Рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное

 

Изобретение относится к преобразователям вращательного движения ведущего звена в колебательное с перемещающейся траекторией и во вращательное возвратно-поступательное. Механизм содержит корпус и планетарную зубчатую коническую передачу, состоящую из центрального колеса и установленного в корпусе с возможностью вращения полого водила. На нем установлен один сателлит, входящий в зацепление с центральным колесом. С сателлитом жестко связан кривошип, одним концом соединенный с шатуном, который другим концом связан с выходным ползуном, установленным в полости водила. На валу кривошипа установлено коромысло. Имеется дополнительный шатун, шарнирно связанный с кривошипом и коромыслом. Механизм содержит ведомый вал, коническую зубчатую передачу. Ведущий элемент зубчатой передачи выполнен в виде зубчатого сектора и установлен на ступице коромысла через муфту свободного хода. Основной шатун выполнен в виде двух вилок и соединяющего их ползуна. Выходной ползун и ползун шатуна могут жестко соединяться с вилками посредством двух управляющих штифтов. Дополнительные два управляющих штифта соединяют ведомый вал с ведомым колесом конической зубчатой передачи и полуось коромысла и ступицу зубчатого сектора. Указанное выполнение механизма расширяет его кинематические возможности. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к рычажно-зубчатым преобразователям движения и может найти применение в различных устройствах, где требуется преобразование вращательного движения в колебательное с перемещающейся траекторией и во вращательно-возвратно-поступательное.

Известен рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, содержащий корпус и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе центральное колесо, полое водило, установленное в корпусе с возможностью вращения, по крайней мере один сателлит, расположенный на водиле с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом, кривошип, жестко связанный с сателлитом, выходной ползун, установленный в полости водила, и основной шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - выходным - с ползуном, в корпусе выполнена кольцевая проточка, соосная оси вращения водила, а механизм снабжен коромыслом, вал которого перпендикулярен оси вращения водила и установлен в кольцевой проточке с возможностью кругового вращения, дополнительным шатуном, шарнирно связанным одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, ведомым валом, установленным в корпусе соосно водилу, и конической зубчатой передачей, ведущее колесо которой связано с валом коромысла, ведомое колесо закреплено на ведомом валу, при этом ведущее колесо конической зубчатой передачи связано с валом коромысла через муфту свободного хода /авт.свид. СССР N 1566130, кл. F 16 H 21/16, 1990/.

Известный механизм обладает недостаточными кинематическими возможностями, так как не позволяет осуществлять селективное управление выходным звеном.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, содержащий корпус и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе центральное колесо, полое водило, установленное в корпусе с возможностью вращения, по крайней мере один сателлит, установленный на водиле с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом, кривошип, жестко связанный с сателлитом, выходной ползун, установленный в полости водила, и основной шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - с выходным ползуном, коромысло, ось вращения которого перпендикулярна оси вращения водила, дополнительный шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, ведомый вал, установленный в корпусе соосно с водилом, коническую зубчатую передачу, ведомое колесо которой закреплено на валу, и муфту свободного хода, установленную в ведущем элементе конической зубчатой передачи, шатун кривошипа выполнен из трех частей - двух вилок и соединяющего их ползуна, первая вилка, шарнирно соединенная с кривошипом, имеет на внутренней поверхности продольные пазы, в которых размещен один конец ползуна, другой конец этого ползуна шарнирно соединен со второй вилкой с возможностью вращения установленной на выходном ползуне, ползун шатуна и выходной ползун могут быть жестко соединены с вилками шатуна кривошипа, например, с помощью штифтов, ведущий элемент конической зубчатой передачи выполнен в виде зубчатого сектора и через муфту свободного хода установлен на ступице коромысла, а последнее, в свою очередь, с возможностью вращения установлено на валу кривошипа (патент РФ N 2011909, кл. F 16 H 21/16, 1994 г., прототип).

Данный механизм также обладает недостаточными кинематическими возможностями, поскольку не позволяет селективно управлять вторым выходным звеном.

Задачей изобретения является расширение кинематических возможностей механизма путем обеспечения селективного управления вторым выходным звеном.

Для этого рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, содержащий корпус и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе центральное колесо, установленное в корпусе с возможностью вращения полое водило, установленный на последнем с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом, по крайней мере, один сателлит, жестко связанный с сателлитом кривошип, установленный в полости водила выходной ползун, основной шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим с выходным ползуном, установленное с возможностью вращения на валу кривошипа коромысло, ось вращения которого перпендикулярна оси вращения водила, дополнительный шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, установленный в корпусе соосно с водилом ведомый вал, коническую зубчатую передачу, ведомое колесо которой закреплено на ведомом валу, муфту свободного хода, установленную в ведущем элементе конической зубчатой передачи, выполненном в виде зубчатого сектора и установленном посредством указанной муфты на ступице коромысла, основной шатун выполнен в виде двух вилок и соединяющего их ползуна, одна из вилок выполнена с продольными пазами на ее внутренней поверхности и шарнирно соединена с кривошипом, вторая вилка установлена на выходном ползуне с возможностью вращения и шарнирно соединена с ползуном шатуна, другой конец которого размещен в продольных пазах первой вилки, при этом выходной ползун и ползун шатуна выполнены с возможностью жесткого соединения с вилками шатуна, например, с помощью двух управляющих штифтов, механизм снабжен двумя дополнительными управляющими штифтами, выполненными с возможностью соединения одним из них ведомого вала и ведомого колеса конической зубчатой передачи, а другим - полуоси коромысла и ступицы зубчатого сектора.

На чертеже показана конструктивная схема механизма.

Рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное содержит корпус 1 и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе 1 центральное колесо 2, полое водило 33, установленное в корпусе 1 с возможностью вращения, и по меньшей мере один сателлит 4, расположенный на полом водиле 3 с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом 2.

С сателлитом 4 жестко связан кривошип 5, а в полости 6 водила 3 установлен выходной ползун 7, через основной шатун 8 шарнирно связанный с кривошипом 5. Выходной ползун 7 является первым выходным звеном. Коромысло 9 с возможностью вращения установлено на валу кривошипа 5 и через дополнительный шатун 10 шарнирно связано с кривошипом 5. На ступице коромысла 9 установлен ведущий элемент 11 конической зубчатой передачи, выполненный в виде зубчатого сектора, который может быть связан с коромыслом 9 либо жестко посредством дополнительного управляющего штифта 26, либо через муфту 12 свободного хода. Ведомое колесо 13 конической зубчатой передачи закреплено на ведомом валу 14, который является вторым выходным звеном механизма. На ведомом валу 14 установлен рабочий орган в виде, например, планшайбы 15.

Основной шатун 8 кривошипа 5 выполнен в виде двух вилок 18 и 19 и соединяющего их ползуна 20. Вилка 18 шарнирно соединена с кривошипом 5, а вилка 19 также шарнирно - с ползуном 20. На внутренней поверхности вилки 18 выполнены продольные пазы 21, в которых размещен ползун 20. Вилка 19 через радиально-упорный подшипник установлена на выходном ползуне 7.

Вилка 18 и ползун 20 могут быть соединены между собой с помощью управляющего штифта 22, а вилка 19 аналогично - с выходным ползуном 7 с помощью управляющего штифта 23. Для удобства эксплуатации в стенках центрального колеса 2 и корпусе 1 выполнены окна 24.

Механизм снабжен двумя дополнительными управляющими штифтами 25 и 26, которые могут соединять между собой: первый - ведомое колесо 13 и ведомый вал 14 зубчатой конической передачи, а второй - полуось коромысла 9 и ступицу ведущего элемента 11.

Механизм работает следующим образом.

В исходном положении вилка 18 и ползун 20, а также вилка 19 и выходной ползун 7 жестко соединены между собой управляющими штифтами 22 и 23 соответственно, так что оба шатуна представляют собой единое целое. Управляющий штифт 25 жестко соединяет между собой ведомое колесо 13 и ведомый вал 14 конической зубчатой передачи, а управляющий штифт 26 также жестко - полуось коромысла 9 и ступицу зубчатого сектора 11.

Вращение вокруг оси Y-Y от привода (не показан) через колесо 17 передается полому водилу 3, от него через кривошип 5 и основной шатун 8 - выходному ползуну 7, а через дополнительный шатун 10 - коромыслу 9. Связанный с коромыслом 9 ведущий сектор 11 через ведомое колесо 13 сообщает вращение ведомому валу 14 с закрепленной на нем планшайбой 15.

Одновременно сателлит 4, обкатываясь при вращении водила 3 по центральному колесу 2, сообщает вращение вокруг оси Y-Y кривошипу 5, который через основной шатун 8 сообщает выходному ползуну 7 возвратно-поступательное движение в полости 6 водила 3, а через дополнительный шатун 10 - колебательное движение коромыслу 9 и жестко связанному с ним посредством управляющего штифта 26 ведущему сектору 11, который через ведомое колесо 13 передает эти колебания ведомому валу 14.

Таким образом, равномерное вращение водила 3 преобразуется в сложное движение ведомого вала 14, состоящее из вращательного и колебательного, при этом амплитуда колебательного движения перемещается по окружности вращения вала.

Если посредством управляющего штифта 26 разорвать жесткую связь между коромыслом 9 и ведущим зубчатым сектором 11, то связь между ними будет осуществляться через муфту 12 свободного хода, и колебательное движение коромысла 9 при замкнутом положении управляющего штифта 25 будет превращаться в прерывистое однонаправленное вращение ведущего сектора 11, и в соответствии с этим ведомый вал 14 будет совершать неравномерное или прерывистое (в зависимости от направления прерывистого вращения ведущего сектора 11) однонаправленное вращение, причем фаза остановки или ускорения ведомого вала 14 будет смещаться по окружности его вращения.

Если необходимо, чтобы ведомый вал 14 был полностью выключен от работы, с помощью управляющего штифта 25 убирают жесткую связь между ведомым колесом 13 и валом 14. В результате последний не будет получать ни вращательного, ни колебательного движений и поэтому останется неподвижным.

Для перехода выходного ползуна 7 от сложного движения к простому непрерывно вращательному с помощью управляющего штифта 22 расстопоривают основной шатун 8, после чего последний начинает работать в режиме кулисного соединения, и выходной ползун 7 получает только вращательное движение. В результате первое выходное звено будет работать как редуктор.

Для перехода выходного ползуна 7 от сложного движения к простому возвратно-поступательному с помощью управляющего штифта 23 расстопоривают выходной ползун 7 (ползун 20 основного шатуна застопорен управляющим штифтом 22), в результате чего выходной ползун 7 получает только возвратно-поступательное движение.

Если необходимо, чтобы выходной ползун 7 был полностью выключен от работы при работающем другом выходном звене - ведомом вале 14, с помощью управляющих штифтов 22 и 23 расстопоривают ползун 20 основного шатуна и выходной ползун 7. В результате последний не будет получать ни возвратно-поступательного, ни вращательного движений и поэтому останется неподвижным.

Предложенный механизм позволяет селективно управлять работой обоих выходных звеньев, а именно осуществлять по необходимости переход от сложного движения, состоящего из возвратно-поступательного и вращательного движений к простым движениям - возвратно-поступательному или вращательному, и наоборот, а также осуществлять переход от сложного движения, состоящего из колебательного и вращательного, к неравномерному и прерывистому однонаправленному, и наоборот.

Механизм позволяет также останавливать работу любого одного из двух работающих выходных звеньев при работающем другом, или останавливать работу обоих выходных звеньев при работающем приводе. Последнее может быть, когда количество приводимых в движение кинематических цепей больше двух.

В целом два исполнительных органа (выходной ползун 7 и ведомый вал 14) автономно или раздельно позволяют совершать шесть движений, из которых четыре простых (вращательное, возвратно-поступательное, неравномерное вращательное и прерывистое вращательное) и два сложных движения (вращательно-возвратно-поступательное и вращательно-колебательное с перемещающейся траекторией).

Это расширяет кинематические возможности механизма.

Формула изобретения

Рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, содержащий корпус и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе центральное колесо, установленное в корпусе с возможностью вращения полое водило, установленный на последнем с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом по крайней мере один сателлит, жестко связанный с сателлитом кривошип, установленный в полости водила выходной ползун, основной шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - с выходным ползуном, установленное с возможностью вращения на валу кривошипа коромысло, ось вращения которого перпендикулярна оси вращения водила, дополнительный шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, установленный в корпусе соосно с водилом ведомый вал, коническую зубчатую передачу, ведомое колесо которой закреплено на ведомом валу, муфту свободного хода, установленную в ведущем элементе конической зубчатой передачи, выполненном в виде зубчатого сектора и установленном посредством указанной муфты на ступице коромысла, основной шатун выполнен в виде двух вилок и соединяющего их ползуна, одна из вилок выполнена с продольными пазами на ее внутренней поверхности и шарнирно соединена с кривошипом, вторая вилка установлена на входном ползуне с возможностью вращения и шарнирно соединена с ползуном шатуна, другой конец которого размещен в продольных пазах первой вилки, при этом выходной ползун и ползун шатуна выполнены с возможностью жесткого соединения с вилками шатуна, например, с помощью двух управляющих шрифтов, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными управляющими штифтами, выполненными с возможностью соединения одним из них ведомого вала и ведомого колеса конической зубчатой передачи, а другим - полуоси коромысла и ступицы зубчатого сектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1