Механизмы П. Л. Чебышева
Здесь пойдет речь об очень интересных механизмах. Они называются шарнирно-рычажными, потому что составлены из разных рычагов, соединенных шарнирами. Такие механизмы в технике можно встретить везде. Тепловоз, экскаватор, швейная машина, автомобиль, станок-автомат — да, пожалуй, любая сложная машина включает в себя какой-либо рычажный механизм. Много замечательных механизмов было изобретено П. Л. Чебышевым, гениальным русским математиком и механиком. Один из создателей науки о механизмах, человек, который создал теоретический аппарат для расчета движения хитроумных механических сочленений, Чебышев был и замечательным инженером. Его всегда интересовало практическое применение полученных формул и результатов исследований. Зачастую ученый сам брался за инструменты и строил модели своих механизмов.
Механизм для преобразования качательного движения во вращательное
Перед вами одна из моделей Чебышева. Это пример решения задачи о том, как превратить качательное движение рычага во вращательное. Ведущим в механизме является рычаг АС`. За одно полное качание (прямой и обратный ход) этого рычага звено КН делает полный оборот. Если точно выдержать размеры, то модель этого механизма, как и все прочие, можно построить самим и использовать их для демонстрации на уроках физики и машиноведения.
Делать их лучше всего из металла, но подойдут и плексиглас, и многослойная фанера.
В точках К, F, С и С` оси рычагов закреплены в подставке.
Размеры звеньев: АВ=ВС=ВМ=1; АС`=0,545; МD=1,61; FD=0,71; GF=1,33; GH=1,36; КН=0,39. Расстояния между неподвижными точками: СС`=1,325; CF=1,6; C`F=2,6; KF=2,11; СK=3,29. Угол ω (омега) рычага АВМ равен 80°. Здесь размеры звеньев даны в так называемых относительных величинах. Как ими пользоваться? Предположим, за единицу принята величина отрезка длиной 150 мм. Тогда длина звена GH будет равна 150*1,36=204 мм, а расстояние между точками С и С`=150*1,325=198,75 мм и т. д.
После того как изготовлены все звенья механизма, размещение их на подставке не представляет большого труда. Чтобы модель хорошо работала, звено КН следует делать в виде массивного диска-маховика, иначе в мертвых точках звено КН придется подталкивать.
Шестизвенный механизм с остановками в крайних положениях
Видали вы когда-нибудь такую машину, чтобы колесо крутилось, а рычаг, соединенный с колесом, стоял в то же время на месте? Больше того: постоял, постоял, потом повернулся и опять остановился, но уже в другом положении? Наверное, не видали. А такой механизм можно построить, только соединять колесо с рычагом надо определенным образом через систему промежуточных рычагов. Особенность этого механизма заключается в том, что при непрерывном вращении кривошипа АС` звено DF совершает? колебательные движения с остановками в крайних положениях. Механизмы с остановками широко используются в машинах-автоматах. Размеры звеньев: АВ=ВС=ВМ=1; АС`=0,43; MD=3,34; DF=0,41.
Расстояние СС`=1,15; CF=1,47; CF=2,51.
Угол ω в рычаге АВМ равен 265°.
«Твое свободное время», В.Н.Болховитинов, Б.И.Колтовой