УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ

Полезная модель относится к области учебно-наглядных пособий, использующихся в учебном процессе при изучении механики, физики, теории механизмов и машин и других дисциплин.
Известна модель кривошипно-ползунного механизма, которая обеспечивает показ работы устройства в учебном процессе [1].
Прибор состоит из металлического корпуса, модели кривошипа, шатуна, ползуна (поршня) и направляющей (камеры сгорания).
Недостатком прибора является громоздкость, отсутствие эффективной наглядности и невозможность его демонстрации при поточном лекционном занятии.
Известна модель кривошипно-ползунного механизма [2]. В этом приборе направляющая выполнена с возможностью перемещения так, чтобы ось направляющей не совпадала с осью кривошипа, в результате чего при перестановке направляющей образуется дезаксиальный кривошипно-ползунный механизм. Демонстрационные возможности прибора при этом расширяются. Однако отмеченные выше недостатки сохраняются.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является учебный прибор по механике, а именно устройство для демонстрации работы плоских механизмов с помощью кодоскопа [3]. Устройство имеет корпус в виде трех пластин из прозрачного органического стекла, причем в пространстве между средней и одной наружной пластинами расположен приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, а между средней и второй наружной пластинами расположена модель плоского механизма, ведущее звено которого закреплено на оси приводного диска. Передача вращательного движения от приводного диска к ведущему звену (кривошипу или эксцентрику) осуществляется с помощью многоступенчатой квадратно-
цилиндрической оси. Устройство дает возможность при помощи кодоскопа проецировать его на экран и наблюдать за движением цветных звеньев плоского механизма, помещенного в устройстве, в том числе и кривошипно-ползунного механизма.
Недостатком устройства является многоэтажность конструкции, наличие сложной ступенчато-квадратной оси приводного диска, большое количество звеньев, прокладок и пластин, следствием чего является значительная трудоемкость его изготовления. Многоэтажность конструкции, большая высота прибора приводит при показе работы механизма на экране к недостаточно четкому изображению отдельных звеньев из-за плохой фокусировки светового потока по всей высоте прибора.
Предлагаемая полезная модель направлена на упрощение конструкции устройства, снижение трудоемкости его изготовления, габаритно-массовых характеристик, себестоимости и получение более четкого изображения механизма на экране.
Задача решена тем, что в учебном приборе по механике, содержащем корпус из прозрачного материала в виде пластин; приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма; и модель механизма, состоящего из ведущего звена, например, кривошипа или эксцентрика, и ведомых звеньев, например, шатуна, поршня и направляющей, ведущее звено выполнено из прозрачной цветной пленки, наклеиваемой на верхнюю поверхность приводного диска, а ось вращающегося конца ведущего звена смонтирована непосредственно в приводном диске.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг.1 изображен учебный прибор в двух проекциях - вид спереди в разрезе и вид сверху.
Прибор состоит из корпуса, смонтированного из двух пластин (нижней пластины 1 и верхней 2), изготовленных из прозрачного органического стекла. Пластины разделены прокладками 3. Вся конструкция скреплена винтами 4. В пространстве между пластинами смонтированы приводной диск 5 с центральной осью 6, кривошип 7, шатун 8, поршень (ползун) 9 с
осью 10, направляющая 11 с пазом для поршня.
Кривошип 7 совмещен с приводным диском 5 и выполнен из прозрачной цветной пленки, наклеиваемой на поверхность диска. Толщина пленки 0,05-0,1 мм. Ось 12 вращающего конца кривошипа смонтирована непосредственно на приводном диске (путем вплавления нагретой оси в материал диска).
Шатун 8 установлен на оси 12 так, что его нижняя поверхность контактирует с верхней поверхностью диска 5 без разделения их средней промежуточной пластиной и скользит по ней во время работы механизма.
Ось 6 приводного диска с натягом смонтирована в центральном отверстии диска и установлена заподлицо с его верхней поверхностью с целью обеспечения возможности беспрепятственного движения шатуна 8.
Все звенья механизма установлены с зазором относительно друг друга 0,3-0,5 мм.
Устройство работает следующим образом.
При демонстрации работы кривошипно-ползунного механизма устройство кладется на стол кодоскопа. Далее вручную (или электроприводом) приводной диск 5 приводится в движение. На экране демонстрируется работа механизма в динамике в виде четкого изображения.
Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом:
1. Упрощается изготовление кривошипа.
2. Изготовление кривошипа из пленочного материала и совмещение его с приводным диском позволяет устранить промежуточную пластину и уменьшить габариты прибора по высоте.
3. Установка оси вращающего конца кривошипа непосредственно на диске позволяет передать крутящий момент от диска к кривошипу, а затем к шатуну без использования сложной квадратной многоступенчатой оси и выполнения квадратных пазов в диске и кривошипе для ее установки.
4. Контакт верхней поверхности диска нижней поверхности шатуна позволяет зафиксировать шатун без использования промежуточной пластины и одновременно обеспечить его скольжение по поверхности диска без выпадения из механизма. Сверху шатун фиксируется верхней пластиной.
5. Прибор обеспечивает более четкое изображение плоского механизма на демонстрационном экране за счет значительного уменьшения высоты прибора (удаления из конструкции светопоглощающих прокладок) и улучшения при этом фокусировки светового потока.
6. Количество деталей в устройстве сокращается на 30%. Новые конструктивные элементы предлагаемого учебного прибора снижают трудоемкость его изготовления на 20-30%, себестоимость - на 10-15%. Эффективность его использования в учебном процессе повышается за счет увеличения наглядности.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Техническое описание прибора ТММ 17А/1. Экспериментально-производственное предприятие политехнического института, Караганда, 1970.
2. Юденич В.В. Технческие средства обучения и типовое учебно-лабораторное оборудование. М.: Высшая школа, 1974, с.117-118.
3. АС СССР №341071. Устройство для демонстрации работы плоских механизмов с помощью кодоскопа. Кл. G 09 В 1/22, 1973.