Направляющие механизмы*

— Этим именем называются механизмы, в которых, при движении одной точки по окружности или по дуге окружности, некоторая другая точка движется по прямой. Задача об изыскании Н. Механизмов была установлена Ваттом, который, усовершенствуя паровую машину, встретился с необходимостью передать прямолинейное движение головки поршневого штока концу коромысла, который движется по дуге окружности. В настоящее время паровые машины устраиваются без коромысла. Головка поршневого штока удерживается на прямой линии салазками, и это прямолинейное движение преобразуется во вращательное движение махового колеса просто шатуном. Тем не менее продолжавшаяся почти в течение века погоня за изобретением наиболее совершенного Н.

Механизма имела громадное значение в истории развития теории механизмов. Исследования, сделанные в этом направлении, внесли яркий свет в понимание законов передачи движения. Н. Механизмы подразделяются на точные и приближенные. Точные должны, теоретически говоря, вести точку строго прямолинейно.В настоящее время известны следующие точные Н. Механизмы, в которых неподвижные шарниры обозначены точками, обведенными окружностями:1) антипараллелограмм Гарта (фиг. 1) преобразует движение точки M по окружности в движение точки G по прямой.Фиг. 1.В нем AB=CD. BC=AD. SP=SO, стержни, изображенные толстыми линиями, соединены между собой в указанных крупными точками местах шарнирами. Шарниры O, S, H неподвижны. Длина кривошипа НМ и шатуна MA произвольна, лишь бы при вращении стержня HM точка A колебалась по дуге описанной из O радиусом OA Положения точек P и G определяются как пересечения стержней AD и BC с прямой OG, проведенной параллельно BD из произвольно взятой на AB точки O Этот механизм видоизменен много в следующий (фиг.

2), к которому можно присоединить также шатун и кривошип, не изображенные на фиг. 2.Фиг. 2.Здесь движение точки G не заслоняется частями механизма.2) Прямило Гарта (фиг. 3). В нем точка P ходит по прямой AP, точка Q по прямой AQ. Любая точка стержня BC или его продолжения может быть соединена с шатуном, соединенным с вращающимся кривошипом, которые и не изображены.Фиг. 3.Должны быть соблюдены равенства AD=DP. AH=HE. EC=CP. DQ=DP и условие АН<AB В этом механизме концы стержня PQ ходят по прямым и потому (см. Механизм) все точки стержня PQ, кроме Q, D и P, чертят эллипсы. Шарниры A и B неподвижны.3) Положительный инверсор Посселье (фиг. 4). В нем АВ=ВС=CD =AD. OB=OD. PA=OP, шарниры O и P неподвижны. Точка C чертит перпендикулярную к OP прямую.

Замечательное свойство соединения ромба АВСD со стержнями OB и OD заключается в том, что в таком соединении величина произведения ОА ∙ ОС постоянно остается равным OB2—BC2Фиг. 4.4) Отрицательный инверсор Посселье (фиг. 5). В нем C чертит перпендикулярную к PO прямую. Шарниры O и P неподвижны. АВ=ВС=CD=AD. ОР=АР Произведение AO∙OC остается постоянно равным BC2—OB2Фиг. 5.5) Механизм Брикара (фиг. 6). Построим квадрат ABCD и его диагонали AC и BD. Середины сторон AD и BC разделим пополам в точках Е и F Стержни AD, AC, BC, ВО и DO соединим шарниром в точках A, В, C, D, E, О и устроим в точках Е и F неподвижные шарниры. Таким образом диагональ DB будет составная из равных между собой стержней DO и OB, диагональ же АС представляет собой целый стержень.

Точка O соединения стержней OB и OD описывает прямую, перпендикулярную к EF На чертеже O отодвинуто в сторону, чтобы показать, что диагональ АС не составная.Фиг. 6Приближенные Н. Механизмы ведут точку по кривой, некоторая часть которой весьма мало уклоняется от прямой. На протяжении же этой части уклонение от прямолинейного движения настолько мало, что на практике приближенные Н. Механизмы не уступают точным. Таких механизмов изобретено великое множество. Из них наиболее известны:1) параллелограмм Ватта (фиг. 7), ведущий точки p, n и m по прямым.Фиг. 7.2) Прямило Чебышева (фиг. 8), ведущее точку B приблизительно по прямой при движении точки A по дуге α A β. Этот механизм замечательно мало отклоняет точку B от прямолинейного движения.

Условия. ОС=АС = ВС =64. OD=25. AD= 11. Стержень АСВ не сгибается в точке C. Шарниры O и D неподвижны.Фиг. 8.3) Непрерывный трансформатор Чебышева. Замечательнейший из всех Н. Механизмов, потому что, состоя только из трех подвижных частей, не нуждается, для преобразования непрерывного вращения (а не колебания только) в прямолинейное движение, в прибавлении кривошипа и шатуна, так как в этом замечательном механизме непрерывное вращение стержня DA около точки D непосредственно преобразуется в поступательное движение точки B, весьма мало уклоняющееся от прямолинейного и совершающееся взад и вперед. Механизм состоит из прямоугольного треугольника АСВ (который может быть заменен стержнем, согнутым в точке C под прямым углом) с равными катетами CA и CB, стержня OC, равного CA, и стержня AD Размеры могут быть следующие.

AC=BC=OC=100. OD=141. DA=5.Фиг. 9. Литература предмета весьма обширна. Укажем на следующие сочинения. Чебышев, "О простейшей суставчатой системе, доставляющей движения симметрические около оси" ("Приложение к LX тому Записок Имп. Академии Наук", 1889). Burmester, "Lehrbuch der Kinematik". Делоне, "Передача вращения и механическое черчение шарнирно-рычажными механизмами". Более полное указание на литературу предмета можно найти в статье Лигина, "Liste des travaux sur les syst èmes articulés" ("Bulletin des scienses Mathé matiques", т. VII). Neuberg, "Sur quelques syst èmes des tiges arliculées". Kempe, "How to draw a stright line" ("The Natu re", т. XVI). H. Делоне..