Механическое вычислительное устройство

 

(п)935975

OllMCAHMK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ABTOPCNOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистичесиик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 04.08.80 (21)2967289/18-24 с присоединением заявки М 2976339 — 18-24 (23) Приоритет (5l)M. Кл.

G 06 G 3/06

3Ьеударатвеииый комитет

СССР ио делам иаабретеиий и атерытий (53) УДК681,3 (088.8) Опубликовано 15.06.82. Бюллетень Щ 22

Дата опубликования описания 17.06.82 (54) МЕХАНИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ уСТРОйСТВО Изобретение предназначено для получения перемещения, пропорционально1 о третьей степени и/или корню кубическому задающего перемещения, а также для выполнения некоторых тригонометрических операций и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления.

Известны вычислительные устройства (умножающие механизмы), содержаю щие две подвижные во взаимно перпендикулярных направлениях каретки, ползун с направляющей, параллельной на правлению перемещения одной из каре-. ток, одноплечий рычаг с неподвижной !

5 осью вращения, при этом обе каретки и рычаг подвижно соединены между собой посредством пазов в них и помещенного туда пальца, а рычаг связан подвижно с ползуном, что позволяет при задающих перемещениях ползуна и первой каретки во взаимно перпендикулярных направлениях получить результирующее перемещение второй каретки, пропорциональное произведению задающих перемещений при постоян ном коэффициенте пропорциональности, т. е. масштабе (1 ).

Возведение в куб может быть произведено с помощью соответствующей совокупности двух умножающих механизмов: первого умножающего механизма для осуществления возведения в квадрат некоторой величины и второго ум" ножающего механизма для умножения первоначальной величины перемещения на результат, полученный первым умножающим механизмом. Поскольку меха- . низм возведения в куб, а также в более высокую степень состоит из совокупности множительных механизмов, он не обеспечивает высокой точности иэ-за наличия большого количества подвижных сопряжений. г

Наиболее близким к изобретению является механизм возведения в куб, содержащий крестообразное основание и прямой кулисный угол, одна сторона

3 93597 которого закреплена поворотно на одной иэ сторон основания и который перемещается одним углом вдоль второй стороны основания пропорционально третьеЙ степени задаваемого перемещения f 2).

Недостатком известного устройства является ограниченность его функцио= нальных возможностей, которые сводятся лишь к реализации математической щ операции возведения в куб.

Бель изобретения - расширение класса решаемых задач одним механическим вычислительным устройством, а именно получения возможности кроме 1 математических операций возведения в куб и извлечения корня кубического реализовать некоторые тригонометрические зависимости, Для достижения поставленной цели механическое вычислительное устройство, содержащее два кинематически связанных и помещенных в направляющие корпуса ползуна, в каждом из которых. выполнены паз, в котором расположен соответствующий палец, выходной полэун, помещенный в направляющую корпуса, содержит также суммирующий двуплечий рычаг, два кривошипных вала, связанных между собой зубчатой передачей, с передаточным отношением, равным трем, на каждом иэ кривоц1ипных валов жестко закреплены соответствующий палец, ползуны выполнены Т-образными, причем пазы в них перпендикуляр3$ ны направлению движения ползунов, суммирующий двуплечий рычаг укреплен шарнирно на одном конце выходного ползуна и подвижно соединен своими плечами с концами Т-образных ползунов, а на корпусе и на одном из Т-образных ползунов закреплена концами воз- вратная пружина.

На фиг. 1 представлено устройство, главный вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг, 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиР. l.

Предлагаемое устройство включает два отдельных синусных механизма, адин из которых содержит кривошипный вал 1 с кривошипным регулируемым пальцем 2, сопрягаемым с пазом ползуна 3, второй синусный механизм также содержит кривошипный вал 4 с регулируемым кривошипным пальцем 5, сопрягаемым с пазом ползуна б. Кривошипные валы

1 и 4 смонтированы на подшипниках в

5 4 корпусе 7 и соединены между собой кинематически посредством зубчатой передачи, состоящей из зубчатых колес

8 и 9. Причем зубчатое колесо 8, жестко укрепленное на валу 1, имеет число зубьев в три раза больше, чем число зубьев колеса 9, жестко укрепленного на валу 4. Ползуны 3 и 6 помещены в направляющие корпуса 7 и кинематически соединены посредством соответственно пальцев 10 и 11 с двуплечим суммирующим рычагом 12, а последний шарнирно соединен с полэуном 13.

Полэун 13 имеет направляющие в корпусе 7. Кривошипный палец 2 вала 1 соединен шарнирно возвратной пружиной 14 с корпусом 7 посредством пальца 15, геометрическая ось которого расположена в горизонтальной плоск эсти, проходящей через геометрические оси валов 1 и 4. Зксцентриситет кривошипного пальца 2 вала 1 по величине установлен большим в три раза, чем эксцентриситет кривошипного пальца 5 вала 4.

Устройство работает следующим образом.

В начальном положении геометричес кие оси валов 1 и 4 и кривошипных пальцев 2 и 5 расположены в одной горизонтальной плоскости, причем кривошипные пальцы 2 и 5 находятся слева соответствующих валов 1 и,3. Путем внешнего воздействия на полэун 3 осуществляют его перемещение от начального положения вверх в сторону положительного направления его движения на некоторую величину x,,при этом У кривошипный вал l, кинематически связанный с ползуном 3 посредством кривошипного пальца 2, поворачивается на некоторый угол Ч от начального положения в направлении вращения часовой стрелки. Благодаря действию растягиваемой пружины 14 на кривошип

2 вала 1 исключается заклинивание синусного механизма в его мертвом положении, когда оси кривошипа 2 совпадают с продольной осью полэуна

3. Иежду линейным перемещением ползуна 3 (х ) и угловым перемещением кривошипного вала 1 (g<) первый синусный механизм обеспечивает зависимость х, = 1R< sin 9q, где Ry - эксцентриситет кривошипного пальца 2 вала 1.

При повороте кривошипного вала 1 вместе с зубчатым колесом 8 на угол

5 9359 зубчатое колесо 9 с кривошипным валом 4 осуществляет поворот в направлении против направления. вращения часовой стрелки на угол 4, по величине в три раза большей величины угла 9, т. е. 94 = -3 . При этом ползун 6 второго синусного механизма перемещается от своего начального положения на величину х, равную

R — — sin(-39 )

3 1 х = R< sing

sin 3 ) 25 зо — sin 3 4) .

4 ао

Так как

Формула изобретения

55 механическое вычислительное устройство, содержащее два кинематически связанных и помещенных в направляющих корпуса ползуна, в каждом из которых выполнен паз, в котором расположен соответствующий палец, выходной полэун, помещенный в направляющую корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, устройство содержит суммирующий двуплечий рычаг, два кривошипных вала, связанных между собой зубчатой передачей с передаточным отношением, равным трем, на каждом иэ получаем — R ° sin . Ъ

13 3

= 2 R R — х

3 R (В sin 9„) =

° Ь 2 х sin Ч„= —.—

3 К

Z ъ

3 К где,R < — эксцентриситет кривошипного пальца 5 вала 4.

Перемешения полэуна 3 и ползуна

6 воспринимаются рычагом 12 суммиру- що ющего механизма, ползун 13 которого перемещается на величину х от своЛ его начального положения х -" — (x +х) =2 (R х

1 1 лъ.2362

x sin,, — — — ° sin 3V ).

Последнюю зависимость можно представить в виде

1 4 3 . К х = — — (R 51п p — — х 35

2 3 4 1 3

2 3

3 4 х sin 3 f ) = — R (-- sing<

sin 3ф, = 3 sin%< - 4 sin V < или

sin Ч вЂ” — sin Ч - — sin 3

75 6 т. е. перемещение ползуна 13 является пропорциональным величине перемещения ползуна 3 в третьей степени, а коэф2 фициент пропорциональности равен 2j3Q

Необходимая величина R< и величина R> = (9достигается регулированием положения кривошипных пальцев 2 и

5 относительно соответствующих валов

1 и 4.

Помимо выполнения математической операции возведения в куб, устройство реализует операцию извлечения кубического корня, если задавать перемещения ползуну 13, а измерять перемещения ползуна 3 и обеспечивает триго-. нометрические зависимости-х = 8 х

3 х яап 9 между угловым перемещением вала 1 и линейным перемещением ползуна 3 (x>); х = -R< ° sin 39 между перемещением вала 1 и х ползуна

6; х„,, = Rg sin Ч „- R2 - sin F между перемещением Ч . вала 1 и перемещением ползчна 13.

Если обеспечить кинематическую связь кривошипных валов 1 и 4 посредством зубчатой передачи с передаточным отношением, равным двум, то механизм позволит получить перемещение ползуна 6, пропорционального квадрату перемещения ползуна 3 с коэффицицентом пропорциональности n(R, а

Я. также тригонометрические операции

x3 = Rg sin9< xg = -R< cos 29 +

+ Q, при этом необходимость в суммирующем механизме полностью отпадает.

Способность воспроизводить тригонометрические функции расширяет функциональные воэможности устройства, определяющие его эффективность.

7 935975 8 кривошипных„ валов жестко закреплен одном из Т-образйых ползунов закрепсоответствующий палец, ползуны выпол- лена концами возвратная пружина. иены Т-образными, причем пазы в них Источники информации,. перпендикулярны направлению движения принятые во внимание при экспертизе ползунов, суммирующий,двуплечий ры- S 1. Кожевников С, Н. и др. Механиз.чаг укреплен шарнирно на одном кон- мы, Справочное пособие. М., "Машиноце выходного ползуна и подвижно сое- строение", 1976, с. 599, рис. 10-37. динен своими плечами с концами Т-об- 2. Авторское свидетельство СССР разных ползунов, а на корпусе и на . Н 91831, кл. С 06 С 3/06, 1950.