Учебный прибор по механике Советский патент 1990 года по МПК G09B23/08 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при изучении в кур- се теоретической механики реакций шарниров при действии на материальное тело пространственной системы сил.

Цель изобретения - расширение диапазона решаемых задач путем демон- страции реакций шарниров в зависимости от расположения в пространстве нагружаемого объекта и системы действующих на него сил.

На чертеже изображена схема учеб- ного прибора по механике.

Учебный прибор по механике содержит основание 1, установленный на основании кронштейн 2, нагружаемый объект, выполненный в виде пластины 3, размещенной на основании 1 посредством цилиндрического k и сферического 5 шарниров с установленными в них стрелочными указателями б и 7 реакций шарниров соответственно имита- тор нагрузкиt состоящий из закрепленной на перекладине кронштейна 2 кри- волинейной направляющей 8, гибкой тяги 9 связанной одним концом с криволинейной направляющей 8, а другим - с пластиной 3 ц и стрелочного указателя 10 направления действия приложенной силы, закрепленного на гибкой тяге 9( при этом радиус криволиией

5

0

5 д

5

ной направляющей 8 равен длине гибкой тяги 9

Перекладина кронштейна 2 выполнена в виде шарнирного параллелограмма 11 с фиксатором 12 для установки его в заданном положении.

На торцах пластины 3 в точках приложения сил выполнены углубления (гнезда) 13 для установки имитатора нагрузки, который может быть выполнен, например, в виде стержня. Ана- « логичные углубления могут быть выполнены и на основании 1.

Цилиндрический шарнир k имеет две оси вращения: верхняя ось И вращения связывает втулку 15 с кронштейнами 16, закрепленными на основании 1, а нижняя ось 17 вращения жестко связана с пластиной 3« Проушина 18 шарнира может перемещаться относительно оси 17, а стрелочный указатель 6 реакции креплен на втулке 15 и направлен по линии, соединяющей ось втулки 15 и проушины 18.

t

Сферический шарнир 5 имеет сферический поясок 19, установленный в гнезде 20, выполненном в кронштейне 21, жестко связанном с основанием 1. В нижней части шарнир имеет петлю 22, взаимодействующую с аналогичной петлей 23, закрепленной на пластине 3.

5I

Стрелочный указатель 7 реакции шарнира жестко связан со сферическим пояском 19 и направлен по линии, сое диняющей центр пояска 19 с центральной точкой взаимодействия петель 22 и 23.

Кроме того, учебный прибор по механике может быть снабжен стрелочным указателем 2k силы тяжести пластины 3.

Криволинейная направляющая 8 прикреплена винтом (болтом) 25 с гайкой 26 к втулке 27,,являющейся вертикаль ной стороной шарнирного параллелограмма 11, горизонтальные стороны ко торого связаны со стойкой кронштейна 2 фиксаторами 12, а гибкая тяга 9 связана с направляющей 8 ползуном 28

Учебный прибор по механике работает следующим образом.

Перед началом демонстрации обучаемым объясняют, что в исходном состо янии сила тяжести пластины 3 уравновешивается тремя реакциями: сферичес кого шарнира 5, цилиндрического шарнира и гибкой тяги 9 при этом благодаря вертикальному расположению гибкой тяги 9 все реакции направлены вертикально.

Затем изменяют направление действия силы, приложенной к пластине 3 путем перемещения ползуна 28 по криволинейной направляющей 8 влево или вправо, в результате чего кроме вертикальной появляется и горизонтальная составляющая силы, действующая на пластину 3. Под действием горизонтальной составляющей силы стрелочный указатель 6 реакции цилиндрического шарнира 4 или наклоняется над пластиной 3 (при смещении тяги 9 влево), или наклоняется в сторону от пластины 3 (при смещении тяги 9 вправо), а стрелочный указатель 7 реакции сферического шарнира 5 размещается произвольно в пространстве, наклоняясь в сторону пластины 3 при смещении тяги 9 влево и от пластины при смещении тяги 9 вправо, при этом стрелочный указатель 6 реакции цилиндрического шарнира k отклоняется в плоскости, перпендикулярной оси 17, а стрелочный указатель 7 реакции сферического шарнира 5 произвольно располагается в пространстве.

I

Поворачивая криволинейную направляющую 8 вокруг оси винта 25 в различные положения, а также нагружая

пластину 3 дополнительными силами путем воздействия, например, стержнем на гнезда (углубления) 13 и перемещая , по криволинейной направляющей 8 ползун 28, демонстрируют различные случаи нагружения пластины 3 и реакции цилиндрического J и сферического 5 шарниров в зависимости от слу- Ю чаев нагруже- иЯс

После этого демонстрируют направления реакций всех связей при расположении пластины 3 под некоторым уг.с лом к основанию 1. Для этого, ослабив гайку фиксатора 12 шарнирного параллелограмма 11, поворачивают последний на некоторый угол, в результате чего на тот же угол поворачивается и плас20 тина 3. Затем осуществляют действия,

25

аналогичные вышеописанным. I

Учебный прибор по механике позволяет также осуществлять демонстрации реакций шарниров k и 5 без наличия гибкой связи 9« Для этого снимают ползун 28 с криволинейной направляющей 8, а пластину 3 опирают на стержень, установленный на основании 1.

30 Использование предлагаемого учебного прибора по механике позволяет осуществлять демонстрации реакции шарниров в зависимости от расположения в пространстве материального тела

35 при действии на последнее пространственной системы сил.

Формула изобретения

40 Учебный прибор по механике, содержащий основание, установленный на основании кронштейн, нагружаемый объект, выполненный в виде пластины, размещенной на основании посредством

45 цилиндрического и сферического шарниров с установленным в них стрелочными указателями реакций, и имитатор нагрузки, состоящий из закрепленной на перекладине кронштейна криволинейной

50 направляющей, гибкой тяги, связанной одним концом с криволинейной направ- ляющей , а другим - с пластиной, и стрелочного указателя направления действия приложенной силы, закрепленного на

55 гибкой тяге, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации реакций шарниров в зависимости от расположения в пространстве нагружа7155W8

емого объекта и системы действующих его в заданном положении, а на торна него сил, перекладина кронштейна цах пластины в точках приложения сил выполнена в виде шарнирного паралле- выполнены углубления для установки

лограмма с фиксатором для установки имитатора нагрузки.

Изобретение относится к области демонстрационных приборов и позволяет осуществлять демонстрацию реакций цилиндрического и сферического шарниров в зависимости от расположения в пространстве материального тела при действии на него пространственной системы сил. Учебный прибор по механике содержит основание 1, установленный на основании кронштейн 2, перекладина которого выполнена в виде шарнирного параллелограмма 11 с фиксатором 12 для установки его в заданном положении. Нагружаемый объект, выполненный в виде горизонтально расположенной пластины 3, размещенной на основании 1 посредством цилиндрического 4 и сферического 5 шарниров с установленными в них стрелочными указателями 6, 7 реакций соответственного. Прибор также содержит имитатор нагрузки, состоящий из закрепленной на перекладине кронштейна 2 криволинейной направляющей 8, гибкой тяги 9, связанной одним концом с направляющей 8, а другим с пластиной 3, и стрелочного указателя 10 направления действия приложенной силы, закрепленного на гибкой тяге 9. Изменяя направление действия силы, приложенной к пластине 3, путем перемещения ползуна 28 по криволинейной направляющей 8 влево или вправо и поворота ее вокруг оси болта 25 в различные положения, демонстрируют реакции шарниров 4, 5 при горизонтальном расположении пластины 3, о чем свидетельствует соответственное расположение в пространстве стрелочных указателей 6, 7 реакций шарниров. Располагая пластину 3 под различными углами к основанию 1 путем поворота шарнирного параллелограмма 11, демонстрируют реакции шарниров 4, 5 при произвольном расположении в пространстве пластины 3 таким же образом, как и в предыдущем случае. Нагружая пластину 3 дополнительными силами путем воздействия, например стержнем на гнезда 13, демонстрируют реакции шарниров 4, 5 произвольно расположенного в пространстве материального тела при действии на него произвольной пространственной системы сил. 1 ил.