Кривошипно-шатунный механизм

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Технический результат: упрощение форм звеньев и обеспечение использования в составе механизма поршня от двигателя. Механизм содержит плоский ползун и шатун, соединенный с эксцентриковым кривошипом. Шатун выполнен в виде двух шайб в параллельных плоскостях и жестко связанных между собой. Геометрические оси цилиндрических поверхностей шайб смещены друг относительно друга на величину, меньшую радиуса кривошипа. Плоский ползун жестко соединен со штоком поршня приводного двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к созданию механизмов для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.

Известен кривошипно-шатунный механизм [1], стр.167 сх. а., на которой показана его структурная схема, состоящая из кривошипа, шатуна и ползуна. Этот механизм позволяет получать возвратно-поступательное движение ползуна. Недостатком такого механизма является невозможность обеспечения строгой точности прохождения оси ползуна через ось кривошипа, Наиболее близким к предлагаемому является механизм, приведенный в [1], стр. 167 сх. е., в котором кривошип и шатун выполнены в виде эксцентриков. При этом элементы шарниров и звенья размещены внутри ползуна [1], стр.168.

Недостатком такого механизма является то обстоятельство, что для расположения шарниров и звеньев внутри ползуна необходимо сложное изготовление самого ползуна, К тому же плоский ползун не может быть использован в реальных конструкциях в виде поршня приводного двигателя.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение форм звеньев и обеспечение использования в составе механизма поршня от двигателя, например, внутреннего сгорания.

Решение задачи достигается тем, что в механизме, включающем в себя ползун, шатун и кривошип, соединенные между собой через эксцентриковые поверхности, согласно изобретению шатун выполнен в виде двух шайб, расположенных в параллельных плоскостях и жестко связанных между собой, геометрические оси цилиндрических поверхностей которых смещены друг относительно друга на величину, меньшую радиуса кривошипа, а плоский ползун жестко соединен со штоком поршня приводного двигателя.

На чертеже показан предлагаемый кривошипно-шатунный механизм.

Механизм содержит: эксцентриковый кривошип 1, шатун 2 в виде двух круглых шайб 2^| и 2^II с цилиндрическими поверхностями, выполненных в параллельных плоскостях и жестко связанных между собой, плоский ползун 3, поршень 4 приводного двигателя, неподвижный цилиндр 5. Между кривошипом 1 и шатуном 2, шатуном 2 и ползуном 3 установлены подшипники 6. Геометрические оси вращения звеньев обозначены: O₁O₁ - ось вращения кривошипа, О₂О₂ - ось вращения шатуна относительно кривошипа, О₃О₃ - ось вращения шатуна относительно плоского ползуна, О₄О₄ - ось возвратно-поступательного движения поршня приводного двигателя. При этом расстояние между осями О₂О₃ выбрано меньшим, чем радиус кривошипа 1.

Подвижность системы можно доказать по формуле Чебышева П.Л. [2], форм. 2.8.

W=3n-2p₅; где W - подвижность механизма; n - число подвижных звеньев; p₅ - число одноподвижных кинематических пар.

В предлагаемом механизме три подвижных звена: кривошип 1, шатун 2 с двумя шайбами 2^| и 2^||, плоский ползун 3, жестко соединенный со штоком поршня 4 приводного двигателя, т.е. n=3, а кинематических пар четыре: связь кривошипа с неподвижным звеном - стойкой, связь шатуна и кривошипа, связь шатуна и ползуна, который соединен заодно с поршнем приводного двигателя, связь поршня с неподвижным цилиндром приводного двигателя. Так как n=3, a p₅= 4, то W=3•3-2•4=1, т.е. система является работоспособной, следовательно, при задании движения одному из звеньев (поршню приводного двигателя) кривошип начинает вращаться.

В предлагаемом механизме элементы шарниров и звеньев вынесены за пределы плоского ползуна, тем самым упрощается изготовление самого ползуна. Соединение плоского ползуна с выходным штоком поршня двигателя внутреннего сгорания позволит использовать этот механизм в реальных конструкциях.

Работает механизм следующим образом, при возвратно-поступательном движении поршня 4 относительно неподвижного цилиндра 5 под действием, например, сгорающего топлива выходной шток поршня 4 передает возвратно-поступательное движение плоскому ползуну 3, который через шатун 2 с двумя шайбами 2^| и 2^|| приводит во вращательное движение кривошип 1.

Источники информации 1. Крайнев А. Ф. Словарь справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1987 г.

2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1988 г.

Формула изобретения

Кривошипно-шатунный механизм, включающий ползун и шатун, соединенный с эксцентриковым кривошипом, отличающийся тем, что шатун выполнен в виде двух шайб в параллельных плоскостях и жестко связанных между собой, геометрические оси цилиндрических поверхностей которых смещены друг относительно друга на величину, меньшую радиуса кривошипа, а плоский ползун жестко соединен со штоком поршня приводного двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1