устройство для демонстрации кулачкового механизма с плоским толкателем

Формула изобретения

Устройство для демонстрации кулачкового механизма с плоским толкателем, состоящее из прозрачного корпуса в виде нижней, средней и верхней пластин, приводного диска, сегмент которого выходит за их пределы для обеспечения привода механизма, и модели кулачкового механизма, содержащего кулачок и плоский толкатель, установленный в пазу направляющей пластины, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено камерой сгорания, выполненной в виде прорези в направляющей пластине, подпружиненным клапаном, установленным в упомянутой камере, и коромыслом, кинематически связанным одним плечом с плоским толкателем, а другим - с подпружиненным клапаном, при этом оси плоского толкателя и камеры сгорания расположены параллельно друг другу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области учебно-наглядных пособий, использующихся в учебном процессе при изучении прикладной механики, теории механизмов и машин и других дисциплин.

Известны учебные приборы для изучения устройства и работы плоских механизмов, входящих в перечень технических средств обучения и типового учебно-лабораторного оборудования /1/. Среди учебных приборов известны "Кулачковый механизм с роликовым толкателем", "Кулачковый механизм с плоским толкателем" и "Кулачковый механизм с игольчатым толкателем". Модели известных механизмов смонтированы на унифицированных массивных металлических подставках и состоят из кулачка и толкателя, установленного в направляющей. Вращение кулачка осуществляется рукояткой, смонтированной на оси кулачка.

Недостатками известных устройств является их массивность, большая металлоемкость, сложность конструкции, большая трудоемкость изготовления и невозможность их использования при чтении лекций перед большой аудиторией, так как они предназначены в основном для индивидуального обучения учащихся.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для демонстрации работы плоских механизмов с помощью эпидиаскопа /2/.

Устройство имеет корпус в виде трех и более пластин из прозрачного органического стекла, причем в пространстве между нижней и средней пластинами расположен приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, а между средней и верхней пластинами располагаются звенья плоского механизма, в том числе и кулачкового механизма. Передача крутящего момента от приводного диска к кулачку осуществляется с помощью квадратно-цилиндрической оси. Плоский толкатель движется в пазу направляющей пластины. Пара "кулачок - плоский толкатель" демонстрирует устройство и работу кулачкового механизма.

Известное устройство может успешно использоваться в учебном процессе при чтении лекций с помощью кодоскопа. Однако его демонстрационные возможности далеко не исчерпаны. Целесообразно расширить его возможности путем привязки кулачкового механизма к механизму, например, газораспределения двигателя внутреннего сгорания, что позволит повысить эффективность использования учебного прибора в учебном процессе за счет одновременного показа кулачкового механизма и механизма газораспределения.

Предлагаемое изобретение направлено на расширение демонстрационных возможностей кулачкового механизма с плоским толкателем и повышение эффективности его использования в учебном процессе.

Задача решена тем, что устройство для демонстрации кулачкового механизма с плоским толкателем, состоящее из прозрачного корпуса в виде нижней, средней и верхней пластин; приводного диска, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма; и модели механизма, например, кулачкового, содержащего кулачок и плоский толкатель, установленный в пазу направляющей пластины, дополнительно снабжено камерой сгорания, выполненной в виде прорези в направляющей пластине; подпружиненным клапаном, установленным в упомянутой прорези; и коромыслом, кинематически связанным одним плечом с плоским толкателем, а другим - с подпружиненным клапаном, при этом оси плоского толкателя и камеры сгорания расположены параллельно друг другу.

Устройство для демонстрации кулачкового механизма с помощью кодоскопа иллюстрируется чертежом, на котором изображено предлагаемое устройство в двух проекциях - на виде спереди в разрезах и на виде сверху.

Устройство полностью выполнено из прозрачного цветного стекла, причем корпус выполнен бесцветным, а звенья - цветными. Устройство содержит корпус, состоящий из нижней 1, средней 2 и верхней 3 пластин, скрепленных винтами 4. Пластины 1, 2, 3 разделены между собой прокладками 5. В пространстве между средней 2 и верхней 3 пластинами установлена направляющая пластина 6, служащая для размещения звеньев механизма.

Между нижней и средней пластинами установлен приводной диск 7 для обеспечения привода механизма. Сегмент приводного диска выступает за пределы средней и верхней пластин. Приводной диск может быть гладким или зубчатым (на чертеже представлен зубчатый вариант приводного диска). Вращение приводного диска может осуществляться вручную или с помощью электродвигателя, ось которого устанавливается в отверстие 8, выполненное в нижней пластине 1. На оси электродвигателя закрепляется зубчатое колесо, которое входит в зацепление с приводным диском.

Приводной диск смонтирован на квадратно-цилиндрической оси 9, которая служит для передачи вращательного момента от приводного диска к кулачку 10, который установлен на квадратном хвостовике оси 9. Для размещения кулачка 10 в направляющей пластине 6 выполнен паз 11. Кулачок взаимодействует с плоским толкателем 12, размещенным в пазу 13 направляющей пластины 6. Кинематическая пара "кулачок 10 - плоский толкатель 12" демонстрирует устройство и работу кулачкового механизма с плоским толкателем.

Устройство для демонстрации кулачкового механизма с плоским толкателем в целях расширения демонстрационных возможностей дополнительно снабжено камерой сгорания 14, выполненной в виде прорези в направляющей пластине 6. В камере сгорания установлен подпружиненный клапан 15, шток 16 которого размещен в пазу 17 направляющей пластины 6. Подпружиненный клапан 15 оснащен пружиной 18.

Оси плоского толкателя 12 и камеры сгорания 14 расположены параллельно друг другу с целью обеспечения работоспособности устройства и возможности кинематической связи между плоским толкателем 12 и штоком 16 подпружиненного клапана 15. Кинематическая связь обеспечивается с помощью коромысла 19, установленного на оси 20 в пазу 21 направляющей пластины. Коромысло 19 одним плечом взаимодействует с плоским толкателем 12, а другим плечом - со штоком 16 подпружиненного клапана 15.

Дополнительные звенья кулачкового механизма, а именно: камера сгорания 14 и подпружиненный клапан 15 демонстрируют работу механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Промежуточным звеном между кулачковым механизмом с плоским толкателем и механизмом газораспределения двигателя внутреннего сгорания является коромысло 19.

Устройство для демонстрации кулачкового механизма с плоским толкателем работает следующим образом. При вращении приводного диска 7 крутящий момент передается кулачку 10, который, взаимодействуя с плоским толкателем 12, перемещает его по пазу 13. Плоский толкатель 12, в свою очередь, перемещает вправо одно плечо коромысла 19. Другое плечо коромысла смещается влево и взаимодействует со штоком 16 подпружиненного клапана 15, который также смещается влево, открывая камеру сгорания 14 и имитируя цикл "Выхлоп газов". При дальнейшем вращении кулачка подпружиненный клапан 15 под действием пружины 18 смещается вправо и закрывает камеру сгорания. Цикл газораспределения закончен.

Таким образом, предлагаемое устройство одновременно демонстрирует устройство и работу кулачкового механизма с плоским толкателем и механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Использование устройства в учебном процессе сводится к следующему. Устройство может быть использовано для изучения устройства и работы кулачкового механизма с плоским толкателем и механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания как индивидуально, так и коллективно. При коллективном показе устройство кладут на стол кодоскопа и устанавливают в отверстие нижней пластины электродвигатель. Далее включают кодоскоп и на демонстрационном экране показывается цветная "картинка" механизма. В статическом режиме показывается и изучается устройство механизма. Далее включают электродвигатель и на экране демонстрируется работа механизма и взаимодействие его звеньев друг с другом.

Предлагаемое устройство для демонстрации кулачкового механизма с плоским толкателем по сравнению с прототипом и аналогами обладает следующими преимуществами:

1) Введение в конструкцию кулачкового механизма с плоским толкателем звеньев механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания (камеры сгорания, подпружиненного клапана и коромысла) позволяет значительно расширить демонстрационные возможности устройства за счет одновременного показа устройства и работы двух механизмов и изучения их взаимодействия друг с другом в едином механизме газораспределения.

2) Повышается эффективность использования устройства для демонстрации кулачкового механизма с плоским толкателем в учебном процессе за счет расширения его демонстрационных возможностей и одновременного показа двух механизмов.

По предлагаемому изобретению проведены конструкторские работы и предварительные испытания, которые дали положительные результаты. Намечено изготавливать устройство в рамках программы "Учебная техника" для распространения в учебных заведениях.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Юденич В.В. Технические средства обучения и типовое учебно-лабораторное оборудование. М.: Высшая школа, 1974.

2. АС СССР №341071. Устройство для демонстрации работы плоских механизмов с помощью эпидиаскопа. М. кл. G 09 B 1/22, 1972.