Прибор для воспроизведения кривых Советский патент 1991 года по МПК B43L11/00 

Изобретение относится к демонстрационным приборам по механике и может быть использовано, например, в учебном процессе.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей путем моделирования сложных траекторий движения элементов механических систем.

На фиг.1 изображена схема прибора вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - пример воспроизводимых кривых.

Прибор содержит корпус 1, смонтированные в корпусе вертикальное сменное кольца 2, установленное посредством фиксаторов 3, обкатывающий кольцо по внутреннему контуру сменный фасонный диск 4, закрепленный на размещенной в корпусе оси 5 вращения вал 6 с приводом 7 вращения, кинематически связанный с валом 6 передаточный механизм с ползуном 8, механизм переключения направления вращения диска 4и пишущий элемент 9, контактирующий с подложкой 10, размещенной на корпусе посредством прозрачного экрана 11.

Механизм переключения направления вращения диска 4 состоит из размещенных перед кольцом 2 двух радиально закрепленных на корпусе посредством фиксаторов 12 под заданным углом с возможностью поворота и перемещения в радиальном направлении планок 13, 14 с концевыми электропереключателями 15, электромагнита 16, электрически связанного с последними, и подпружиненного рычага 17, взаимодействующего с передаточным механизмом и электромагнитом,

Передаточный механизм состоит из охватывающего ось 5 вращения полого вала 18, коробки 19 передач, ведущие шестерни которой установлены на полом валу 18, и смонтированной на последнем разъемной муфты 20 сцепления, взаимодействующей с ведущими шестернями и подпружиненным рычагом 17, и установленной на полом валу планшайбы 21, кинематически связанной с осью 5 вращения диска 4.

Ползун 8 установлен на оси 5 вращения диска 4 с возможностью радиального перемещения и связан с пружиной 22 растяжения с планшайбой 21. Ось 5 вращения диска смонтирована на планшайбе 21 и кинематически связана с валом 6. Пишущий элемент 9 закреплен на лицевой плоскости диска 4 с возможностью контакта с концевыми электропереключателями 15. На корпусе 1 нанесена угловая шкала (не показана) для установки планок 13, 14 и имеются направляющие 23 для их перемещения. Кроме этого, приводом вращения может служить рукоятка 24.

Для обеспечения непрерывного вращения диска 4 имеется набор связанных с валом 6 и планшайбой 21 шестерен 25, 26, 27, 28, а для обеспечения постоянного зацепления последних имеется шарнирно-рычаж- ный механизм, состоящий из закрепленного на валу 6 посредством цилиндрического

0 шарнира рычага 29 и закрепленного на ползуне 8 посредством цилиндрического шарнира рычага 30.

Прибор работает следующим образом. Перед началом работы обучаемым объ5 ясняют, что контактирующие поверхности диска 4 и кольца 2 наглядности демонстрации имеют отклонения от округлости с числом волн п и их высотой, равной 2А и при этом форма волн может

0 быть различной в зависимости от поставленной задачи моделирования. Затем, исходя из поставленной задачи, например моделирования вращения шпинделя с закрепленной в нем неуравновешенной заго5 товкой, побирают диск 4, имитирующий цапфу с радиусом RCn (фиг.1) и числом волн, равным Пд, с высотой, равной 2 Ад. Аналогичным образом подбирают кольцо 2, имитирующее/подшипник с радиусом RCK, числом

0 волн Пк и их высотой 2АК. При этом обращают внимание, что кольцо 2 и диск 4 имеют эксцентриситет е между осями кольца О и диска Oi, причем для фиксирования е на планшайбе 21 может быть нанесена линей5 ная шкала.

После этого приступают к демонстрации процесса моделирования сложных колебательных, вращательных и радиальных движений неуравновешенной заготовки с

0 воспроизведением на подложке 10 кривой, по которой движется точка Oi, в которой установлен пишущий элемент 9.

При вращении привода 7 (или рукоятки 24) вращение от вала 6 через шестерни 25 5 28 передается диску 4, через коробку 19 передач передается полому валу 18 с планшайбой 21 и ползуну 8 в одну сторону, например по часовой стрелке, причем диск 4 при этом осуществляет планетарное движе0 ние относительно центра О кольца 2 и вращается вокруг точки Oi. Кроме этого , диск 4 вместе с ползуном 8, поскольку последний прижимает диск посредством пружины 22 к кольцу 2, совершает третье движение - ра5 диальное. Вращаясь по часовой стрелке, пишущий элемент 9, установленный в точке 0, описывая на подложке 10 кривую и перемещаясь, упирается в концевой электропереключатель 15, который от этого срабатывает. В результате размыкается

электрическая цепь питания электромагнита 16, от действия которого освобождается рычаг, и под действием имеющейся в последнем пружины рычаг перемещает муфту 20 по полому валу 18, переключая тем са- мым посредством коробки 19 передач вращение полого вала 18 на противоположное, т.е. против часовой стрелки, а следовательно, и диска 4. Изменение направления вращения системы приводит к перемещению точки Oi также в противоположном направлении до упора в другой электропереключатель 15, что приводит в свою очередь к замыканию электроцепи электромагнита 16 и возврату муфты 20 в исходное положение. Таким образом, цикл движения точки Oi завершился полностью, а траектория ее перемещения в пространстве зафиксирована графически пишущим элементом 9 на подложке 10 в виде кривой ВСИД (фиг.З).

Подбирая кольцо 2 и диск 4 с различными отклонениями от округлости, изменяя амплитуду ыд колебаний точки О путем регулирования установки планок 13, 14 и эксцентриситет е моделируют различные колебательные процессы неуравновешенной заготовки, воспроизводя на подложке графическую запись траекторий движения точки OL

Использование изобретения позволяет доходчиво и наглядно моделировать сложные траектории движения в пространстве различных элементов механических систем.

Формула изобретения

Прибор для воспроизведения кривых, содержащий корпус, смонтированный в корпусе вал с приводом вращения, кинематически связанный с валом передаточный механизм с ползуном и пишущий элемент, контактирующий с размещенной на корпусе подложкой для графической записи кривых, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем моделирования сложных траекторий движения элементов механических систем, он снабжен вертикально установленным в корпусе посредством фиксаторов сменным кольцом и обкатывающим его по внутреннему контуру сменным фасонным диском, закрепленным на размещенной в корпусе оси вращения, и механизм переключения направления вращения диска, состоящим из размещенных перед кольцом двух радиально закрепленных на корпусе посредством фиксаторов под заданным углом с возможностью поворота и перемещения в радиальном направлении планок с концевыми электропереключателями, электромагнита, электрически связанного с последними, и подпружиненного рычага, взаимодействующего с передаточным механизмом и электромагнитом, передаточный механизм состоит из охватывающего ось вращения полого вала, коробки передач, ведущие шестерни которой установлены на полом валу, и смонтированной на последнем разъемной муфты сцепления, взаимодействующей с ведущими шестернями и подпружиненным рычагом, и установленной на полом валу планшайбы, кинематически связанной с осью вращения диска, при этом ползун установлен на оси вращения диска с возможностью радиального перемещения и связан пружиной растяжения с планшайбой, ось вращения диска смонтирована на планшайбе и кинематически связана с валом, пишущий элемент закреплен на лицевой полости диска с возможностью контакта с концевыми электропереключателями, а на корпусе нанесена угловая шкала для установки планок.

16

Фиг.1

28

Изобретение относится к демонстрационным приборам по механике и позволяет расширить демонстрационные возможности путем моделирования и графического воспроизведения сложных траекторий движения элементов механических систем. При вращении диска 4, в центре которого O₁ установлен пишущий элемент 9 в контакте по внутреннему контуру кольца 2 с центром O, пишущий элемент 9, перемещаясь в пространстве, упирается в концевой электропереключатель 15, установленный на конце планки 13, закрепленной на корпусе с возможностью радиального и переферийного перемещения посредством фиксаторов 12. В результате срабатывает механизм переключения направления вращения диска 4, переключая его на противоположное, и точка O₁ с пишущим элементом 9 начинает движение в обратном направлении до упора в другой переключатель 15, завершая тем самым полный цикл движения в пространстве, а траектория ее перемещения графически воспроизводится на закрепленной на экране 11 подложке. Подбирая кольцо 2 и диск 4 с различными отклонениями от окружности, изменяя эксцентриситет E и амплитуду колебания точки O₁ путем перемещения по направляющим 23 планок 13, 14, моделируют различные колебательные процессы неуравновешенной заготовки. 3 ил.