10.5: Рычаги

Рычаги предназначены для преобразования некоторого входного движения в движение другого вида на выходе. Рычаги состоят из ряда жестких элементов, называемых звеньями, соединенных вместе с помощью свободно вращающихся соединений. Как правило, одно из звеньев фиксируется неподвижно, и одно из звеньев приводится в действие некоторым входным движением. Рычаги являются основным элементом проектирования машин благодаря их способности создавать огромное количество выходных движений, а также изменять путь, скорость и ускорение входного движения. Простые конструкции рычагов позволяют реализовать точные и сложные движения. Движения рычагов являются повторяемыми.

Рычаги встречаются по всему миру. Ниже представлен простой рычаг на примере пары тисков. 

На первом рисунке изображен рычаг в одной конфигурации. Нижнее соединение представляет собой входное звено, приводимое в действие, а верхнее соединение представляет собой звено, зафиксированное неподвижно. На втором рисунке изображен рычаг на другом конце движения. Этот рычаг состоит из четырех звеньев, каждое из которых состоит из двух соединений. Данный тип рычага является наиболее распространенным.

Четырехзвенные рычаги (шарнирные четырехугольники):

Одним из наиболее простых и распространенных типов рычага является четырехзвенный рычаг. Это система соединений, позволяющая выполнять широкий диапазон движений в зависимости от конфигурации. Длина каждого звена может варьироваться, за счет чего в выходное движение могут быть внесены существенные изменения. Наиболее распространенным типом четырехзвенного рычага является соединение с парами звеньев идентичной длины, расположенных параллельно друг другу (см. рисунок ниже):

В данной конструкции, в процессе выполнения рычагом заданного движения, выходное звено остается расположенным параллельно звену, зафиксированному неподвижно. Конфигурация , таким образом, не изменяется. Данное решение может быть полезным в ситуациях, когда объектный манипулятор должен неизменно сохранять определенную ориентацию относительно поверхности земли. Тем не менее, не во всех четырехзвенников применяется данная конфигурация.

В данном примере четырехзвенного рычага, выходное движение отличается от выходного движения, представленного в предыдущем примере! Путем подстройки длин различных звеньев, проектировщик может создавать разнообразные проектные решения. Система проектирования VEX Robotics Design System позволяет экспериментировать с рычагами и тестировать различные движения.

Прототипы рычагов, представленные выше, могут быть созданы с помощью всего нескольких металлических частей VEX, а также небольшого количества винтов.