Трехзвенное кинематическое соединение с тремя относительными движениями



Трехзвенное кинематическое соединение с тремя относительными движениями
Трехзвенное кинематическое соединение с тремя относительными движениями

 


Владельцы патента RU 2610239:

Фомин Алексей Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к кинематическим соединениям звеньев механизмов и деталей машин. Трехзвенное кинематическое соединение с тремя относительными движениями включает входное, промежуточное и выходное звенья. Выходным звеном является прямой круговой цилиндр. Входное и промежуточное звенья соединены вращательной кинематической парой, геометрическая ось которой перпендикулярна продольной оси выходного звена – цилиндра. Выходное и промежуточное звенья входят в двухподвижную цилиндрическую кинематическую пару. Промежуточное звено выполнено в виде цилиндрического закрытого желоба. Достигается расширение области применения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для соединения звеньев механизмов и деталей машин.

Известно, что любая механическая система (механизм, машина) состоит из звеньев и соединений звеньев [1]. Простейшим (по числу звеньев) соединением, допускающим относительное движение звеньев, является кинематическая пара. К настоящему времени теория кинематических пар является достаточно разработанной, известно большое многообразие пар, воспроизводящих различные виды относительных движений. Однако, несмотря на это, только некоторые пары широко используются в технике. Это во многом связано со сложностью изготовления кинематических пар (соединений). Конструктивно пара может быть упрощена путем введения в ее состав дополнительного, третьего звена. Такое соединение является трехзвенным кинематическим соединением (трексом) [2].

Известна двухподвижная цилиндрическая кинематическая пара [1, стр. 57, рис. 95], образованная связью цилиндр-желоб. Такая пара имеет комплекс относительных движений ВП - вращательное и поступательное движения относительно одной общей оси координат. Недостатком цилиндрической пары является невозможность воспроизведения дополнительного вращательного движения относительно любой из двух оставшихся свободных осей координат.

Наиболее близким к заявляемому устройству является трехзвенное кинематическое соединение (треке) с шестью относительными движениями [3], принимаемое за прототип. Соединение включает в свой состав входное, промежуточное и выходное звенья. При этом выходное звено выполнено в виде прямого кругового цилиндра. Входное и промежуточное звенья образуют плоскостную кинематическую пару (параллелепипед на плоскости), выходное и промежуточное звенья соединяются посредством четырехподвижной пары (цилиндр на плоскости), входное и выходное звенья организуют пятиподвижную точечную кинематическую пару. При этом подвижность соединения прототипа равна шести (W=6).

Недостаток прототипа заключается в слишком большом числе его относительных движений. На практике в наибольшей степени применимыми являются одно-, двух- и трехподвижные соединения (кинематические пары). Соединения, обеспечивающие большее число относительных движений, используются в конструкциях механизмов и машин крайне редко.

Недостатком прототипа также является ограниченная область его применения в силу использования в нем одноподвижной точечной кинематической пары. Прототип может быть использован исключительно в кинематических цепях нулевого семейства [1, стр. 85], содержащих в своем составе одноподвижные пары. В цепях иных семейств использование прототипа невозможно.

Задачей изобретения является уменьшение числа относительных движений прототипа и расширение области его применения путем использования в его составе исключительно одно- и двухподвижных кинематических пар.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается трехзвенное кинематическое соединение с тремя относительными движениями, включающее входное, промежуточное и выходное звенья, где выходным звеном является прямой круговой цилиндр, при этом входное и промежуточное звенья образуют вращательную кинематическую пару, а выходное и промежуточное звенья входят в двухподвижную цилиндрическую кинематическую пару, при этом промежуточное звено выполнено в виде цилиндрического закрытого желоба.

На фиг. показано трехзвенное кинематическое соединение с тремя относительными движениями. Соединение включает в свой состав три звена - входное звено 1; промежуточное звено 2, выполненное в виде прямого кругового цилиндрического закрытого желоба; выходное звено 3, выполненное в виде прямого кругового цилиндра.

Промежуточное звено 2 образует с входным звеном 1 вращательную кинематическую пару пятого класса (р5), а с выходным звеном 3 - двухподвижную цилиндрическую кинематическую пару (р4).

Относительное движение звеньев может быть рассмотрено в декартовой системе координат xyz. Вокруг оси z звену 2 относительно звена 1 обеспечивается лишь вращательное движение (движение В). В направлении оси х звено 3 относительно звена 2 может двигаться вращательно и поступательно (движение ВП). Относительные движения звеньев вокруг и вдоль оси у, а также вдоль оси z оказываются невозможными в связи с замкнутостью контактов кинематического соединения.

Подвижность заявляемого устройства может быть определена по формуле Сомова-Малышева [1, стр. 67, формула (2.8)]. Введя в эту формулу число подвижных звеньев соединения (n=2), двухподвижных пар четвертого класса (p4=1) и одноподвижных пар пятого класса (р5=1), получим

W=6n-5p5-4p4-3p3-2p2-p1=6⋅2⋅5⋅1-4⋅1-3⋅0-2⋅0-0=3.

Полученный результат доказывает, что заявляемое кинематическое соединение обладает тремя степенями свободы, то есть позволяет воспроизводить три относительных движения. Данное соединение с W=3 также может быть использовано в качестве трехподвижной кинематической пары с комплексом движений ВПВ.

Принцип работы трехзвенного кинематического соединения с тремя относительными движениями заключается в следующем. Задавая в пространстве xyz движения звеньям 2 и 3, удерживаемым звеном 1, относительно оси х будут обеспечены вращательное и поступательное движения, а относительно оси z - только вращательное. Предлагаемое трехзвенное кинематическое соединение обеспечивает комплекс трех относительных движений ВПВ.

Использованные источники

1. Артоболевский, И.И. Теория механизмов. Изд-во «Наука», Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1965, 776 с.

2. Попугаев, М.Г. Разработка методов структурного синтеза трехзвенных механизмов [Текст]: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.18 / Попугаев Максим Геннадьевич. Омск: Омский гос. техн. ун-т. 2011. - 20 с.

3. Патент РФ 2332600, МПК6 F16H 25/00, F16H 21/02, F16S 5/00. Трехзвенное кинематическое соединение (треке) с шестью относительными движениями / Дворников Л.Т., Попугаев М.Г.; заявл. №2007108182/11; приоритет от.05.03.2007; опубл. 27.08.2008, Бюл. №24.

Трехзвенное кинематическое соединение с тремя относительными движениями, включающее входное, промежуточное и выходное звенья, где выходным звеном является прямой круговой цилиндр, отличающееся тем, что входное и промежуточное звенья соединены вращательной кинематической парой, геометрическая ось которой перпендикулярна продольной оси выходного звена - цилиндра, при этом выходное и промежуточное звенья входят в двухподвижную цилиндрическую кинематическую пару, а промежуточное звено выполнено в виде цилиндрического закрытого желоба.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения деталей машин. Трехзвенное кинематическое соединение (трекс) с восемью относительными движениями содержит входное, выходное и промежуточные звенья.

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для соединения звеньев механизмов и деталей машин. Двухподвижная кинематическая пара включает два звена - цилиндр (2) и двойной корсет (1), поверхности которых имеют разную кривизну и входят между собой в точечный контакт.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для соединения звеньев механизма. Поверхности геометрических элементов звеньев выполнены в виде охватываемой и охватывающей поверхностей.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для соединения звеньев механизмов. Трехподвижная кинематическая пара включает в себя два звена (1 и 2) с геометрическими элементами в виде цилиндрических поверхностей, входящих в линейчатый контакт.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для соединения звеньев механизмов. Удерживающая трехподвижная кинематическая пара состоит из двух звеньев - корсет (1) и цилиндр (2), и обеспечивает три относительных движения между звеньями.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сварному соединению, и может быть использовано в автомобилестроении в виде конструкционных элементов. .

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано для соединения деталей машин. .

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано для соединения деталей машин. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединениям деталей механизмов и машин. .

Изобретение относится к способу лазерной сварки и может найти применение при изготовлении сварных узлов из двух или трех металлических элементов, в частности вентиляторов в турбореактивном двигателе.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к опорно-поворотным устройствам, воспринимающим радиальную и осевые нагрузки, а также опрокидывающий момент. Опорно-поворотный подшипник содержит расположенные концентрично друг к другу опорные кольца (1, 2), при этом кольцо (1) выполнено составным с кольцевыми взаимно перпендикулярно расположенными дорожками качения (3, 4), и взаимодействующие с ними тела качения в виде роликов-катков.

Изобретение относится к устройствам для получения стабильных дисперсных систем с жидкой фазой и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к направляющим шахтных подъемных сосудов-клетей и скипов. .
Наверх