Шарнирно-рычажный механизм с выстоями

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирно-рычажным механизмам для преобразования непрерывного вращательного движения с остановкой. Целью изобретения является расширение кинематических возможностей путем получения двух выстоев. Указанная цель достигается тем, что стойка 8 второго четырехзвенника установлена с возможностью поворота общего шарнира ведомого кривошипа 5 и промежуточного коромысла 3, а механизм снабжен двухповодковой структурной группой, звенья 9 и 10 которой связаны при помощи шарнира, неподвижной стойкой 25, предназначенной для крепления второго конца звена 10, пружиной 12 - для поджатия второго звена к неподвижному упору 11, подвижным упором 13, предназначенным для взаимодействия со стойкой 8 второго четырехзвенника. При вращении ведущего кривошипа 1 коромысло 3 совместно со звеном 5 совершает колебания. 2 ил.

Изобретение относится к шарнирно-рычажным преобразователям непрерывного вращательного движения в колебательное с остановкой и в частности найдет применение в механизмах автоматических устройств и приборов.

Известен шарнирно-рычажный механизм с двумя выстоями, представляющий из себя замкнутый пятизвенный контур с присоединенной к нему двухповодковой кинематической группой, имеется также кулисная группа для фиксации коромысла в крайних положениях и четыре неподвижных упора. Механизм имеет два точных выстоя коромысла в его крайних положениях [1]. Недостатком этого механизма является невозможность получения двух выстоев разных звеньев в противофазе.

Известен шарнирно-рычажный механизм с остановкой, принятый авторами за прототип, содержащий первый четырехзвенник, включающий стойку, установленные на ней ведущий кривошип, промежуточное коромысло и шарнирно связанный с ним основной шатун, второй четырехзвенник, включающий стойку и ведомый кривошип, жестко скрепленный с промежуточным коромыслом и вместе с ним через общий шарнир связанный со стойками первого и второго четырехзвенника, ведомое коромысло и шарнирно связанный с ведомым кривошипом и коромыслом дополнительный шатун и неподвижный упор, второй четырехзвенник представляет из себя ромбоид. В механизме имеется неподвижный кулачок. Механизм позволяет получить один точный выстой ведомого коромысла [2]. Недостатком этого механизма является невозможность получения двух выстоев разных звеньев в противофазе.

Цель изобретения - расширение кинематических возможностей путем получения двух выстоев в противофазе.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом шарнирно-рычажном механизме с выстоями, содержащем первый четырехзенник, включающий стойку, установленные на ней ведущий кривошип, промежуточное коромысло и шарнирно связанный с ним основной шатун, второй четырехзвенник, включающий стойку и ведомый кривошип, жестко скрепленный с промежуточным коромыслом и вместе с ним через общий шарнир связанный со стойками первого и второго четырехзвенника, ведомое коромысло и шарнирно связанный с ведомым кривошипом и коромыслом дополнительный шатун и неподвижный упор, стойка второго четырехзвенника установлена с возможностью поворота вокруг общего шарнира ведомого кривошипа и промежуточного коромысла, механизм снабжен двухповодковой структурной группой, одни концы первого и второго звеньев которой связаны друг с другом при помощи шарнира, второй конец первого звена шарнирно закреплен в точке крепления дополнительного шатуна и ведомого коромысла, неподвижной стойкой, на которой шарнирно закреплен конец второго звена в точке, расположенной от общего шарнира на расстоянии, равном длине второго звена, пружиной, один конец которой закреплен на неподвижной стойке, а другой - предназначен для поджатия второго звена к неподвижному упору, вторым упором установленным с возможностью перемещения и последующей фиксации и предназначенным для взаимодействия со стойкой второго четырехзвенника, а неподвижный упор предназначен для взаимодействия со вторым звеном двухповодковой группы при нахождении осей шарнира крепления первого, второго звена и общего шарнира на одной прямой.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый шарнирно-рычажный механизм с выстоями отличается наличием двухповодковой структурной группы, подвижного упора, пружины.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 и 2 показана кинематическая схема механизма (основными линиями показано положение механизма при начале выстоя одного звена и конце выстоя другого звена, промежуточные положения показаны штрих-пунктирными линиями).

Механизм состоит из следующих частей: ведущего кривошипа 1 основного шатуна 2, промежуточного коромысла 3, первой стойки 4, которые составляют первый замкнутый четырехзвенный контур, ведомого кривошипа 5, жестко связанного с промежуточным коромыслом 3, дополнительного шатуна 6, ведомого коромысла 7, второй стойки 8, которые составляют второй замкнутый четырехзвенный контур. Первая стойка 4, промежуточное коромысло 3, ведомый кривошип 5, вторая стойка 8 соединены одним общим шарниром D. Вторая стойка 8 является подвижным звеном. К шарниру Е крепления дополнительного шатуна 6 и ведомого коромысла 7 присоединено первое звено 9. К звену 9 шарнирно присоединено второе звено 10, другой конец которого присоединен шарнирно к неподвижной стойке 4 в точке М. Расстояние от точки М до шарнира D равно длине звена 10. При совпадении шарнира N крепления звеньев 9 и 10 с шарниром D, звено 10 находится в контакте с упором 11. С другой стороны на звено 10 воздействует пружина 12, стремящаяся прижать его к упору 11. Конец пружины 12 закреплен на стойке 4. На пути движения звена-стойки 8 установлен упор 13, имеющий возможность изменять свое положение с последующей фиксацией, например, с помощью винта 14 на неподвижной направляющей 15.

Механизм работает следующим образом.

Ведущий кривошип 1 вращается вокруг точки А по часовой стрелке, промежуточное коромысло 3 совместно с ведомым кривошипом 5 совершает колебание на угол ϑ. При движении коромысла 3 и ведомого кривошипа 5 из крайнего внутреннего положения в крайнее внешнее положение, вторая стойка 8 вначале двигается с ними заодно. Контур звеньев 5-6-7-8-9 представляет из себя жесткую фигуру, его жесткость поддерживается усилием пружины 12, которая удерживает шарнир N в точке D. Весь механизм работает в режиме шарнирного четырехзвенника. После того как вторая стойка 8, повернувшись на угол ϑ^I , упирается в упор 13, дальнейшее ее движение в первоначальном направлении становится невозможным. Ведомый кривошип 5 продолжает свое движение. Контур звеньев 5-6-7-8-9 теряет свою жесткость, ведомое коромысло 7 поворачивается вокруг шарнира F по часовой стрелке, дополнительный шатун 6 вокруг шарнира С против часовой стрелки и тянут звено 9, которое в свою очередь, преодолевая сопротивление пружины 12, поворачивает звено 10 по часовой стрелке на угол ϑ_o . Механизм работает в режиме 8-ми звенного механизма, полученного последовательным соединением 3-х шарнирных четырехзвенников. Промежуточное коромысло 3 и ведомый кривошип 5 достигают своего крайнего внешнего положения и начинают двигаться в обратную сторону. Все происходит в обратном порядке. Звено 10 возвращается в исходную позицию. Контур звеньев 5-6-7-8-9 снова становится жестким. Вторая стойка 8 снова двигается совместно с промежуточным коромыслом 3 только против часовой стрелки. После достижения промежуточным коромыслом 3 крайнего внутреннего положения, цикл повторяется. Положение ведущего кривошипа 1 при касании упора 13 и отхода от него второй стойки 8 определяется значениями углов ϕ₁ и ϕ₂ . Угол вращения кривошипа 1 ϕ₁ - соответствует углу выстоя звена 10, угол ϕ₂ соответствует углу выстоя второй стойки 8, причем ϕ₁ + ϕ₂= 360^о. Изменяя положение упора 13 возможно варьировать значения углов ϕ₁ и ϕ₂ .

Применение заявляемого механизма позволяет получить в течение цикла два точных выстоя двух разных звеньев в противофазе, продолжительность выстоев можно менять.

Формула изобретения

ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ С ВЫСТОЯМИ, содержащий первый четырехзвенник, включающий стойку, установленный на ней ведущий кривошип, промежуточные коромысло и шарнирно связанный с ним основной шатун, второй четырехзвенник, включающий стойку и ведомый кривошип, жестко скрепленный с промежуточным коромыслом и вместе с ним через общий шарнир связанный со стойками первого и второго четырехзвенника, ведомое коромысло и шарнирно связанный с ведомым кривошипом и коромыслом дополнительный шатун и неподвижный упор, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей путем получения двух выстоев, стойка второго четырехзвенника установлена с возможностью поворота вокруг общего шарнира ведомого кривошипа и промежуточного коромысла, механизм снабжен двухповодковой структурной группой, одни концы первого и второго звеньев которой связаны между собой при помощи шарнира, а второй конец первого звена шарнирно закреплен в точке крепления дополнительного шатуна и ведомого коромысла, неподвижной стойкой, на которой шарнирно закреплен другой конец второго звена в точке, расположенной от общего шарнира на расстоянии, равном длине второго звена, пружиной, один конец которой закреплен на неподвижной стойке, а другой предназначен для поджатия второго звена к неподвижному упору, вторым упором, установленным с возможностью перемещения и последующей фиксации и предназначенным для взаимодействия со стойкой второго четырехзвенника, а неподвижный упор предназначен для взаимодействия с вторым звеном двухповодковой группы при нахождении осей шарнира крепления первого звена, второго звена и общего шарнира на одной прямой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2