Пятизвенный редуктор поворотного движения

Изобретение относится в машиностроению, в частности к винтовым механизмам. Редуктор поворотного движения содержит стойку, входное и выходное звенья, а также первое и второе промежуточные звенья. Входное и выходное звенья образуют со стойкой поворотные кинематические пары. Первое промежуточное звено образует с входным звеном и вторым промежуточным звеном винтовые кинематические пары, а со стойкой входит в поступательную кинематическую пару. Второе промежуточное звено образует с входным звеном, выходным звеном и первым промежуточным звеном винтовые кинематические пары. Решение направлено на повышение надежности механизма. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к винтовым механизмам.

Известен четырехзвенный винтовой механизм [1, стр.90, рисунок а]. В этом механизме вращающийся винт передает движение на подвижную гайку. Такой механизм не может обеспечить преобразование поворотного движения входного звена в поворотное движение выходного.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является винтовой редуктор [2], который содержит корпус с резьбой на внутренней поверхности, соосно установленные и взаимодействующие с ним входной и выходной валы и промежуточный элемент с резьбой на его наружной поверхности, образующий винтовые пары с входным и выходным валами. Резьба на наружной поверхности промежуточного элемента - пересекающаяся, а винтовые поверхности корпуса и выходного вала сопряжены. Выходной вал взаимодействует с резьбой промежуточного элемента на его наружной поверхности. Числа заходов винтовых пар промежуточный элемент - корпус и промежуточные элемент - выходной вал некратны друг другу.

Недостатком такого механизма является то обстоятельство, что он передает движение от входного звена к выходному последовательно.

Задачей заявляемого механизма является обеспечение передачи движения по двум параллельным ветвям, что увеличит надежность.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что пятизвенный редуктор поворотного движения, содержащий подвижные входное, выходное звенья и первое и второе промежуточные звенья, а также стойку, при этом входное и выходное звенья образуют со стойкой поворотные кинематические пары, а первое промежуточное звено входит в винтовые кинематические пары с входным звеном и вторым промежуточным звеном, также образует со стойкой поступательную кинематическую пару, а второе промежуточное звено винтовыми парами входит в соединение с входным звеном, выходным звеном и первым промежуточным звеном.

На чертеже изображен предлагаемый пятизвенный редуктор поворотного движения. Он состоит из входного звена 1, первого промежуточного звена 3, второго промежуточного звена 2, выходного звена 4 и стойки 5. Входное звено образует со стойкой 5 поворотную кинематическую пару (5-1), выходное звено образует со стойкой 5 поворотную кинематическую пару (5-4); промежуточное звено 3 входит с входным звеном 1 и промежуточным звеном 2 и две винтовые кинематические пары (2-1), (2-3) и со стойкой в поступательную кинематическую пару (5-3) соответственно; промежуточное звено 2 входит с выходным звеном 1 и выходным звеном 4 в винтовые кинематические пары (1-2) и (2-4). Буквами хх обозначена геометрическая ось механизма, относительно которой осуществляется движение всех подвижных звеньев редуктора, а именно повороты звеньев на углы φ₁, φ₂ и φ₄ и смещение звеньев 2 и 3 вдоль оси хх на S₂ и S₃. Линиями 51, 12, 23, 35, 31, 24 и 45 обозначены углы наклона винтовых линий в кинематических парах соответственно β₅₁, β₁₂, β₂₃, β₃₅, β₃₁, β₂₄ и β₄₅.

Работает пятизвенный редуктор поворотного движения следующим образом. Задавая первому звену некоторый угол поворота φ₁ относительно оси хх, на третьем звене за счет винтовой пары (1-3) и поступательной пары (2-5) получают поступательное движение звена 3, а именно осевое смещение звена 3 вдоль оси хх на S₃. За счет того, что звено 1 поворачивается на φ₁ и звено 3 смещается на S₃, звено 2, через винтовые пары (1-2) и (2-3), получает вполне определенное движение, которое можно разложить на поступательное S₂ и поворотное φ₂, выходное звено 4, через винтовую пару (2-4), поворачивается на угол φ₄, поскольку четвертое звено входит со стойкой в поступательную кинематическую пару.

Известно [3, стр.27, вторая строка снизу], что любое винтовое движение определенно зависимостью

где r - радиус резьбы,

S - осевое смещение звена,

φ - угол поворота звена,

β - угол наклона резьбы.

Так как в поворотных парах (5-1) и (4-5) углы β₅₁=0 и β₄₅=0, то из (1) следует, что в них относительного осевого смещения звена происходить не будет, а угол поворота φ₂₄ в винтовой паре (2-4) по (1) будет:

Отношение угла поворота φ₁ входного звена 1 к углу поворота φ₄ выходного звена 4 определяет передаточное отношение U₃ всего четырехзвенного редуктора поворотного движения, т.е.

Предлагаемый четырехзвенный редуктор поворотного движения относится к механизмам четвертого семейства по Артоболевскому И.И., т.е. к клиновым и винтовым механизмам, подвижность которых определяется формулой Добровольского В.В. [3, стр.44, формула (2,7)]

где W - подвижность механизма, n - число подвижных звеньев, р₅ - число одноподвижных кинематических пар. в предложенном механизме n=4 (подвижные звенья 1, 2, 3 и 4) р₅=7 (кинематические пары 5-1, 1-2, 2-3, 3-5, 5-2, 2-4 и 4-5) и тогда по формуле (3) получим

W=2·4-7=1

Откуда следует, если задать звену 1 движение, то звенья 2, 3 и 4 получат также вполне определенные движения.

Пятизвенный редуктор поворотного движения, содержащий подвижные входное, выходное звенья и первое и второе промежуточные звенья, а также стойку, отличающийся тем, что входное и выходное звенья образуют со стойкой поворотные кинематические пары, первое промежуточное звено входит в винтовые кинематические пары с входным звеном и вторым промежуточным звеном, также образует со стойкой поступательную кинематическую пару, а второе промежуточное звено винтовыми парами входит в соединение с входным звеном, выходным звеном и первым промежуточным звеном.