Устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей кривошипно-ползунного механизма Советский патент 1987 года по МПК G09B23/08 

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 центпрямых, перпендикулярных направлениям векторов скоростей двух любых точек данного тела, то, взяв за основу движения конечные точки шатуна 16, можно сказать, 5 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 перпендикура скоростей кривошипно-ползунного меха- ЧОляр, восстановленный к прорези 18 и про- Низма; на фиг. 2 - то же, вид сзади; ходящий через центр оси 19, так как эта на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.точка всегда движется прямолинейно, т. е. Устройство для демонстрации положения ее вектор скорости направлен по оси про- мгновенного центра скоростей кривошипно-рези 18. Вторая линия будет продолжени- ползунного механизма содержит установлен- ic кривошипа 5, поскольку она будет -- - являться перпендикуляром к вектору скорости центра оси 20, который всегда направлен перпендикулярно радиусу кривошипа 5.

Устройство для демонстрации положения венного центра скоростей при их совме- 20 мгновенного центра скоростей кривошипно- щении. Обе пластины 2 и 3 выполнены в ползунного механизма работает следуюш,им

образом.

ную на основании 1 модель кривошипно- ползунного механизма и средство для индикации мгновенного центра скоростей, состоящее из неподвижной и подвижной пластин 2 и 3 с формирователем знака мгновиде дисков, установленных на оси 4 вращения кривошипа 5, а формирователь знаков состоит из выполненных на неподвижной пластине 2 прорезей 6 и 7 по форным 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.

Устройство устанавливают лицевой частью, а именно кривошипно-ползунным

ме уч асткоГ н еподвижьТых центроид, ра- 25 механизмом, к зрителям так, чтобы сзади диальных прорезей 8 и 9, выполненныхприбора был яркий источник света, наприна подвижной пластине 3, совпадающихмер освещенное солнцем окно или лампо направлению с направлением кривоши-почка. В этом положении вращают ось 4

па 5, и средства для поочередного пере-вращения в любом направлении, однако

крытия одной из прорезей 6 и 7, кото- ,„ кривошип 5 предпочтительно вращать против рое состоит из установленной за неподвиж- 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 соответствует принятому отравном расстоянию между его прорезями 6 , счету углов от начала координат, что бу- и 7, механизма перемещения щторки 10, дет способствовать лучшему усвоению опыта. состоящего из направляющей 13, установ- этом положении шатун 16 и криволенной на тыльной стороне неподвижногошип 5 находятся на горизонтали, проредиска 2, расположенного в ней пол-зи 8 и 9 подвижного диска 3 также

зуна 14, связанного со шторкой 10, и зак-расположены горизонтально, шторка 10 нарепленного на оси вращения 4 эксцентри- 40 водится в крайнем правом положении, ка 15, взаимодействующего со шторкой 10вследствие 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 45 мгновенного центра скоростей щатуна 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 где X, у - координаты точек центроид, принаправлении вращаются вместе с осью 4

этом начало координат совпадает 50 кривошип 5, подвижный диск 3 и эксцент- с осью 4 вращения;рик 15. При этом прорезь 8 смещается

г - радиус кривошипа 5; а - угол поворота кривошипа 5, отсчитываемый от его положения, совпадающего с положительным

(фиг. 2).

Координаты точек неподвижных центроид определяются уравнениями:

sin a;

х г- cosa + Vt - у(г- созс( )-igd,

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 6, после

направлением оси х; t -длина шатуна 16. Так как мгновенный центр скоростей любого тела находится на пересечении двух

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 про- ходящий через центр оси 19, так как эта точка всегда движется прямолинейно, т. е. ее вектор скорости направлен по оси про- рези 18. Вторая линия будет продолжени- кривошипа 5, поскольку она будет являться перпендикуляром к вектору скорости центра оси 20, который всегда направлен перпендикулярно радиусу кривошипа 5.

кривошип 5, подвижный диск 3 и эксцент- рик 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 6, после

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 лдгновенный центр скоростей находится в бесконечности, начинает открываться прорезь 7

Формула изобретения 1. Устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей криво- шипно-ползунного механизма, содержащее установленную на основании модель криво- шипно-ползунного механизма и средство для индикации мгновенного центра скоростей, состояш,ее из неподвижной и подвижной пластин с формирователем знака мгновенного центра скоростей при их совмеиз-под кромки 12 шторки 10. Дальнейшее Ю щении, отличающееся тем, что, с целью вращение оси 4 обеспечивает полное пе- повышения наглядности демонстрации поло- рекрытие шторкой 10 прорези 6 и полное от-жения мгновенного центра скоростей, обе

крытие прорези 7, поэтому при пересе-пластины выполнены в виде дисков, установчении прорезью 9 подвижного диска 3 ниж-ленных на оси вращения кривошипа, а форнего конца прорези 7 неподвижного диска 2 мирователь знаков состоит из выполненных начинается продолжение показа светящейсяна неподвижной пластине прорезей по форме

точки, соответствующей положению мгно-участков неподвижных центроид, радиальвенного центра скоростей щатуна 16. Про-ных прорезей, вьшолненных на подвижной

должая вращать ось 4 в том же направ-пластине, совпадающих по направлению

лении, обеспечивают движение светящейся с направлением кривошипа, и средства для точки по прорези 7 до ее верхнего кон- 20 поочередного перекрытия одной из проре- ца, после чего она снова исчезает, так как зей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для поочередного перекрытия одной из прорезей состоит из уста- эта точка снова в нижнем конце проре-новленной за неподвижным диском шторки

зи 6, а затем по этой прорези дойдет с вырезом, кромки которого выполнены до ее середины, т. е. до исходного поло- по форме прорезей неподвижного диска и жения, откуда начиналось движение оси 4. расположены на расстоянии, равном рас- Так, за один оборот оси 4 прибор по- стоянию между его прорезями, механизма кажет полный цикл движения мгновенного перемещения шторки, состоящего из направ- центра скоростей шатуна 16 в кривошипно- Q ляющей, установленной на тыльной стороне ползунном механизме в пределах его де-неподвижного диска, расположенного в ней

монстрационных возможностей, ограничен- ползуна, связанного со шторкой, и закреп- ных диаметров подвижного и неподвиж- ленного на оси вращения эксцентрика, ного дисков 2 и 3.взаимодействующего со шторкой.

при втором прохождении кривошипа 5 через вертикаль мгновенный центр скоростей снова уходит в бесконечность. Появится

Формула изобретения 1. Устройство для демонстрации положения мгновенного центра скоростей криво- шипно-ползунного механизма, содержащее установленную на основании модель криво- шипно-ползунного механизма и средство для индикации мгновенного центра скоростей, состояш,ее из неподвижной и подвижной пластин с формирователем знака мгновенного центра скоростей при их совмещении, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации поло- жения мгновенного центра скоростей, обе

7J

,г

5 го IS t3

Составитель Т. Григорян

Редактор А. ЛежнинаТехред И. ВересКорректор М. Пожо

Заказ 2663/53Тираж 433Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

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 циа- метрами 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