Рычажный пятизвенный механизм

Изобретение относится к области машиностроения. Рычажный пятизвенный механизм содержит опорную стойку с подвижно установленными на ней ведущими и ведомыми звеньями, образующими замкнутую кинематическую цепь с параллельными осями поворота вращательных кинематических пар в виде цилиндрических шарниров. Замкнутая кинематическая цепь составлена из трехшарнирного звена с расположением всех трех шарниров на одной прямой на равных расстояниях между собой и двух ползунов, расположенных на концах упомянутого трехшарнирного звена, между которыми установлено двухшарнирное звено, разделяющее кинематическую цепь на два замкнутых контура и выполненное с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров, в два раза меньшим по сравнению с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров на концах трехшарнирного звена. Обеспечивается упрощение конструкции и уменьшение габаритов механизма. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к механическим приводам машин на основе многозвенных рычажных механизмов и может быть использовано в разных областях машиностроения в качестве технологических устройств с несколькими рабочими органами, двухкоординатных манипуляторов и направляющих механизмов.

Известен рычажный механизм, замкнутая кинематическая цепь которого составлена из шести рычажных звеньев, соединенных между собой через двойной цилиндрический шарнир (книга С.Н. Кожевников «Механизмы» - М: Изд-во «Машиностроение», 1956 г., с. 102, схема механизма на рис. 2.115) - аналог.

Недостатками известного рычажного механизма являются:

1. Сложная конструкция из-за большого числа, увеличенного до шести числа звеньев и сложность их многократной соосной сборки через двойной цилиндрический шарнир.

2. Высокая трудоемкость изготовления и большие осевые габариты двойного цилиндрического шарнира.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению, является рычажный пятизвенный механизм, замкнутая кинематическая цепь которого содержит пять двухшарнирных звеньев и состоит из опорной стойки, двух ведущих звеньев в виде двух поворотных кривошипов с приводом от двух вращательных двигателей для перемещения ведомых звеньев, выполненных в виде двух шатунов (книга А.И. Смелягин «Структура машин, механизмов и конструкций», - М.: Изд-во ИНФА-М, 2019, с. 54, схема механизма на рис. 2.3) - прототип.

Недостатками указанного рычажного механизма являются:

1. Сложная конструкция, большие габариты и вес из-за необходимости применения двух приводных двигателей.

2. Сложная система управления одновременно двумя приводными двигателями для обеспечения, требуемого согласованного между собой движения разных рабочих органов.

3. Ограниченные эксплуатационные возможности привода только от одного двигателя сразу двух вращательных или поступательно движущихся рабочих органов

В основу изобретения положена техническая задача, заключающая в упрощении конструкции и снижении габаритов и веса за счет применения только одного приводного вращательного двигателя для согласованного перемещения двух разных рабочих органов, что упрощает систему управления их движением и повышает точность их позиционирования.

Получение технического результата достигается за счет того, что замкнутая кинематическая цепь рычажного V-механизма составлена из трехшарнирного звена с расположением всех трех шарниров на одной прямой и двух ползунов на концах упомянутого трехшарнирного звена, между которыми установлено двухшарнирное звено, разделяющее кинематическую цепь на два замкнутых контура.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.

На фиг. 1 изображен общий вид рычажного пятизвенного V-механизма, замкнутая кинематическая цепь которая составлена из трехшарнирного звена 1 с расположением всех трех шарниров А, В и С на одной прямой АС на равных расстояниях между собой (АС=АВ) и двух ползунов 2 и 3, расположенных на концах трехшарнирного звена 1 (в точках В и С). Между ползунами 2 и 3 в точке А посередине звена 1 (где АВ=АС) установлено двухшарнирное звено 4, разделяющее кинематическую цепь механизма на два замкнутых контура (L₁ и L₂) и выполненное с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров O₁А в два раза меньшим по сравнению с расстоянием между отверстиямицилиндрических шарниров на концах В и С трехшарнирного звена 1 .

На фиг. 2 представлен вариант выполнения рычажного пятизвенного V-механизма, в котором опорная стойка выполнена в виде неподвижной V-образной направляющей 5 с установкой на ней одного ведущего звена в виде двухшарнирного звена 4 в качестве кривошипа и двух ведомых звеньев в виде ползунов 2 и 3, установленных на неподвижной V-образной направляющей 5 - например, для образования одноподвижного двухкоординатного манипулятора (с согласованным поступательным движением двух ведомых звеньев по V-образной направляющей с приводом от одного вращательного двигателя).

На фиг. 4 представлен вариант выполнения рычажного пятизвенного V-механизма, в котором опорная стойка выполнена в виде неподвижного трехшарнирного звена 1, два ведомых звена выполнены в виде поворотных относительно опорной стойки ползунов 2 и 3, ведущее звено выполнено в виде двушарнирного звена 4 в качестве поворотного рычага с приводной вращательной кинематической парой А, расположенной посредине трехшарнирного звена 1, а V-образная направляющая выполнена поворотной в точке оси O₁ двухшарнирного звена 4 - например, для образования вибрационного турбосмесителя (с согласованным вибрационным вращением двух ведомых звеньев с приводом от одного вращательного двигателя).

На фиг. 5 представлен вариант выполнения рычажного пятизвенного V-механизма с упругими элементами в виде пружин 6, установленных между ползуном 2, ползуном 3 и V-образной направляющей 5, выполненной с углом развала γ=90°.

Работа представленного рычажного пятизвенного V-механизма заключается в следующем.

Вращение ведущего звена V-механизма с приводом от одного вращательного двигателя преобразуется в согласованное движение установленных на ползунах 2 и 3 двух рабочи рабочих органов, основные возможные типы которого представлены на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4. Установка в схеме на фиг. 5 упругих элементов 6 исключает возникновение мертвых положений звеньев внутри цикла работы при вращении ведущего звена.

Достигаемый в предлагаемом рычажном пятизвенном V-механизме положительный эффект заключается в упрощении конструкции за счет ее выполнения со сниженным до пяти числом звеньев в сочетании с приводом от одного двигателя одновременно двух ведомых звеньев, что упрощает систему управления их движением, а также снижает габариты, вес и стоимость рычажного привода.

1. Рычажный пятизвенный механизм, содержащий опорную стойку с подвижно установленными на ней ведущими и ведомыми звеньями, образующими замкнутую кинематическую цепь с параллельными осями поворота вращательных кинематических пар в виде цилиндрических шарниров, отличающийся тем, что замкнутая кинематическая цепь составлена из трехшарнирного звена с расположением всех трех шарниров на одной прямой на равных расстояниях между собой и двух ползунов, расположенных на концах упомянутого трехшарнирного звена, между которыми установлено двухшарнирное звено, разделяющее кинематическую цепь на два замкнутых контура и выполненное с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров, в два раза меньшим по сравнению с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров на концах трехшарнирного звена.

2. Рычажный пятизвенный механизм по п. 1, отличающийся тем, что опорная стойка выполнена в виде неподвижной V-образной направляющей с установкой на ней одного ведущего звена и двух ведомых звеньев, ведущее звено выполнено в виде двухшарнирного звена в качестве кривошипа, а два ведомых звена выполнены в виде ползунов, установленных на неподвижной V-образной направляющей, например, для образования одноподвижного двухкоординатного манипулятора.

3. Рычажный пятизвенный механизм по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что опорная стойка выполнена в виде неподвижного двухшарнирного звена, ведущее звено выполнено в виде трехшарнирного звена в качестве поворотного рычага, V-образная направляющая установлена с возможностью поворота относительно опорной стойки и выполнена в виде сдвоенной кулисы, а два ползуна выполнены в виде двух ведомых звеньев, установленных на поворотной V-образной направляющей.

4. Рычажный пятизвенный механизм по п. 1, отличающийся тем, что опорная стойка выполнена в виде неподвижного трехшарнирного звена, два ведомых звена выполнены в виде поворотных относительно опорной стойки ползунов, ведущее звено выполнено в виде двухшарнирного звена в качестве поворотного рычага с приводной вращательной кинематической парой, расположенной посредине упомянутого трехшарнирного звена, а V-образная направляющая выполнена поворотной относительно двухшарнирного звена.

5. Рычажный пятизвенный механизм по п. 2, отличающийся тем, что каждый из двух ползунов подпружинен относительно неподвижной V-образной направляющей посредством установленного на ней упругого элемента, например, в виде пружины сжатия.

6. Рычажный пятизвенный механизм по пп. 2-5, отличающийся тем, что угол γ развала V-образной направляющей равен γ=90° градусов.