Механизм для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах, требующих преобразования вращательного движения в сложное и наоборот, например, при рабочем органе, совершающем сложное движение с получением траектории типа эпициклоиды. Механизм для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот включает двуплечее водило, закрепленное на втулке, установленной на неподвижном валу с возможностью вращения. Водило взаимодействует с двумя сателлитами, которые движутся по зубчатому колесу, жестко установленному на неподвижном валу. При этом сателлиты и неподвижное колесо представляют собой цилиндрические шестерни равного диаметра. Втулка в правой своей части наружной поверхности содержит жестко установленный элемент передачи вращательного движения, выполненный в виде зубчатой шестерни, или звездочки, или шкива. На внешней торцевой поверхности сателлитов с равным односторонним эксцентриситетом установлены пальцы, соединенные с коромыслом, выполненным двуплечим с равными и симметричными относительно оси коромысла плечами. На коромысле расположен рабочий орган лопастного типа, совершающий движение с получением траектории типа эпициклоиды, для создания новой конструкции механизма преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах, требующих преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот, например, при рабочем органе, совершающем сложное движение с получением траектории типа эпициклоиды.

Известен механизм преобразования вращательного движения во вращательное с переменной частотой, содержащий корпус, закрепленное в нем колесо с внутренними зубьями, соосный ему и установленный в корпусе с возможностью вращения шкив с двумя отверстиями, расположенными на окружности, центр которого эксцентричен относительно оси шкива, установленные в этих отверстиях валы, несущие на одном конке зубчатые колеса для зацепления с колесом с внутренними зубьями, на другом - кривошипы, коромысло, ось качения которого совмещена с осью шкива, два шатуна, шарнирно связанные каждый одним концом с коромыслом, другим с соответствующим кривошипом, и планшайбу, при этом коромысло выполнено двуплечим с равными и симметричными относительно оси коромысла плечами, шарнирно соединенным с соответствующими шатунами, оси которых расположены на одной плоскости (патент РФ №2085796, кл. F16H 35/02, опубл. 27.07.1997).

Недостатками известного механизма являются сложность конструкции и невозможность перемещения коромысла по траектории типа эпициклоиды.

Известен механизм для преобразования вращательного движения в сложное, состоящее из возвратно-поступательного и вращательного движений, содержащий кривошипно-шатунный механизм, шатуны которого шарнирно соединены с соответствующими сателлитами, выполняющими роль кривошипов, связанную с кривошипно-шатунным механизмом планетарную передачу, состоящую из неподвижного зубчатого колеса, двух сателлитов и водила, жестко связанного с ведущим валом, шток, соосно установленный в неподвижном центральном зубчатом колесе планетарной передачи, и расположенный на штоке с возможностью осевого перемещения ползун, снабженный дополнительным кривошипно-шатунным механизмом, шатуны которого шарнирно соединены с сателлитами, выполняющими роль кривошипов, дополнительную планетарную передачу, связанную с дополнительным кривошипно-шатунным механизмом и состоящую из дополнительного неподвижного центрального зубчатого колеса, двух сателлитов и водила, жестко связанного через шток с ведущим валом, при этом шарнирные соединения основного и дополнительного сателлитов установлены противофазно, а основной и дополнительный кривошипно-шатунный механизм приводится в действие от одного привода путем присоединения упомянутого штока к ведущему валу с возможностью вращения его относительно неподвижного центрального зубчатого колеса планетарной передачи (патент РФ №2109998, кл. F16H 37/12, опубл. 27.04.1998).

Недостатками известного механизма являются сложность конструкции и невозможность снятия с шарнирных соединений на сателлитах движения по траектории типа эпициклоиды из-за противофазного размещения шарнирных соединений на сателлитах.

Известен зубчато-рычажный планетарный механизм с периодически изменяемой скоростью выходного звена (И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике. - М.: Наука, 1980 г., т.4, с.153, рис.2316).

В известном механизме входным звеном является водило, вращающееся вокруг неподвижной оси и входящее во вращательные пары с сателлитами, которые движутся по неподвижному зубчатому колесу. На осях сателлитов по другую сторону водила жестко укреплены рычаги, на концах которых вращаются ролики, центры которых описывают траектории в виде эпициклоиды при скольжении роликов в пазы диска, который они вращают со скоростью, периодически изменяющейся от нуля (когда центры роликов находятся на уровне зацепления сателлитов с центральным неподвижным колесом) до некоторого максимума (когда центры роликов находятся на точках, соответствующих максимальному расстоянию до неподвижной оси). Диаметры зубчатых колес приняты равными между собой. В этом случае период времени изменения скорости диска равен времени одного оборота входного звена вокруг неподвижной центральной оси.

Описанное устройство обеспечивает преобразование вращательного движения входного звена (водила) в возвратно-поступательное движение выходного звена (диска).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и поставленной задаче является механизм для преобразования движения, включающий входное звено, связанное через неподвижный вал с передающим звеном в виде планетарного механизма, состоящего из трех равных по диаметру цилиндрических шестерен, и выходное звено, при этом механизм содержит, по крайней мере, пару одинаковых передающих звеньев в виде идентичных планетарных зубчатых механизмов, а входное звено представляет собой редуктор, состоящий из конических шестерен, соединенных под прямым углом, из которых центральная шестерня жестко установлена на входном валу, а другие боковые, равные по диаметру, количество которых соответствует количеству передающих звеньев и равно количеству выходных звеньев, установлены с возможностью вращения на неподвижном валу, на концах которого, отстоящих от боковых шестерен редуктора, жестко закреплены солнечные шестерни планетарных механизмов передающих звеньев, а их сателлиты установлены с возможностью вращения на валах, жестко закрепленных на внешних торцевых поверхностях боковых шестерен редуктора на расстоянии от оси неподвижного вала, равном диаметру сателлита, причем на внешней торцевой поверхности одного из сателлитов каждого передающего звена с эксцентриситетом жестко установлен палец, шарнирно связанный с выходным звеном, представляющим собой шатун с поршнем, а аналогичный узел на противоположном передающем звене установлен в противофазе. В таком механизме палец каждого передающего звена может быть установлен с эксцентриситетом 0,3-0,7 от радиуса сателлита (патент РФ №2102642 на изобретение, кл. F16H 21/16, опубл. 20.01.1998).

Недостатками известного механизма являются сложность конструкции и невозможность снятия с шарнирных соединений на сателлитах нескольких плоскостных движений типа эпициклоиды из-за отсутствия шарнирных соединений на обоих сателлитах и коромысла, связывающего оба шарнирных соединения на сателлитах.

Известный механизм принят в качестве прототипа заявляемого объекта, т.к. он наиболее близок по принципу действия планетарного механизма передающего звена и по характеру соединения передающего звена с выходным звеном, когда передача движения к выходному звену осуществляется по соответствующему закону с получением движения типа эпициклоиды.

Технической задачей изобретения является создание новой конструкции механизма для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот, обладающего расширенными кинематическими возможностями и обеспечивающего простоту конструкции и возможность придания рабочему органу лопастного типа движения, описывающего траекторию типа эпициклоиды.

Техническая задача решается с помощью механизма для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот, включающего двуплечее водило, взаимодействующее с двумя сателлитами, которые движутся по зубчатому колесу, жестко установленному на неподвижном валу, при этом сателлиты и неподвижное колесо представляют собой цилиндрические шестерни равного диаметра, в котором, согласно изобретению, двуплечее водило закреплено на втулке, установленной на неподвижном валу с возможностью вращения, втулка в правой своей части наружной поверхности содержит жестко установленный элемент передачи вращательного движения, выполненный в виде зубчатой шестерни, или звездочки, или шкива, а на внешней торцовой поверхности сателлитов с равным односторонним эксцентриситетом установлены пальцы, соединенные с коромыслом, выполненным двуплечим с равными и симметричными относительно оси коромысла плечами, при этом на коромысле расположен рабочий орган лопастного типа, совершающий движение с получением траектории типа эпициклоиды.

В таком механизме для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот рабочий орган лопастного типа может быть выполнен в виде лопасти, расположенной вдоль продольной оси коромысла.

В таком механизме для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот рабочий орган лопастного типа может быть выполнен в виде двух лопастей, расположенных вдоль продольной оси коромысла и находящихся в противофазе друг к другу.

Выполнение на внешней торцевой поверхности сателлитов с равным односторонним эксцентриситетом пальцев, соединенных с коромыслом, выполненным двуплечим с равными и симметричными относительно оси коромысла плечами, и расположение на коромысле рабочего органа лопастного типа, обеспечивает рабочему органу заявляемого механизма для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот возможность совершения движения с получением траектории типа эпициклоиды.

Закрепление двуплечего водила на втулке, установленной на неподвижном валу с возможностью вращения, а также наличие в правой части наружной поверхности втулки жестко установленного элемента передачи вращательного движения, выполненного в виде зубчатой шестерни, или звездочки, или шкива, обеспечивают механизму для преобразования вращательного движения в сложное движение простоту конструкции.

Возможное выполнение рабочего органа лопастного типа в виде одной лопасти или двух лопаток обеспечивают механизму для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот расширение кинематических возможностей.

Указанные выше преимущества выгодно отличают заявляемое изобретение от прототипа.

Заявляемое изобретение изображено на чертеже, на котором показан общий вид механизма для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот в разрезе.

Механизм для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот включает двуплечее водило 1, взаимодействующее с двумя сателлитами 2, 3, которые движутся по зубчатому колесу 4, жестко установленному на неподвижном валу 5, при этом сателлиты 2, 3 и неподвижное колесо 4 представляют собой цилиндрические шестерни равного диаметра, при этом двуплечее водило 1 закреплено на втулке 10, установленной на неподвижном валу 5 с возможностью вращения, втулка 10 в правой своей части наружной поверхности содержит жестко установленный элемент передачи вращательного движения 11, выполненный в виде зубчатой шестерни, или звездочки, или шкива, а на внешней торцевой поверхности сателлитов 2, 3 с равным односторонним эксцентриситетом установлены пальцы 6, 7, соединенные с коромыслом 8, выполненным двуплечим с равными и симметричными относительно оси коромысла 8 плечами, при этом на коромысле 8 расположен рабочий орган лопастного типа 9, совершающий движение с получением траектории типа эпициклоиды.

В таком механизме для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот рабочий орган лопастного типа 9 может быть выполнен в виде лопасти, расположенной вдоль продольной оси коромысла 8.

В таком механизме для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот рабочий орган лопастного типа 9 может быть выполнен в виде двух лопастей, расположенных вдоль продольной оси коромысла 8 и находящихся в противофазе друг к другу.

Механизм для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот работает следующим образом.

При преобразовании вращательного движения в сложное движение от внешнего привода (на чертеже не показан) вращение передается на элемент передачи вращательного движения 11, жестко расположенный в правой части наружной поверхности втулки 9, установленной с возможностью вращения на неподвижном валу 5, и через водило 1 приводятся в движение взаимодействующие с ним два сателлита 2, 3, которые движутся по зубчатому колесу 4, жестко установленному на неподвижном валу 5. Расположенные на внешней торцевой поверхности сателлитов 2, 3 с равным односторонним эксцентриситетом пальцы 6, 7 передают вращение соединенному с ними коромыслу 8, выполненному двуплечим с равными и симметричными относительно оси коромысла 8 плечами, и жестко соединенному с коромыслом 8 рабочему органу лопастного типа 9, который осуществляет движение типа эпициклоиды.

При преобразовании сложного движения во вращательное движение вращение передача движения происходит в обратном направлении, т.е. от рабочего органа лопастного типа 9 к элементу передачи вращения 11.

Сопоставительный анализ заявляемой конструкции и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого механизма для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового механизма для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот, обладающего расширенными кинематическими возможностями и обеспечивающего простоту конструкции и возможность придания рабочему органу лопастного типа движения, описывающего траекторию типа эпициклоиды.

Использование конструкции механизма для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот по заявляемому изобретению в машиностроении, в частности, в устройствах, требующих преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».

1. Механизм для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот, включающий двуплечее водило, взаимодействующее с двумя сателлитами, которые движутся по зубчатому колесу, жестко установленному на неподвижном валу, при этом сателлиты и неподвижное колесо представляют собой цилиндрические шестерни равного диаметра, отличающийся тем, что двуплечее водило закреплено на втулке, установленной на неподвижном валу с возможностью вращения, втулка в правой своей части наружной поверхности содержит жестко установленный элемент передачи вращательного движения, выполненный в виде зубчатой шестерни или звездочки, или шкива, а на внешней торцевой поверхности сателлитов с равным односторонним эксцентриситетом установлены пальцы, соединенные с коромыслом, выполненным двуплечим с равными и симметричными относительно оси коромысла плечами, при этом на коромысле расположен рабочий орган лопастного типа, совершающий движение с получением траектории типа эпициклоиды.

2. Механизм для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот по п.1, отличающийся тем, что рабочий орган лопастного типа выполнен в виде лопасти, расположенной вдоль продольной оси коромысла.

3. Механизм для преобразования вращательного движения в сложное движение и наоборот по п.1, отличающийся тем, что рабочий орган лопастного типа выполнен в виде двух лопастей, расположенных вдоль продольной оси коромысла и находящихся в противофазе друг к другу.