Механизм для вычерчивания пространственных кривых

Механизм для вычерчивания пространственных кривых относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использован при обработке внутренних поверхностей различной кривизны, лазерной резки, воспроизведении пространственных кривых сложной траектории. Механизм включает стойку, кривошип, шатун, выполненный в виде винта, взаимодействующего с гайкой, коромысло и элемент, воспроизводящий пространственную кривую. Механизм снабжен дополнительным коромыслом, образующим со стойкой сферическую кинематическую пару, и выходным звеном, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным коромыслом. Выходное звено жестко соединено с элементом, воспроизводящим пространственную кривую, и образует двухподвижную кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке. Изобретение позволяет воспроизводить пространственные кривые, которые не будут пересекаться с подвижными звеньями механизма в процессе его работы. 2 ил.

 

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена.

Известен кулисно-рычажный механизм для огибания эллипсов [Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Том И. Рычажные механизмы. Издательство «Наука», гл. редакция физ.-мат. лит-ры, 1971, 1008 с. (стр. 88, механизм No. 1046)]. Недостатком такого механизма является невозможность воспроизведения пространственной кривой, так как механизм выполнен плоским.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является механизм для воспроизведения пространственных кривых (Патент RU №2309051 МПК B43L 11/00, опубл. 27.10.2007). Механизм для воспроизведения пространственных кривых включает стойку, кривошип, шатун, выполненный в виде винта, взаимодействующего с гайкой, с жестко установленным на ней элементом, воспроизводящим кривую, и коромысло. Кинематические пары между стойкой и кривошипом, кривошипом и шатуном, стойкой и коромыслом выполнены вращательными с параллельными осями, а кинематическая пара между гайкой и коромыслом выполнена вращательной с осью, перпендикулярной осям остальных вращательных кинематических пар и совпадающей с продольной осью шатуна, образующего винтовую кинематическую пару с гайкой. Всего в механизм входит четыре подвижных звена (n=4) и пять кинематических пар пятого класса (p5=5). Подвижность механизма определяется по формуле [Артоболевский И.И. Теория механизмов. Изд-во «Наука», гл. редакция физ.-мат. лит-ры, 1965, 776 с.]

что гарантирует определенность движения всех звеньев механизма при задании движения единственному ведущему звену, кривошипу. Механизм позволяет воспроизводить пространственную винтовую траекторию с постоянным шагом и криволинейной осью.

Механизм для воспроизведения пространственных кривых принимается за прототип. Недостатком прототипа является то, что выходным звеном в нем является гайка. В связи с тем, что расстояние от вращательной пары шатуна до гайки в процессе работы данного механизма является переменным, это требует выполнения элемента, воспроизводящего пространственную кривую, относительно длинным для того, чтобы исключить пересечение воспроизводимой кривой с шатуном. Вместе с тем, увеличение длины элемента будет приводить к дополнительным инерционным нагрузкам. Также механизм прототипа не позволяет одновременно воспроизводить разные типы пространственных кривых в силу того, что только одно звено механизма - гайка выходит из плоскости движения всех остальных звеньев.

Технической проблемой, решаемой предлагаемым изобретением, является расширение функциональных возможностей прототипа путем введения дополнительных подвижных звеньев, совершающих пространственное движение, и установки на них элемента, воспроизводящего пространственные кривые.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что предлагается механизм для вычерчивания пространственных кривых, включающий стойку, кривошип, шатун, выполненный в виде винта, взаимодействующего с гайкой, коромысло и элемент, воспроизводящий пространственную кривую, причем кинематические пары между стойкой и кривошипом, кривошипом и шатуном, стойкой и коромыслом выполнены вращательными с параллельными осями, а кинематическая пара между гайкой и коромыслом выполнена с осью вращения, перпендикулярной этим осям, при этом, механизм снабжен дополнительным коромыслом, образующим со стойкой сферическую кинематическую пару, и выходным звеном, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным коромыслом, причем выходное звено жестко соединено с элементом, воспроизводящим пространственную кривую, и образует двухподвижную кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке.

Технический эффект, получаемый при реализации изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей, а именно, появляется возможность воспроизведения пространственной кривой, которая не будет пересекаться с подвижными звеньями механизма в процессе его работы.

На фиг. 1 показан механизм для вычерчивания пространственных кривых. На фиг. 2 показана двухподвижная сферическая кинематическая пара.

Механизм для вычерчивания пространственных кривых состоит из неподвижного звена - стойки 1, кривошипа 2, шатуна 3, выполненного в виде винта, гайки 4 с жестко установленным на ней стержнем 5, коромысла 6, дополнительного коромысла 7, выходного звена 8 и элемента 9, воспроизводящего пространственную кривую, и жестко установленного на выходном звене 8.

Кинематические пары между стойкой 1 и кривошипом 2, кривошипом 2 и шатуном 3, стойкой 1 и коромыслом 6 выполнены вращательными с параллельными осями. Кинематическая пара между гайкой 4 и коромыслом 6 выполнена вращательной с осью, перпендикулярной осям остальных вращательных кинематических пар и совпадающей с продольной осью шатуна 3, образующего винтовую кинематическую пару с гайкой 4. Кинематическая пара между стойкой 1 и дополнительным коромыслом 7 выполнена сферической, между дополнительным коромыслом 7 и выходным звеном 8 выполнена поступательной, между выходным звеном 8 и стержнем 5 выполнена двухподвижной с двумя относительными вращениями.

Подвижность механизма определяется следующим образом. Так как в состав механизма входят две кинематических цепи (звеньев 1-6 и звеньев 7-9), их подвижность определяется независимо друг от друга. Подвижность звеньев 1-6 вычисляется по формуле (1) и равна W=1, а подвижность звеньев 7-9 определится по формуле Малышева А.П. Кинематическая цепь звеньев 7-9 имеет n=2, р5=1, р4=1 и p3=1, тогда ее подвижность будет равна

Тогда суммируя результаты, полученные по формулам (1) и (2), определим, что механизм обладает одной степенью подвижности W=1. В нем движение задается кривошипу 1, являющемуся ведущим звеном.

Принцип работы механизма заключается в следующем. Задавая вращение кривошипу 2, шатун 3 начнет вкручиваться в гайку 4, тем самым, приводя ее в движение. При этом длина между кинематическими парами 2-3 и 3-4 будет переменной. Стержень 5, жестко соединенный с гайкой 4, передаст движение выходному звену 8 через кинематическую пару звеньев 5-8. Выходное звено 8, ориентируемое в пространстве стержнем 5 и дополнительным коромыслом 7, будет направлять элемент 9, воспроизводящий кривую, по заданной пространственной траектории.

Изобретение позволяет воспроизводить пространственные кривые, которые не будут пересекаться с подвижными звеньями механизма в процессе его работы. Применение механизма целесообразно при обработке внутренних поверхностей различной кривизны, лазерной резки, воспроизведении пространственных кривых, где выходному звену должно быть задано пространственное движение по сложной траектории.

Механизм для вычерчивания пространственных кривых, включающий стойку, кривошип, шатун, выполненный в виде винта, взаимодействующего с гайкой, коромысло и элемент, воспроизводящий пространственную кривую, причем кинематические пары между стойкой и кривошипом, кривошипом и шатуном, стойкой и коромыслом выполнены вращательными с параллельными осями, а кинематическая пара между гайкой и коромыслом выполнена с осью вращения, перпендикулярной этим осям, отличающийся тем, что механизм снабжен дополнительным коромыслом, образующим со стойкой сферическую кинематическую пару, и выходным звеном, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным коромыслом, причем выходное звено жестко соединено с элементом, воспроизводящим пространственную кривую, и образует двухподвижную кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к механизмам для воспроизведения кривых, описываемых аналитическими связями. .

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретение относится к устройствам для воспроизведения трансцендентных кривых циклоидального типа, в частности к устройствам для воспроизведения синусоиды, а также к устройствам, выполняющим математические операции.

Изобретение относится к устройствам для воспроизведения кривых и траекторий программного движения, в частности к устройствам для воспроизведения улитки Паскаля, кардиоиды и окружности, широко используемых на практике.

Изобретение относится к устройствам для точного воспроизведения трансцендентных кривых циклоидального типа, в частности, к устройствам для воспроизведения синусоиды, а также к устройствам, выполняющим математические операции, в данном случае - сложение двух периодических функций.

Изобретение относится к устройствам для точного воспроизведения трансцендентных кривых циклоидального типа, в частности к устройствам для воспроизведения синусоиды.

Изобретение относится к чертежным приборам, а именно к устройствам для разметки линий пересечения цилиндрических поверхностей при врезке их одна в другую, центральные оси которых перекрещиваются под углом в пространстве, и может быть использовано при монтаже различных трубопроводов, аппаратов.

Изобретение относится к приборам для воспроизведения кривых и может быть использован, например, в учебном процессе в ВУЗах. .

Изобретение относится к устройствам для одновременного вычерчивания как выпуклых, так и вогнутых кривых, образованных подвижными точками коромысла, выполняющего качательно-поступательные движения.

Изобретение относится к способам нахождения линий пересечения секущей плоскостью цилиндрической поверхности, а именно - труб различного диаметра, и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где необходимо отрезать трубы под заданными углами.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена. Задачей изобретения является создание такого механизма параллельной структуры, в котором движение платформы могло бы контролироваться единственным ведущим звеном.

Изобретение относится к шарнирно-сочлененному запястью (10) робота, которое содержит первый корпус (12), второй корпус (14) и третий корпус (16). Первый корпус (12) содержит первый и второй конец, при этом первый конец первого корпуса (12) выполнен с возможностью установки на элементе робота, выполненном с возможностью вращения вокруг первой оси (IV).

Изобретение относится к шарнирно-сочлененному запястью (10) робота, которое содержит первый корпус (12), второй корпус (14) и третий корпус (16). Причем первый корпус (12) содержит первый и второй концы, при этом первый конец первого корпуса (12) выполнен с возможностью установки на элементе робота, выполненном с возможностью вращения вокруг первой оси (IV).

Изобретение относится к шарнирно-сочлененному запястью (10) робота, которое содержит первый корпус (12), второй корпус (14) и третий корпус (16). Первый корпус (12) содержит первый и второй конец, при этом первый конец первого корпуса (12) выполнен с возможностью установки на элементе робота, выполненном с возможностью вращения вокруг первой оси (IV).

Настоящее изобретение относится к параллельным кинематическим механизмам, предназначенным для работы в промышленности, и их держателям карданного типа. Параллельный кинематический механизм (20) содержит три установочных приспособления (24.1, 24.2, 24.3), каждое из которых выполнено с возможностью отдельно удлиняться и укорачиваться и соединено соответственно с первой, второй и третьей внутренними рамками (23.1, 23.2, 23.3) карданного подвеса универсальных карданных шарниров.

Изобретение относится к манипуляторам, в частности к запястью руки шарнирного робота. .

Изобретение относится к высокоскоростному роботу параллельной кинематики с четырьмя степенями подвижности. .

Изобретение относится к станкам, в частности к роботам, предназначенным для работы в промышленности. .

Изобретение относится к управляемым приводам для преобразования электрической энергии в механическую и может быть использовано в машиностроении, робототехнике, медицине для создания протезов конечностей.

Изобретение относится к области обработки синтеза речи и интерактивных диалогов. Техническим результатом является обеспечение возможности регулировки формы и/или содержания диалогового контента, произносимого человекоподобным роботом.

Механизм для вычерчивания пространственных кривых относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использован при обработке внутренних поверхностей различной кривизны, лазерной резки, воспроизведении пространственных кривых сложной траектории. Механизм включает стойку, кривошип, шатун, выполненный в виде винта, взаимодействующего с гайкой, коромысло и элемент, воспроизводящий пространственную кривую. Механизм снабжен дополнительным коромыслом, образующим со стойкой сферическую кинематическую пару, и выходным звеном, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным коромыслом. Выходное звено жестко соединено с элементом, воспроизводящим пространственную кривую, и образует двухподвижную кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке. Изобретение позволяет воспроизводить пространственные кривые, которые не будут пересекаться с подвижными звеньями механизма в процессе его работы. 2 ил.

Наверх