Шарнирно-рычажный передаточный механизм

 

Изобретение относится к шарнирно-рычажным преобразователям непрерывного вращательного движения в колебательное и может быть .использовано в машиностроении . Цель изобретения - расширение кинематических возможностей. При вращении кривошипа 1, когда звено 4 не взаимодействует с упором 6, механизм работает как четырехзвенник и дополнительное коромысло 9 движется по тому же передаточному закону , что и звенья 3 и 4 коромысла. При взаимодействии звена 4 с упором 6 механизм начинает работать в режиме шестизвенного механизма, в котором звено 3 вращается относительно неподвижного шарнира Е. При дальнейшем вращении кривошипа 1 звено 4 выходит из взаимодействия с упором 6 и механизм продолжает работать в режиме четырехзвенного механизма до следующего взаимодействия звена 4 с упором 6. 2 ил., 1 з.п.ф.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 F 16 Н 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО P СКОМУ С В ИДЕТЕЛ Ь СТВУ (21) 4784073/28 (22) 19.01.90 (46) 07,02.92. Бюл. hL 5 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Е.С.Аскаров и К.С.Иванов (53) 621.837(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 898186, кл. F 16 Н 21/20, 1982. (54) ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ ПЕРЕДАТОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к шарнирно-рычажным преобразователям непрерывного вращательного движения в колебательное и может быть: спользовано в машиностроении. Цель изобретения — расширение кине,, SU(1710892 А1 матических возможностей. При вращении кривошипа 1, когда звено 4 не взаимодействует с упором 6, механизм работает как че-, тырехзвенник и дополнительное коромысло

9 движется по тому же передаточному закону, что и звенья 3 и 4 коромысла. При взаимодействии звена 4 с упором 6 механизм начинает работать в режиме шестизвенного механизма, в котором звено 3 вращается относительно неподвижного шарнира Е.

При дальнейшем врашении кривошипа 1 звено 4 выходит из взаимодействия с упором 6 и механизм продолжает работать в режиме четы рехзвен ного механизма до следующего взаимодействия звена 4 с упором

6. 2 ил., 1 з.п.ф.

1710892

15

Изобретение относится к шарнирнорычажным преобразователям непрерывного вращательного движения в колебательное и найдет применение в механизмах автоматических устройств.

Известен механизм шарнирного четырехзвенника, состоящего иэ кривошипа, шатуна, коромысла и стойки, составляющих замкнутый контур. Недостатком подобного механизма является недостаточная точность отработки коромыслом заданного передаточного закона, так как количество точек интерполирования, т.е. таких точек, где графики получаемой и заданной передаточной функции движения коромысла совпадают, ограничено некоторым числом и.

Величина и определяется существующими методиками синтеза и возможностями рычажного механизма.

На основании теории Бурместера или теории обращения движения, областью расположения центров вращения кривошипа шарнирного четырехзвенника, отрабатывающего 4 интерполяционные точки передаточной функции является кривая, т.е. имеем достаточное множество решений. Областью расположения центров вращения кривошипа четырехзвенника, отрабатывающего 5 интерполяционных точек, является точка пересечения двух кривых, Таких точек может быть одна или три, то есть имеем одно или три решения. Для получения n = 6 требуется пересечение 3-х кривых в одной точке, вероятность получения такого результата крайне мала, Для получения п =

7 требуется пересечение 4-х кривых в одной точке и т.д. Гарантированное максимальное количество и = 5. Увеличение количества точек интерполирования повышает точность отработки передаточной функции и расширяет кинематические возможности механизма.

Известен механизм с переменной длиной звена, состоящий из кривошипа, шатуна, стойки, составного коромысла, состоящего из двух шарнирно связанных звеньев, вращение этих звеньев ограничено парой упоров, расположенных на их сопряженных концах. На стойке неподвижно закреплен упор, ограничивающий вращение звена составного коромысла, соединенного со стойкой. Это же звено взаимодействует с пружиной, которая стрзмится прижать его к неподвижному уг.сну и сомкнуть пару упоров, конец пружины закреплен на стойке, Недостатком этого механизма является то, что исполнительное звено отрабатывает передаточный закон по п интерполяционным точкам, так как этот механизм работает как шарнирный четырехзвенник до контак20

55 та звена составного коромысла с неподвижным упором с одной длиной коромысла и стойки после контакта с другой длиной коромысла и стойки. Точки вращения получаемых коромысел не совпадают, т,е, имеем два независимых исполнительных звена, каждое из которых описывает свою дугу окружности и отрабатывает и интерполяционных точек передаточной функции.

Механизм имеет не более и интерполяционных точек передаточной функции, что сужаеТ его кинематические возможности, Цель изобретения — расширение кинематических возможностей путем повышения передаточной точности механизма посредством увеличения количества интерполяционных точек передаточной функции, отрабатываемой исполнительным звеном механизма.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом шарнирно-рычажном передаточном механизме., содержащем стойку, установленные на ней кривошип и коромысло, состоящее из двух шарнирно связанных звеньев, три упора, два из которых закреплены на соответствующих звеньях коромысла, а третий закреплен на стойке и предназначен для взаимодействия с одним из звеньев коромысла, установленным на стойке, и пружину, закрепленную на стойке, поджимающую это звено к третьему упору, имеется дополнительное коромысло, установленное на стойке нг одной оси с основным, второй шатун, одним концом шарнирно связанный со вторым звеном коромысла, а другим — с дополнительным коромыслом. B модификации механизма второе звено коромысла выполнено в виде замкнутого треугольного контура, вершины которого шарнирно. связаны соответственно с первым звеном, шатуном и дополнительным шатуном

Механизм.рггогает в двух режимах. До контакта звена составного коромысла с упором как и аэнирный четырехзвенник с длиной кором сла, равной расстоянию между концами составного коромысла при сомкнутой паре упоров. Составное коромысло, дополнительное коромысло и второй шатун в это время представляют иэ себя жесткую конструкцию, все элементы которой двигаются по единому передаточному закону. После контакта звена составного коромысла с упором механизм начинает работать в режиме 6-тизвенного механизма, образованного последовательным соединением двух шарнирных четырехзвенников.

Дополнительное коромысло является исполнительным звеном в обоих режимах работы механизма. В первом режиме рабо1710892 механизм, отрабатывающий передаточный 20 закон по и+2 интерполяционным точкам. В модификации механизма, введя треугольный замкнутый контур второго звена коро:25

40

Предлагаемый шарнирно-рычажный передаточный механизм отличается наличием дополнительного коромысла, второго шату- 45 на. В модификации механизма второе звено

55 ты механизма получают и интерполяционных точек передаточной функции, причем и-я точка соответствует положению механизма при контакте звена с неподвижным упором. Задаваясь параметрами 6-тизвенного механизма, у которого заданы длины кривошипа и шатуна и угол между ними, получают еще дополнительные интерполяционные точки. При 3-х интерполяционных точках передаточной функции шарнирного четырехзвенника его параметры получены с расположением центра вращения кривошипа в любом месте плоскости, т.е. имеем бесконечное множество решений.

Синтезируем 6-тизвенный механизм по

3-м интерполяционным точкам, совмещая первое интерполяционное положение 6тизвенника с и-м интерполяционным положением четырехзвенника. В итоге получаем мысла, добиваемся независимости параметров входного четырехзвенника 6тизвенного механизма от параметров выходного четырехзвенника, Это дает возможность синтезировать 6-тизвенный механизм по 4-м и 5-ти интерполяционным точкам. Область расположения центров вращения кривошипа шарнирного четырехзвенника, отрабатывающего 4 интерполяционные точки передаточной функции, представляет из себя кривую, т.е. имеем достаточное множество решений задачи синтеза. Область расположения центра вращения кривошипа для четырехзвенника, отрабатывающего 5 интерполяционных точек, я вляется одна или три точки, т.е. имеем одно или три решения. В итоге имеем механизм, отрабатывающий передаточный .закон по

n+3 и и+4 интерполяционным точкам. составного коромысла выполнено в виде треугольного замкнутого контура, На фиг.1 показана кинематическая схема механизма; на фиг.2 — кинематическая схема модификации механизма. (Основны-, ми линиями показано положение механизма при контакте с неподвижным упором, штрих-пунктирными линиями — промежуточные положения).

Механизм состоит из кривошипа 1, шатуна 2, звена 3, звена 4, стойки 5, которые составляют замкну гый контур шарнирного . пятизвенника. На концах звеньев 3 и 4, 5

15 скрепленных шарниром Е, имеется пара упоров M u N. На стойке 5 расположен неподвижный упор 6; ограничивающий вращение звена 4. К стойке 5 крепится пружина 7, взаимодействующая со звеном 4 и способствующая смыканию пары упоров М и N u контакту звена 4 с упором 6. К концам С и D шатуна 2 и стойки 5 шарнирно крепятся соответственно второй шатун 8 и дополнительное коромысло 9, которые соединены между собой шарниром. В модификации механизма к концам звена 3 крепятся дополнительные звенья 10 и 11, которые образуют вместе с звеном 3 замкнутый треугольный контур. Конец второго шатуна 8 шарнирно крепится в точке Н, соединяя звенья 10 и 11.

Механизм работает следующим образом, Примем за начальное положение крайнее внешнее положение механизма (кривошип 1 и шатун 2 вытянуты в одну прямую линию). Соответствующее положение конца

В кривошипа 1 обозначено как В1. Кривошип 1 вращается против часовой стрелки, Система звеньев 3 — 4 представляет собой жесткую конструкцию, так как упоры М и N сомкнуты, чему способствует пружина 7, Механизм работает в режиме шарнирного четырехзвенника с кривошипом 1, шатуном

2, стойкой 5 и коромыслом — система звеньев 3-4. Вследствие жесткости сист; лы звеньев 3 — 4 система звеньев 3 — 4 — 8 — 9 также представляет жесткую конструкцию, следовательно, дополнительное коромысло 9 движется потому же передаточному закону, что и коромысло 3 — 4, При контакте звена 4 с упором 6 механизм начинает работать в режиме 6-тиэвенного механизма, полученного последовательным соединением двух шарнирных четырехзвенников.

Входной четырехзвенник: кривошип 1, шатун 2, коромысло — звено 3, стойка — отрезок АЕ. Выходной четырехзвенник: коромысло 3, шатун — второй шатун 8, выходное коромысло — дополнительное коромысло 9, стойка — звено 4, Это положение механизма обозначено основными линиями, Упоры М и

N размыкаются, кривошип 1 доходит до крайнего внутреннего положения четырехзвенника 1,2,3, АЕ, положение конца кривошипа 1 обозначено В2. После этого коромысло — звено 3 начинает вращаться в, обратную сторону да контакта упоров M и N, "

% после чего механизм вновь работает в режиме шарнирного четырехзвенника. Звено 4, преодолевая сопротивление пружины 7, которая поддерживает контакт упоров M u N u жесткость системы звеньев 3 — 4, совместно со звеном 3 начинает вращаться до крайне-!

1710892

10 го внешнего положения четырехзвенника.

После чего цикл повторяется.

Модификация механизма работает аналогичным образом.

Отличие заключается только в том, что параметры выходного четырехзвенника 6тизвенного механизма не зависят от параметров входного четырехзвенника, Звено 3, являясь коромыслом входного четырехзвенника, не является коромыслом выходного четырехзвенника. Эту функцию выполняет звено 11. Также в этой конструкции угол, получаемый между коромыслом и стойкой выходного четырехзвенника в момент контакта звена 4 с упором 6 принимает любые значения независимо от параметров входного четырехзвенника.

Использование механизма расширяет кинематические возможности путем повышения точности отработки передаточной функции исполнительным звеном механизма. В основной схеме количество интерполяционных точек передаточной функции увеличивают на два по сравнению с обычным шарнирным четырехзвенником. В модификации механизма за счет независимости параметров входного и выходного четырехзвенников 6-тизвенного механизма возможно увеличение на три и четыре точки. Если принять максимальное количество интерполя цион н ых точек для шарнирного четырехзвенника и = 5, то точность возрастет для основной схемы: (5+2):5

= 1,4 раза, для модификации в {5+3); 5 = 1,6

5 раза и (5+4):5 = 1,8 раза, Формула изобретения

1. Шарнирно-рычажный передаточный механизм, содержащий стойку, установленные на ней кривошип и коромысло, состоя10 щее из двух шарнирно связанных звеньев, три упора, два из которых закреплены на соответствующих звеньях коромысла, а третий закреплен на стойке и предназначен для взаимодействия с одним из звеньев коро15 мысла, установленным на стойке, и пружину, закрепленную на стойке и поджимающую это звено к третьему упору, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможно20 стей, механизм снабжен дополнительным коромыслом, установленным на стойке на одной оси с основным, и вторым шатуном, одним концом шарнирно связанным с вторым звеном коромысла, а другим — с допол25 нительным коромыслом.

2. Механизм по п,1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что второе звено коромысла выполнено в виде замкнутого треугольного контура, вершины которого шарнирно связаны с

30 первым звеном, шатуном и дополнительным шатуном,