Шарнирно-рычажный механизм для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному
Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирно-рычажным механизмам, и может быть использовано для передачи вращения при больших расстояниях между ведущим рычагом и выходным валом с высокой надежностью и точностью. Шарнирно-рычажный механизм содержит последовательно расположенные и шарнирно соединенные между собой ведущий рычаг, шатун и ведомый рычаг, а также стойку, шарнирно соединенную с ведущим и ведомым рычагами. Механизм снабжен механизмом односторонней передачи вращения, который содержит ролик, промежуточный вал и выходной вал, первую и вторую гибкие связи. Ролик жестко закреплен на ведущем рычаге соосно шарнирному соединению ведущего рычага и шатуна. Промежуточный вал установлен соосно шарнирному соединению шатуна и ведомого рычага с возможностью вращения вокруг своей оси. Выходной вал установлен соосно шарнирному соединению ведомого рычага и стойки с возможностью вращения вокруг своей оси. Промежуточный вал попарно кинематически связан с роликом и выходным валом посредством первой и второй гибкой связи соответственно. Ролик, промежуточный вал и выходной вал выполнены равного диаметра. Достигается повышение точности передачи вращения с ведущего рычага на выходной вал, а также расширение эксплуатационных возможностей. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, более конкретно к шарнирно-рычажным механизмам. Такие механизмы используются для передачи вращения при больших расстояниях между ведущим рычагом и выходным валом с высокой надежностью и точностью.
Наиболее близким по технической сущности механизмом для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному является шарнирно-рычажный четырехзвенник, выполненный в виде шарнирно-рычажного параллелограмма [1], содержащий четыре шарнирно соединненых звена: ведущий рычаг, ведомый рычаг, совершающие качательное или вращательное движение, шатун, образующий кинематические пары с ведущим и ведомым рычагами, и стойка, являющаяся опорой и шарнирно связанная с ведущим и ведомым рычагами. В шарнирно-рычажном параллелограмме ведущий и ведомый рычаги имеют равную длину и параллельны между собой.
Основным недостатком шарнирно-рычажного параллелограмма является невысокая точность передачи вращения, связанная с технологической сложностью выполнения и контроля длин ведущего и ведомого рычагов, которые между собой должны быть равной длины, выставка параллельности ведущего и ведомого рычагов между собой при помощи шатуна переменной длины, а также большая погрешность передачи, вносимая при изменении собственной температуры механизма.
Задачей изобретения является повышение точности передачи вращения с ведущего рычага на выходной вал, а также расширение эксплуатационных возможностей.
Для решения поставленной задачи в шарнирно-рычажный механизм для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному, содержащий последовательно расположенные и шарнирно соединенные между собой ведущий рычаг, шатун и ведомый рычаг, а также стойку, шарнирно соединенную с ведущим и ведомым рычагами, в отличие от прототипа введен механизм односторонней передачи вращения, содержащий ролик, промежуточный вал и выходной вал, первую и вторую гибкие связи, при этом ролик жестко закреплен на ведущем рычаге соосно шарнирному соединению ведущего рычага и шатуна, промежуточный вал установлен соосно шарнирному соединению шатуна и ведомого рычага с возможностью вращения вокруг своей оси, выходной вал установлен соосно шарнирному соединению ведомого рычага и стойки с возможностью вращения вокруг своей оси, при этом промежуточный вал попарно кинематически связан с роликом и выходным валом посредством первой и второй гибкой связей соответственно, а ролик, промежуточный вал и выходной вал выполнены равного диаметра.
Введение в шарнирно-рычажный механизм для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному механизма односторонней передачи вращения, выполненного в виде двух гибких связей, базирующихся на равные по диаметру ролик, промежуточный и выходной валы, исключает высокие требования к точности изготовления линейных размеров рычагов, к равенству длин ведущего и ведомого рычагов и к выставке их параллельности между собой для выполнения условия равенства угла поворота ведущего рычага и выходного вала и обеспечения постоянного передаточного отношения один к одному, позволяет использовать шарнирно-рычажные четырехзвенники с рычагами разных длин в любом сочетании и ориентации друг относительно друга, что значительно повышает эксплуатационные возможности шарнирно-рычажного механизма, который является подвижной опорой для гибких связей и задает посредством своего ведомого рычага начальный угол поворота. Кроме того, применение механизма односторонней передачи вращения, выполненного в виде двух гибких связей, позволяет организовать точную безлюфтовую передачу вращения в одну сторону от ведущего рычага к выходному валу с постоянным передаточным отношением один к одному за счет равенства диаметров ролика, промежуточного и выходного валов при значительном расстоянии между ними, а также снизить погрешность передачи угла, возникающую при изменении температуры и имеющую место в шарнирно-рычажных механизмах.
На чертеже приведена структурная схема шарнирно-рычажного механизма для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному.
Шарнирно-рычажный механизм для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному содержит шарнирно соединенные между собой ведущий рычаг 1, шатун 2, ведомый рычаг 3 и стойку 4, шарнирно соединенную с ведущим рычагом 1 и ведомым рычагом 3, ролик 5, жестко закрепленный на ведущем рычаге 1 соосно шарнирному соединению ведущего рычага 1 и шатуна 2, промежуточный вал 6, установленный соосно шарнирному соединению шатуна 2 и ведущего рычага 3 с возможностью вращения вокруг своей оси, выходной вал 7, установленный соосно шарнирному соединению ведомого рычага 3 и стойки 4 с возможностью вращения вокруг своей оси, при этом промежуточный вал 6 кинематически связан с роликом 5 посредством первой гибкой связи 8 и с выходным валом 7 посредством второй гибкой связи 9. Ролик 5, промежуточный вал 6 и выходной вал 7 выполнены одинакового диаметра.
При вращении ведущего рычага 1 с угловой скоростью ω1 вокруг шарнирного соединения ведущего рычага 1 со стойкой 4 происходит одновременное перемещение жестко закрепленного на ведущем рычаге 1 ролика 5 по окружности с радиусом, равным длине ведущего рычага 1. Угловой заклон ведущего рычага 1 и ролика 5 передается через первую гибкую связь 8 на промежуточный вал 6, вызывая его вращение, и далее через вторую гибкую связь 9 вращение передается на выходной вал 7, который повернется на величину заклона ролика 5, соответствущую угловой скорости ω2. В результате равенства диаметров ролика 5, промежуточного вала 6 и выходного вала 7 угловые скорости ω1, ω2 будут равны и передаточное число, равное отношению ω1/ω2 будет равно 1.
Предложенное техническое решение позволяет создать высокоточный механизм для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному в одном направлении вращения на большие расстояния, которое было проверено и в настоящее время реализовано.
Источники информации
1. Веркович Г.А., Головенкин Е.Н. «Справочник конструктора точного приборостроения» - Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1989 г. (стр.220) - прототип.
Шарнирно-рычажный механизм для передачи вращения с постоянным передаточным отношением один к одному, содержащий последовательно расположенные и шарнирно соединенные между собой ведущий рычаг, шатун и ведомый рычаг, а также стойку, шарнирно соединенную с ведущим и ведомым рычагами, отличающийся тем, что введен механизм односторонней передачи вращения, содержащий ролик, промежуточный вал и выходной вал, первую и вторую гибкие связи, при этом ролик жестко закреплен на ведущем рычаге соосно шарнирному соединению ведущего рычага и шатуна, промежуточный вал установлен соосно шарнирному соединению шатуна и ведомого рычага с возможностью вращения вокруг своей оси, выходной вал установлен соосно шарнирному соединению ведомого рычага и стойки с возможностью вращения вокруг своей оси, при этом промежуточный вал попарно кинематически связан с роликом и выходным валом посредством первой и второй гибкой связи соответственно, а ролик, промежуточный вал и выходной вал выполнены равного диаметра.
