Устройство для воспроизведения кривых

 

Изобретение относится к механике и может быть использовано при вычерчивании или обработке с перемещением инструмента по криволинейной траектории. Целью изобретения является расширение функциональных и технологических возможностей. Устройство для воспроизведения кривых состоит из основания, на котором установлены ползун, несущий шатун и кулиса, в направляющих которой расположено звено, шарнирно связанное с шатуном. Ползун и звено связаны передачей с гибким звеном. Рабочий элемент установлен на рычаге или ползуне кривошипно-ползунного механизма , входное звено которого жестко связано с шатуном. Изменяя передаточное отношение механизма вращения поступательно перемещающегося относительно кулисы элемента,задают характер кривой,впо которой перемещается проекция определенной точки А рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) (s1)s В 43 3 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 (21) 4787668/12 (22) 05,02.90 (46) 30.07.92. Бюл. М 28 (75) А.В.Сергеев

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам.— M, 1981, с. 421. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ КРИВЫХ (57) Изобретение относится к механике и может быть использовано при вычерчивании или обработке с перемещением инструмента по криволинейной траектории. Целью изобретения является расширение функциональных и технологических возможностей.

Устройство для воспроизведения кривых

Изобретение относится к механике и может быть использовано при вычерчивании или обработке с перемещением.инстру-. мента по криволинейной траектории.

Известны изобретения, относящиеся к устройствам для воспроизведения кривых, содержащим основание, на котором установлен полэун; шарнирно связанный с шатуном и механизмом, несущим рабочий элемент (инструмент) и задающим,при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабоче-. го элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна, причем шатун посредством вилки связан с пальцем, неподвижно закрепленным на основании, Известные устройства предназначены для воспроизведения кривых малой кривизны при относительно небольших габаритах состоит из основания, на котором установлены ползун, несущий шатун и кулиса, в направляющих которой расположено звено, шарнирно связанное с шатуном. Ползун и звено связаны передачей с гибким звеном.

Рабочий элемент установлен на рычаге или ползуне кривошипно-полэунного механизма, входное звено которого жестко связано. с шатуном. Изменяя передаточное отношение механизма вращения поступательно перемещающегося относительно кулисы элемента, задают характер кривой,4по которой перемещается проекция определенной точки А рабочего элемента. на прямую, перпендикулярную направляющим полэуна, 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. устройств причем эти кривые с высокой степенью точности должны быть приближены к дугам окружности. Однако достаточная точ° веем ность воспроизведения дуги окружности с 4 малой кривизной обеспечивается при не- (Л значительном угле nîâîðîòd шатуна (не бо- С) лее 20 ),, что сужает технологические К) возможности устройств, Кроме того, указан- ь ные устройства не могут воспроизводить другие виды кривых, например эллипс, и следовательно обладают незначительными функциональными воэможностями. еей

Известно устройство для восп роизведения кривых — эллипсограф, являющееся наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату и совокупности существенных признаков. Известное устрой- ство для воспроизведения кривых содержит основание, на котором установлен полэун, шарнирно связанный с шатуном и механиз1750977 .

10

20

40

55 мом, несущим рабочий элемент и задающим при равномерном вращении шатуна относительно полэуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна, и поступательно перемещающееся звено, шарнирно связаннЬе с шатуном, при этом шарниры, связывающие шатун с ползуном и поступательно перемещающимся звеном, расположены на расстоянии друг от друга, Известное устройство обеспечивает воспроизведение эллипсов,и дуг окружности. Причем дуга окружности может быть воспроизведена лишь в частном случае, когда расстояние между осями шарниров на шатуне равно нулю. В общем же случае он воспроизводит дугу эллипса, которая может быть приближена к дуге окружности с высокой степенью точности при незначительном угле поворота шатуна Относительно ползуна из исходного положения, при котором шатун расположен перпендикулярно направляющим ползуна. Что касается частного случая; то радиус кривизны равен габариту устройства, что ограничивает его использование для воспроизведения дуг окружности, радиус кривизны KoTopblx значительно превйшает максимальные габариты устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных и технологических возможностей устройства.

Для достижения поставленной цели в устройстве для воспроизведения кривых, содержащем основание, на котором установлен ползун, шарнирно связанный с шатуном и механизмом, несущим рабочий элемент и задающим при равномерном вра- щении шатуна относительно ползуна неравномерное llо синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна, и поступательно перемещающееся звено, шарнирно связанное с шатуном; при этом шарниры, связывающие шатун с ползуном и поступательно перемещающимся звеном, расположены на расстоянии друг от друга, поступательно перемещающееся звено снабжено средством для сообщения ему вращения, взаимосвязанного с поступательным перемещением, причем шатун кинематически связан со средством вращения поступательно перемещающегося звена. Кроме того, кинематическая связь шатуна со средством вращения поступательно перемещающегося звена выполнена в виде механизма с гибкой связью между жесткими звеньями, одно из которых закреплено неподвижно на ползуне, а другое — на подвижном звене.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг,2 — вариант исполнения механизма, задающего при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим полэуна, Устройство состоит из основания 1, на котором установлен ползун 2, связанный посредством шарнира 3 с шатуном 4. На основании установлена кулиса 5 посредством шарнира 6. Кулиса связана с поступательно относительно нее перемещающимся звеном 7 (ползуном), которое посредством шарнира 8 связано с шатуном 4. С ползуном

2 посредством шарнира 3 связан механизм, задающий при равномерном вращении шатуна 4 относительно ползуна 2 неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки А рабочего элемента (инструмента для вычерчивания или обработки) на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна 2.

На фиг.1 изображен вариант этого механизма, у которого исполнительным звеном является рычаг 9, жестко связанный с шатуном 4. На фиг,2 изображен вариант механизма, у которого исполнительное звено выполнено в виде ползуна 10, установленного на ползуне 2 и имеющего направляющие, которые расположены перпендикулярно направляющим ползуна 2. а передаточные звенья выполнены в виде ползуна 11, установленного на ползуне 10 и имеющего направляющие, расположенные параллельно направляющим ползуна 2. При этом ползун

11 посредством шарнира 12 и закрепленного на шатуне 4 рычага 9 связан с шатуном 4, а направляющие ползуна 10 проходят через шарнир 3, Средства для вращения подвижного поступательно перемещающегося относительно кулисы 5 элемента 7 выполнено в виде колеса 13, расположенного концентрично шарниру 8 и неподвижно связанного со звеном 7. На ползуне 2 неподвижно концентрично шарниру 3 закреплено колесо 14, которое посредством гибкой связи 15 (металлической ленты, закрепленной в двух точках на колесах 13 и 14, или цепи) кинематически связано с колесом 13. Колеса 13 и

14 являются круглыми, поэтому передаточное отношение между этими колесами является постоянной величиной.

Устройство работает следующим образом, Сообщают перемещение ползуну 2. В результате этого точка А рабочего элемента

1750977 будет перемещаться по кривой, характер которой зависит от передаточного отношения между колесами 13 и 14. При передаточном отношении, равном 1, точка А будет перемещаться по дуге эллипса при условии, что в исходном положении точка А и шарниры 6, 8 и 3 будут лежать на одной прямой.

Большая полуось эллипса равна R<, а малая

r, Уравнение эллипса будет иметь следующий вид х=гсоза;

y=RM slna, где а — угол между шатуном и звеном 7.

При определенном передаточном отношении входного звена (шатуна) к выходному звену 7 (отношение угловых скоростей), точка А будет перемещаться по дуге, приближенной к дуге окружности, при тех же условиях расположения точки А и шарниров

3, 6 и 8 в исходном положении. Радиус окружности равен

R2

R м

Уравнение кривой, описываемой точкой

А, будет иметь следующий параметрический вид .. х- гcosa; для механизма по фиг,1 у = R slna+ (R — г)(1 — cosa) tg

8а, 31 для механизма по фиг.2 у = RM (sina+ (1

cosa) t9 д) а

В таблице приведены сравнительные данные по точности воспроизведения дуги окружности различными механизмами.

Для фиг,1 r = 9,945 мм; R< = 299,195 мм;

l = 1,3473918, Для всех устройств приняты одинаковые величины RM = 300 мм, а величины г для предлагаемого устройства г = 10 мм, а для остальных устройств г = 5,0014 мм. Радиус дуги окружности, наиболее близкий к траектории перемещения точки А, равен 9000 мм.

Для первого устройства величина а ограничена 45О в связи с тем, что при дальнейшем увеличении этого угла погрешность значительно возрастает. Ограничения по углу а для второго устройства заложены в формулу изобретения.

В общем виде устранение кривой, описываемой точкой А, будет следующим х-rcosа; по Фиг.1 у= Вмз!па+ (R< — r)(1 -соза )

tg(a — -); ! по фиг.2 у = RM (sina + (1 — соза )

tg(a — )); где 1 — передаточное отношение угловых скоростей) входного звена — шатуна — к выходному звену 7.

Изменяя передаточное отношение l, можно получать различные виды кривых, описываемых точкой А, что расширяет функциональные возможности устройства. Для этого звенья 13, 14 и 15 могут быть сменны15 ми, Расширение технологических возможностей достигается за счет достаточно высокой степени точности воспроизведения дуг окружностей во всем рабочем диапазоне углов поворота шатуна.

2р Формула изобретения

1. Устройство для воспроизведения кривых, содержащее основайие, на котором установлен ползун, шарнирно связанный с шатуном и механизмом, несущим рабочий

25 элемент и задающим при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую перпендикулярно направ30 ляющим пол3yна, и поcòóпательно перемещающееся звено, шарнирно связанное с шатуном, при этом шарниры, связывающие шатун с ползуном и поступательно перемещающимся звеном, расположены на

35 заданном расстоянии друг от друга, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных и технологических возможностей, поступательно перемещающееся звено снабжено средством для

40 сообщения ему принудительного вращения, кинематически связайным с шатуном, причем передаточное отношение между шатуном и поступательно перемещающимся звеном является постоянным.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю,щ е ес я тем, что кинематическая связь шатуна со средством принудительного вращения поступательно перемещающегося звена выполнена в виде механизма с гибкой связью

50 между жесткими звеньями, одно из которых закреплено неподвижно на ползуне, а другое — на подвижном звене.

1750977

Иэвестное

П е paraeMoe no ° r.

9000,0009

8999,9995

8999,9932

8999.9864

8999,9845

9000

9000,0192

9000.0794

9000,1886

9000.3607

9000,6185

9000,9965

9001,5468

9002,3 801

9003,5345

Уссрoacreo

9000,0189

9000,0747

9000.1645

9000,2832

9000.4244

9000,5799

9000.7404

9000,8958

9001.0351

9001,1475

9001,2225

9001.2495

9001.2196

9001,1248

9000,9588

9000,7172

9000,3976

9000

9000.0001

9000.0001

9000,0001 9000,0003

9000.0004

9000.0007

9000.0010.

9000,00 1 3

9000.0018

9000,0023

9000,0031

9000,0037

9000,0046

9000 0055

9000, 9000

8999,99999

8999,9998

8999,9999

9000,0001

9000,0004

9000,0011

9000,0022

9000,0039

9000,0065

9000,0101

1750977

Составитель А.Сергеев

Редактор М.Кобылянская Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор Н.Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2653 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5