Механизм точного прямолинейного движения точки

 

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: механизм содержит основное и дополнительное центральные колеса, водило, сателлит, дополнительные колеса, предназначенные для соединения с водилом и для связи его с дополнительным центральным колесом. Сателлит выполнен диаметром большим, чем радиус центрального колеса. Сателлит установлен на водиле с возможность вращения со скоростью, равной противоположно направленной скорости водила и отличной от скорости дополнительного центрального колеса. Точки сателлита, отстоящие от его оси на величину эксцентриситета водила, имеют возможность совершать точное прямолинейное перемещение. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к созданию точного прямолинейного движения точки.

Известен механизм точного прямолинейного движения точки [1] недостатком которого является то, что для обеспечения точного прямолинейного движения ползуна необходимо дополнительное направляющее звено, вызывающее реакцию между ползуном и направляющим звеном.

Наиболее близким по сути является планетарный механизм, содержащий неподвижное центральное колесо, водило и сателлит [2] недостатком которого является ограниченное его использование в силовых машинах из-за жесткой связи между диаметром сателлита и радиусом водила, применение высокопрочных материалов, а в зубчатых передачах коррегирование колес при малых эксцентриситетах водила.

Цель изобретения расширение возможности использования механизма в различных машинах.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве увеличен размер сателлита без изменения эксцентриситета водила (радиус Е./, а неподвижное центральное колесо делается подвижным и дополняется жестко связанным с ним дополнительным центральным колесом, которое через дополнительное колесо, жестко связанное с водилом, и объединяющее их еще одно дополнительное колесо с собственной опорой, обеспечивает такой же баланс скоростей, как в планетарном механизме, при этом точке контакта сателлита с основным центральным колесом сообщается скорость вращения противоположного направления скорости вращения водила и имеющая величину при R₃=E получаем ω₁0, т.е. известную схему планетарного механизма.

На фиг. 2 показано, что скорость точки A на сателлите 3 складывается из векторов двух скоростей В проекциях на оси X-Y это выражение запишется так: V_Ax=V_Bx+V_ABx; V_Ay=V_By-V_ABy.

Точка A будет совершать точное прямолинейное движение в том случае, если V_Ay=0. Это возможно если V_By=-V_ABy. 1 Из фиг.2 следует: таким образом должно выполняться равенство ω₃= -ω₂.

При этом т. A движется со скоростью V_A=V_Ax=2EW₂·sin ( ϕ₂ ) или V_A= ω₂·OA т.к. OA = 2E·sin(ϕ₂).

Очевидно, что т. О является мгновенным центром скоростей всех точек сателлита. Для т. С запишем
V_C= V_CO= ω₃·CO = ω₃(R₃-E)
или
V_C= ω₁R₁= ω₁(R₃+E).

Используя условие прямолинейного движения т. A ω₃= -ω₂получаем требуемую частоту и направление вращения центрального колеса 1:

На фиг.3 показаны несколько положений мгновенного центра скоростей т. О и точек A, B, C.

Следовательно, точка A может двигаться точно прямолинейно со скоростью V_A как при неподвижном центральном колесе, так и при подвижном, когда сателлит имеет диаметр больше радиуса колеса 1.

На фиг.1 в изометрии изображен предлагаемый механизм, состоящий из блока центральных подвижных колес 1-1', где 1 основное центральное колесо, а 1' -дополнительное центральное колесо, а также из водила 2 в блоке с дополнительным колесом 4, сателлита 3 и дополнительного колеса 5 с опорой для соединения кинематической связью колес 5 и 1'.

Механизм работает следующим образом: при вращении водила 2 через ось с эксцентриситетом E приводится в движение сателлит 3, а через дополнительное колесо 4, связанное жестко с водилом, дополнительное колесо 5 и дополнительное колесо 1' задается угловая скорость бока центральных колес 1-1'. При этом окружная скорость в зацеплении будет направлена противоположно окружной скорости оси сателлита, соединенного с водилом, что обеспечивает для сателлита такую картину линейных скоростей его точек, в которой имеется мгновенный центр скоростей, а точки, отстояние от оси сателлита на эксцентриситет E, движущиеся точно прямолинейно.

На фиг. 1 приведен план скоростей точек на звеньях механизма, где V_в скорость оси вращения сателлита, положение которой определяется эксцентриситетом E. Точка O это мгновенный центр скоростей всех точек на сателлите 3. V_A скорость точки A, совершающей точно прямолинейное движение. V_C скорость точки C, направленная в обратную сторону для создания мгновенного центра скоростей 0. V_D скорость контакта колес 4 и 5, V_к скорость контакта колес 1' и 5.

Предлагаемое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Возможности применения механизма расширяется наличием двух валов 2 и 4, имеющих разные скорости вращения, каждый из которых может быть приводным валом.

При этом можно использовать следующую расчетную формулу:


Из формул видно, что подбором радиусов звеньев можно получить различную частоту вращения вала 5 по сравнению с частотой вращения водила 2.

Формула изобретения

Механизм точного прямолинейного движения точки, содержащий центральное колесо, водило и сателлит, отличающийся тем, что он снабжен жестко связанным с основным дополнительным центральным колесом, которое установлено в механизме с возможностью вращения, и дополнительными колесами, из которых одно жестко соединено с водилом, другое установлено на валу для связи водила с дополнительным центральным колесом, а сателлит выполнен диаметром большим, чем радиус взаимодействующего с ним центрального колеса, и установлен на водиле с возможностью вращения со скоростью, равной и противоположной направленной скорости водила и отличной от скорости дополнительного центрального колеса, при которой точки сателлита, относящие от его оси на величину эксцентриситета водила, имеют возможность совершать точное прямолинейное перемещение.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3