление движения от предыдущего шкива другому шкиву и оба шкива вращаются в одну и ту же сторону. Технический результат – обеспечение четкого и предметного функционирования направлений движения плоской конструкции. 3 ил.

Устройство для демонстрации направлений поступательно-вращательного движения плоской конструкции, содержащее станину, жестко смонтированный со станиной экран, расположенный вертикально, смонтированную с экраном подвижную зубчатую рейку, зубья которой входят в зацепление с зубьями шестерни, расположенной над поверхностью зубьев рейки и приводимой в движение от ручной рукояти, размещенной с обратной стороны вертикально расположенного экрана и имеющей общую ось с зубчатой шестерней, отличающееся тем, что ось удлиненная, так как на ней помимо зубчатой шестерней размещается шкив, при этом подвижная зубчатая рейка смонтирована вертикально относительно плоскости экрана, при этом путем вращательного движения ручной рукояти зубчатая рейка своими зубьями входит в зацепление с зубьями шестерни, при этом зубчатая шестерня, совершая вращательное движение вокруг своей оси, заставляет вращаться и шкив вокруг этой же оси, при этом по канавке шкива проходит ремень, при этом этот же ремень проходит по канавке другого шкива, который расположен горизонтально на заданном расстоянии L от предыдущего шкива, при этом заданное расстояние L представляет собой величину удаленности оси, на которой закреплены зубчатая шестерня со шкивом, от оси крепления другого шкива, при этом шкив, совершая вращательное движение вокруг своей оси по направлению, совпадающему с направлением вращения размещенной на этой же оси зубчатой шестерни, приводит в движение ремень, при этом ремень в свою очередь передает направление движения от предыдущего шкива другому шкиву и оба шкива вращаются в одну и ту же сторону, при этом второй шкив имеет общую удлиненную ось со смонтированным на ней подвижным блоком, при этом подвижный блок приходит в движение от вращательного движения шкива на общей с ним удлиненной оси, при этом по канавке подвижного блока проходит закрепленная к нему одним концом гибкая нить, другой конец которой прикреплен к грузу, при этом, совершая вращательное движение, подвижный блок посредством нити задает поступательное движение прикрепленному грузу, при этом все упомянутые удлиненные оси смонтированы с экраном, при этом для визуализации направления поступательного и вращательного движений плоской конструкции на поверхности подвижной зубчатой рейки, зубчатой шестерни, шкивов, ремня и груза имеются крепления для фиксации стрелок, указывающих направления движения.