Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное

 

t !

l (72) Авторы изобретения

Б. E. Митин и В. В. Альферович!

„.«.,„1 (7l) Заявитель

Институт проблем надежности и долговечности машин

АН Белорусской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО

ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНΠ— ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано в датчиках, индикаторах и механизмах, со строгой координацией движения, где необходимо преобразовать незначительный по. ворот вала в достаточно большое линейное

5 перемещение рабочего органа, в частности для обеспечения ряда движений в манипуляторах промышленных роботов.

Известна планетарная передача с наружным

10 зацеплением для осуществления прямолинейного движения, содержащая центральное неподвижное колесо, сателлит, диаметр которого вдвое меньше диаметра центрального колеса и который зацепляется с последним через

I% паразитное колесо. С сателлитом жестко связан кривошип, который в свою очередь шарнирно связан с ведомым звеном (1).

Недостатком этой конструкции являются сравнительно большие поперечные габариты. составляющие сумму половины хода ведомого звена и диаметра сателлита.

Наиболее близким к изобретению является устройство для преобразования вращатель ного движения в возвратно-поступательное, содержащее корпус, расположенный в нем на подшипниках кривошипный вал, установленный на валу сателлит, взаимодействующее с последним и закрепленное в корпусе центральное колесо с внутренними зубьями, диаметр, которого вдвое больше диаметра сателлита, и ведомое звено, кинематически связанное с сателлитом (2J

Однако в каждом устройстве кинематическая связь осуществлена шарнирной парой, что обуславливает небольшой ход ведомого звена, вдвое превышающий диаметра сателлита.

Белью изобретения является увеличение хода ведомого звена.

Поставленная цель достигается тем, что сателлит выполнен двухвенцовым, а кинематическая связь ведомого звена с сателлитом в виде, по крайней мере, одного взаимодействующего со вторым венцом сателлита зубчатого колеса и ларнирно связанного с осью последнего рычага, закрепленного на са теллите.

3 911071

Для изменения направления ведомого звена центральное колесо может быть установлено с возможностью фиксированного поворота относительно корпуса, Кроме того, для повышения нагрузочной способности устройство может быть снабжено дополнительными аналогичными основным кривошипным валом, кинематически связанным с основным, расположенным на нем двух. венцовым сателлитом, взаимодействующим с ним центральным колесом с внутренними зубьями, закрепленными в корпусе, по крайней мере, одним, взаимодействующим со вторым венцом сателлита и ведомым звеном, зубчатым колесом и рычагом, шарнирно связанным с осью последнего и жестко — с сателлитом.

На фиг. 1 изображена кинематическая

I схема устройства с одним рычагом и зубчатым колесом; на фиг. 2 — вид А на фиг.1; го на фиг. 3 — кинематическая схема устройства повышенной нагрузочной способности; на фиг. 4 — кинематическая схема с двумя рычагами и зубчатыми колесами; на фиг. 5— кинематическая схема с неравными диаметрами венцов сателлитов; на фиг. 6 — вид

Б на фиг. 5; на фиг. 7 — кинематическая схема устройства с двумя неравными между собой длинами рычагов.

Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное содержит (фиг. 1 и 2) корпус 1, в котором установлен кривошипный вал 2, опирающийся на подшипники 3 и 4. На валу 2 установлен сателлит 5 с двумя одинаковыми венцами 6 и 7. Венец 7 взаимодействует с центральным колесом 8 с внутренними. зубьями, закрепленным в корпусе 1 с возможностью фиксированного поворота. При этом радиус шейки кривошипного вала 2 равен радиусу венцов 6 и 7, а радиус центрального

4О колеса 8 вдвое превышает его. На сателлите

5 между венцами 6 и 7 закреплен рычаг 9, несущий на конце подшипниковые опоры, в которых установлено ведомое звено 10, выполненное в виде кривошипного вала, аналогичного валу 2. На звене 10 эакренлено зубчатое колесо 11, зацепляющееся с венцом 6 сателлита.

Устройство с повышенной нагрузочной способностью (фиг. 3) имеет левую и правую кинематические цепи, симметричные относительно сечения ВВ. При этом их ведомые звенья 10 жестко связаны друг с другом.

Для синхронизации вращения левый и правый кривошипные валы 2 кинематически 55 связаны между собой посредством двух зуб чатых колес 12, закрепленных на кривошипмых валах 2 и заценляющихся с ними ко4 лес 13, установленных в корпусе 1 на оси

l4, таким образом, чтобы последняя находиi лась эа пределами траектории движения ведомого звена 10.

Для обеспечения еще большего хода ведомого звена 10 в кинематическую связь последнего с сателлитом 5 введен второй рычаг

15 с закрепленными на нем колесом 16, зацепляющимся с колесом 11 и венцом 6 сателлита 5 (фиг. 4). Начальные диаметры колес 11 и 16, а также венцов 6 и 7 сателлита 5 равны между собой. Длины рычагов 9 и 15 равны диаметрам колес и диаметру траектории движения шейки кривошипного вала 2. Устройство по фиг, 4 также может быть выполнено симметричным, аналогичным устройству по фиг. 3. Длина рычагов

9 и 15 могут быть отличными от диаметра траектории шейки вала 2 и неравными между собой (фиг. 5 — 7). Диаметр зубчатого венца 6 сателлита 5 больше диаметра венца

7 и равен диаметру зубчатого колеса 11 (фиг. 5 и 6). Соответственно увеличивается и длина рычага 9, В устройстве, представленном на фиг. 7, по сравнению с устрой. ством на фиг. 4 увели.гн диаметр венца 6, а на рычаге 15 закреплено второе зубчатое колесо 17, зацепляющееся с колесом 11 также большего диаметра.

Для всех устройств центральное колесо 8 установлено с возможностью поворота в корпусе 1 с последующей фиксацией.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 2 сателлит 5 будет обкатываться цо центральному колесу 8. Выбором диаметров колес обеспечивается (см. фиг. 2) постоянное равенство треугольников

ОАД и ДВС. Точка С (ось кривошипа ведомого звена 10 (и точка Д половина длины рычага 9) постоянно находятся в плоскости

 — В, проходящей через ось вала 2, т.е. совершают возвратно-поступательное движение.

При выполнении устройства по фиг. 3 правая и левая симметричные цепи работают аналогично. Синхронный поворот валов 2 и отсутствие перекосов в устройстве обеспечивается кинематической связью валов 2. Повышение нагрузочной способности устройства достигается раздвоением потока мощности и переходом от консольного расположенного ведомого звена 10 к двухопорному. В устройстве по фиг. 4 вал 2 и рычаг 15 вращаются в одну сторону с одинаковой угловой скоростью, а рычаг 9 и ведомое звено

10 имеет ту же скорость по величине,.но обратного направления. В результате сложения угловых скоростей возникает возвратнопоступательное движение оси кривошипа ведомого звена 10. Прн повороте центрального

5 91 колеса 8 ocr кривошипа ведомого звена 10 будет совершать движение в другом направлении.

В устройстве по фиг. 5 и б габариты звеньев обеспечивают постоянное подобие равнобедренных треугольников ОАД и ДВС, в результате чего точка С (ось кривошипа ведомого звена 10) постоянно находится в плоскости  — В, т,е. совершает возвратнопоступательное движение. Устройство по фнг. 7 работает аналогично устройству по фиг. 4.

Таким образом, увеличение хода ведомого звена 10 достигается установкой рычагов и зубчатых колес. В устройстве по фиг. 4 ход

S ведомого звена 10

$ = 4r(n+1), где r — радиус венца 7 сателлита 5; и — число рычагов 9;

При установке рычагов разной длины (6) ход ведомого звена равен и

S = 2(r +C6;+r„+<), где r — радиус кривошипной окружности ведомого звена 10, Использовыие данного устройства позволяет значительно увеличить ход ведомого звена при достаточно точной координации, поступательного перемещения ведомого звена 10 и вращательного движения вала 2, Формула изобретения

1. Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, содержащее корпус, расположенный в нем на подшипниках кривошипный вал, установленный на нем сателлит, взаимодейству107 I 6 ющее с последним и установленное в корпусе центральное колесо с внутренними зубьями, диаметр которого вдвое больше диаметра сателлита, и ведомое звено, кинематически связанное с сателлитом, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения хода ведомого звена, сателлит выполнен двухвен-! цовым, а кинематическая связь — в виде,,но крайней мере, одного взаимодействующего ð со вторым венцом сателлита зубчатого коле;са и шарнирно связанного с осью последне: го рычага, закрепленного на сателлите, 2. Устройство но п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью изменения направления движения ведомого звена, центральное колесо установлено с возможностью фиксированного поворота относительно корпуса.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности, устройство снабжено дополнительными аналогичными основным крнвошипным валом, кинематически связанным с основным, расположенным на нем двухвеицовым сателлитом, эацепляющимся с ним центральным колесом с внутренними зубьями, закрепленным в корпусе, по крайней мере, одним взаимодействующим со вторым венцом сателлита и ведомым звеном, Зо . зубчатым колесом и рычагом. шарнирно связанным с осью последнего и жестко — с сателлитом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кожевников С. Н. и др. Механизмы.

М., "Машиностроение", 1976, с. 548, рис. 9.29.

2. Артоболевский И. И. Механизмы в современной технике. М., "Наука", 1973, т. III, с. 206 (прототип).