Шарнирно-рычажный направляющий механизм с переменной длиной звена

 

Изобретение относится к области машиностроения , в частности к шарнирно-рычажным направляющим механизмам, и может найти применение в механизмах автоматических устройств и приборов Целью изо бретения является повышение точности механизма . Указанная цель достигается тем. что механизм снабжен дополнительным коромыслом 3, одним концом шарнирно присоединенном к концу шатуна 2, а другим концом шарнирно присоединенном к свободному концу второй части коромысла 5 дополнительной парой ограничителей, установленных на соответствующих сопряженных концах дополнительного коромысла 3 и второй части коромысла 5 и предназначенных для ограничения их взаимного вращения , второй пружиной 11, один конец которой закреплен на стойке 1 и вторым упором, установленным также на стойке 1 а свободный конец второй пружины 11 предназначен для поджатия второй части коромысла 5 ко второму упору. 1 ил. (Л С ч| со 00 ihO Jo i i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕС <ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 Н 21/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

1 Э ("

Ъ ! !

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875985/28 (22) 22.10.90 (46) 23.12.92, Бюл, N. 47 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Е.С.Аскаров и К.С.Иванов (56) Артоболевский И.И. и др. "Синтез плоских механизмов"; М., Госфизмат, 1959, стр.

648.

Авторское свидетельство СССР

N 898186, кл, F 16 Н 21/20, 1980. (54) ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ МЕХАНИЗМ С ПЕРЕМЕННОЙ

ДЛИНОЙ ЗВЕНА (57) Изобретение относится к области машиностроения. в частности к шарнирно-рычажным направляющим механизмам, и может найти применение в механизмах автоматических устройств и приборов. Целью изо.. Ж,, 1783201 А1 бретения является повышение точности механизма. Указанная цель достигается тем. что механизм снабжен дополнительным коромыслом 3, одним концом шарнирно присоединенном к концу шатуна 2, а другим концом шарнирно присоединенном к свободному концу второй части коромысла 5 дополнительной парой ограничителей, установленных на соответствующих сопряженных концах дополнительного коромысла 3 и второй части коромысла 5 и предназначенных для ограничения их взаимного вращения, второй пружиной 11, один конец которой закреплен на стойке 1 и вторым упором, установленным также на стойке l., а свободный конец в торой пружины 11 предназначен для поджатия второй части коромысла 5 ко второму упору. 1 ил.

1783201

15

25

35

Изобретение относится к области машиностроения и в частности к шарнирнорычажным направляющим механизмам и может найти применение в механизмах автоматических устройств и приборов, Известен механизм направляющего шарнирного четырехзвенника, у которого точка шатунной плоскости может приближенно описывать заданную траекторию.

Недостатком этого механизма является невысокая точность приближейия получаемой траектории к заданной, так как число интерполяционных точек, получаемой и заданной траекторий ограничено некоторым числом п, гарантированное число и для четырехзвенника равно 5, Увеличение количества интерполяционных точек ведет к повышению точности отработки заданной траектории.

Известен механизм с переменной длиной звена, принятый авторами за прототип, состоящий из стойки, ведущего кривошипа, шатуна, коромысла, состоящего иэ двух шарнирно соединенных между собой частей, первая из которых шарнирно соедине. на со стойкой, вторая часть шарнирно соединена с шатуном, двух подпружиненных один к другому ограничителей, установ ленных на соответствующих сопряженных частях коромысла и предназначенных для ограничения их взаимного вращения, и упора, размещенного на стойке и предназначенного для фиксации первой части коромысла. Механизм представляет из себя замкнутый шарнирный пятиэвенник. Данный механизм может быть использован как направляющий, На его шатунной плоскости можно найти точку, имеющую траекторию приближенную к заданной. Точность приближения может характеризоваться количеством интерполяционных точек, которое здесь равно п+ 2, Механизм может работать в режиме шарнирного четырехзвенника в первом случае с одной длиной стойки и ко- ромысла, во втором случае с другими длинами стойки и коромысла. Производя синтез одного четырехзвенника по и интерполяционным точкам, а другого по 3-м интерполя- . ционным точкам и совмещая крайние интерполяционные точки получаем и+ 2 интерполяционных точек в итоге. Недостатком этого механизма является недостаточная невысокая точность отработки траектории шатунной точкой, ввиду небольшого количества интерполяционных точек.

Цель изобретения — повышение точности механизма путем увеличения количества интерполяционных точек получаемой и заданной траекторий движения шатунной точки, Цель достигается тем, что в шарнирнорычажном направляющем механизме с переменной длиной звена, содержащем стойку, ведущий кривошип, шатун, коромысло, состоящее из двух шарнирно соединенных между собой частей, первая иэ которых шарнирно соединена со стойкой, два подпружиненных один к другому ограничителя, установленные на соответствующих сопряженных частях коромысла и предназначенные для ограничения их взаимного вращения, и упор, размещенный на стойке и предназначенный. для фиксации первой части коромысла, он снабжен дополнительным коромыслом, одним концом шарнирно присоединенном к концу шатуна, а другим концом шарнирно прикрепленном к свободному концу второй части коромысла, дополнительной парой ограничителей, установленных на соответствующих сопряженных концах дополнительного звена и второй части коромысла и предназначенных для ограничения их взаимного вращения, второй пружиной. один конец которой за-, креплен на стойке и вторым упором, установленным также на стойке, а свободный конец второй пружины предназначен для поджатия второй части коромысла ко второму упору.

Предлагаемый механизм может работать в трех режимах. До контакта звеньев составного коромысла с неподвижными. упорами как шарнирный четырехзвенник с длиной коромысла равной расстоянию между концом составного коромысла, соединенного со стойкой и концом дополнительного звена, соединенного с шатуном при замкнутых парах ограничителей на соответствующих сопряженных концах составного коромысла и концах дополнительного звена и второй части составного коромысла. При контакте звеньев составного коромысла с неподвижными упорами механизм работает как шарнирный четырехзвенник, но уже с другими длинами коромысла и стойки.

Возможность работы механизма в трех режимах позволяет при синтезе этого механизма определить параметры основного четырехзвенника. шатунная точка которого ймеет и интерполяционных точек с заданной траекторией, а для двух других четырехзвенников определить по 3 интерполяционные точки, Выбор 3-х точек обусловлен тем, что через 3 точки всегда можно провести окружность, то есть всегда можно найти точку вращения коромысла четырехзвенника, имеющего эти три интерполяционные точки. Синтез механизма проводится в следующей последовательности:

1783201

1. Определяются параметры основного четырехзвенника, имеющего и интерполяционных точек с заданной траекторией, 2, Полученный четырехзвенник.ставим в положение, определяемое первым интерполяционным положением и поворачиваем кривошип в сторону обратную его рабочему вращению на два произвольных угла, так

/ чтобы чертящая шатунная точка находилась на заданной траектории, Конец шаршуна, соединенный с коромыслом, при этом освобождаем, и он занимает два положения.

Через эти два положения и положение конца шатуна, определяемое первым интерпол яционным положением основного четырехзвенника, проводим окружность и определяем ее центр. Обозначим положение этого центра точкой F.

3, Аналогично, ставим основной четырехзвенник в и-е интерполяционное положение и поворачиваем кривошип в сторону его рабочего вращения на два произвольных угла, так чтобы чертящая шатунная точка находилась на заданной траектории, определяем центр окружности, проходящей через три положения конца шатуна, Обозначим этот центр точкой Е, Положение точек F и Е будет определять положение шарниров соединяющих звенья составного коромысла и дополнительного звена.

- Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый шарнирнорычажный направляющий механизм с переменной длиной звена отличается наличием дополнительного звена, шарнирно установленного между шатуном и второй частью составного коромысла, дополнительной пары ограничителей на сопряженных концах дополнительного звена и второй части составного коромысла, второго не. подвижного упора и пружины.

На чертеже показана кинематическая схема механизма. Основными линиями показано положение механизма перед началом отработки заданной траектории, штрих-пунктирами промежуточные положения.

Механизм состоит из следующих час тей: ведущего кривошипа 1, (см. черт.) шатуна 2, дополнительного коромысла 3, звена 4 и звена 5, стойки 6, которые составляют замкнутый шарнирный шестизвенник.

Звенья 4 и 5 представляют из себя составное коромысло. К шатуну 2 жестко присоединен стержень 7 с чертящей точкой М, На сопряженных концах звеньев 3 и 4, звеньев

4 и 5 имеется по паре ограничителей P и N, G и S, ограничивающих вращение звеньев относительно друг друга. На стойке 6 установлены упор 8, ограничивающий движение звена 5 и упор 9, ограничивающий движение звена 4. Со звеном 4 взаимодействует пружина 10, которая стремится прижать

5 звено 4 к упору 9 и сомкнуть пару ограничителей P u N. Со звеном 5 взаимодействует пружина 11, которая стремится прижать звено 5 к упору 8 и сомкнуть пару ограничителей G p S. Концы пружин 10 и 11 закреп10 лены на стойке 6.

Механизм работает следующим образом. Примем за начальное положение механизма положение при котором чертящая точка М начинает описывать заданную тра15 екторию. В качестве заданной траектории на чертеже для примера взята дуга окружности радиуса R. При вращении ведущего кривошипа 1 его конец описывает окружность радиусом r и перемещается из поло20 жения В> в положение Bz. В этот момент звено 5 прижато пружиной 11 к упору 8 и неподвижно. Пружина 10 смыкает ограничители P и N, вследствие чего система звеньев 3 и 4 представляет из себя жесткую

25 конструкцию. Шарнир С, скрепляющий шатун 2 со звеном 3, движется из положения

C> a положение Сг по дуге окружности с центром в шарнире F, скрепляющем звено

5 со звеном 4, который в это время неподви30 жен. Механизм работает в режиме шарнирного четырехзвенника с кривошипом 1, шатуном 2, длина его стойки равна отрезку

AF>, длина коромысла равна отрезку F>C>.

При прохождении концом В кривошипа 1

35 положений В1, В2 и какого- либо промежуточного положения точка М находится на окружности R, то есть имеем 3 интерполяционныеточки. При достижении концом В кривошипа 1 положения Вг происходит

40 смыкание ограничителей G — S, система звеньев 4-5 становится жесткой конструкцией, звенья 3 — 4 также представляют в это время из себя жесткую конструкцию, следовательно вся система звеньев 3-4-5 пред45 ставляет из себя жесткую конструкцию. При движении конца В кривошипа 1 из положения Вг в положение Вз жесткость системы звеньев 3-4 — 5- остается неизменной, чему способствует действие пружин 10. и 11 и

50 сомкнутые пары ограничителей P— - N u G— - S.

Механизм работает в режиме шарнирного четы рехзвенника с кривошипом 1, шатуном

2, длина его стойки равна отрезку АО, длина коромысла равна отрезку ОСг. Шарнир С .

55 движется по дуге окружности.с радиусом равным отрезку ОСг с центром в точке D, Этот режим механизма является основным и для него производится синтез направляющего четырехэвенника по и интерполяционным точкам. При прохождении концом В

1783201

Формула изобретения

Составитель Е,Аскаров

Техред М;Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор С,Козлова

Заказ 4501 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 кривошипа 1 положений В, Вз и трех промежуточных положений, точка M находится на дуге окружности R, имеем и интерполяционных точек. При достижении конца В кривошипа 1 положения Bz происходит контакт дополнительного звена 3 с упором 9.

При движении конца В кривошипа 1 иэ положения Вз в положение В4, механизм работает в режиме шарнирного четырехзвенника с кривошипом 1, шатуном

2, длиной стойки равной отрезку АЕз, длиной коромысла равной отрезку ЕзСз, Шарнир С движется по дуге окружности с радиусом равным отрезку Е Сз с центром в точке Ез. При прохождении конца В кривошипа 1 положений Вэ, В4 и какого либо промежуточного положения точка М находится на окружности R. Имеем три интерполяционные точки. После достижения положения В4 концом В кривошипа 1, точка

М перестает отрабатывать заданную траекторию. Кривошип 1 достигает крайнего положения механизма, после которого механизм получает обратный ход и снова поочередно работает в режимах шарнирного четырехзвенника с различными длинами стойки и коромысла. Точка M движется по какой либо траектории, форма которой не задается. Кривошип 1 достигает второго крайнего положения механизма, после которого механизм снова получает прямой ход. Кривошип 1 приходит в положение

АВ1, точка M выходит на заданную траекторию, и цикл повторяется.

Механизм позволяет получить движение шатунной точки механизма с высокой точностью по любой, заранее заданной траектории, например, окружности, прямой линии, кривой любого вида и т,д. Если принять

n = 5, то прототип будет иметь n + 2 = 7 интерполяционных точек, а предлагаемый механизм и+ 4 = 9 интерполяционных точек.

Точность отработки приближенно повысит5 ся в 9; 7 - 1,3 раза.

Шарнирно-рычажный направляющий

10 механизм с переменной длиной звена, содержащий стойку, ведущий кривошип, шатун, коромысло, состоящее из двух шарнирно соединенных между собой частей, первая из которых шарнирно соедине15 на со стойкой, два подпружиненных один к другому ограничителя, установленные на соответствующих сопряженных частях коромысла и предназначенные для ограничения их взаимного вращения, и упор, 20 размещенный на стойке и предназначенный для фиксации первой части коромысла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности механизма, он снабжен дополнительным коромыслом, одним25 концом шарнирно прикрепленным к концу шатуна, а другим концом шарнирно прикрепленном к свободному концу второй части коромысла, дополнительной парой ограничителей, установленных на соответ30 ствующих сопряженных концах дополнительного звена и второй части коромысла и предназначенных для ограничения их вза-. имного вращения, второй пружиной, один конец которой закреплен на стойке, и вто35 рым упором, установленным также на стойке, а свободный конец второй пружины предназначен для поджатия второй части коромысла к второму упору.