Пространственный четырехзвенный механизм

Авторы патента:

Фомин Алексей Сергеевич (RU)

Фомин Максим Сергеевич (RU)

Парамонов Максим Евгеньевич (RU)

Яскевич Олег Михайлович (RU)

F16H21/46 - с движением в трех измерениях

Владельцы патента RU 2513776:

Фомин Максим Сергеевич (RU)
Яскевич Олег Михайлович (RU)
Парамонов Максим Евгеньевич (RU)
Фомин Алексей Сергеевич (RU)

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена. Предложен пространственный четырехзвенный механизм, включающий ведущее звено, шатун, коромысло и стойку, отличающийся тем, что на стойке жестко установлен гидроцилиндр возвратно-поступательного действия, входящий с ведущим звеном в поступательную пару, а кинематические пары, соединяющие шатун с ведущим звеном и коромыслом, выполнены вращательными, при этом пара, соединяющая коромысло со стойкой, выполнена двухподвижной. Предложенное изобретение обеспечивает создание пространственного четырехзвенного механизма, имеющего одну степень свободы. 1 ил.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена.

Известен плоский четырехзвенный механизм [1, стр.88, рис.156], включающий кривошип, шатун, коромысло и стойку. Недостатком такого механизма является невозможность воспроизведения пространственного движения, так как механизм выполнен плоским.

Наиболее близким к предлагаемому является пространственный шарнирный четырехзвенник [2, стр.148, рис.8.5]. В этом механизме ведущее звено - кривошип - входит со стойкой во вращательную пару пятого класса, шатун входит с кривошипом в сферическую пару третьего класса и с коромыслом также в сферическую пару, коромысло образует со стойкой вращательную пару пятого класса. Всего подвижных звеньев в механизме 3 (n=3), соединенных в четыре кинематические пары: 2 пары пятого класса (р₅=2), 2 пары третьего класса (р₃=2). Введя значения для n, p₅ и р₃ в формулу [1, стр.81, формула 3.4], определим, что подвижность этого механизма будет равна

W=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁=6·3-5·2-4·0-3·2-2·0-0=18-10-8=2.

Недостатком механизма прототипа является то, что он обладает лишней подвижностью, так как шатун может независимо вращаться вследствие соединения с кривошипом и коромыслом сферическими парами.

Задачей изобретения является создание пространственного четырехзвенного механизма, имеющего одну степень свободы (W=1).

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается пространственный четырехзвенный механизм, включающий ведущее звено, шатун, коромысло и стойку, при этом на стойке жестко установлен гидроцилиндр возвратно-поступательного действия, входящий с ведущим звеном в поступательную пару, а кинематические пары, соединяющие шатун с ведущим звеном и коромыслом, выполнены вращательными, при этом пара, соединяющая коромысло со стойкой, выполнена двухподвижной.

На чертеже показан пространственный четырехзвенный механизм. Механизм состоит из неподвижного звена (стойки) 1, на котором жестко установлен гидроцилиндр 2 возвратно-поступательного действия, ведущего звена 3-4, выполненного в виде поршня 3, соединенного со штоком 4 за одно целое, шатуна 5 и пространственного коромысла 6. Гидроцилиндр 2 образует с поршнем 3 поступательную пару пятого класса, шток 4 образует с шатуном 5 вращательную пару пятого класса, пространственное коромысло 6 входит с шатуном 5 во вращательную пару пятого класса и со стойкой 1 в двухподвижную пару четвертого класса. Таким образом, в механизме используется 3 подвижных звена (w=3), три пары пятого класса (р₅=3) и одна пара четвертого класса (р₄=1). Подвижность механизма определится по формуле [1, стр.85, формула 3.7]

W=4n-3p₅-2p₄=4·3-3·3-2·1=12-11=1.

Полученный результат доказывает, что механизм имеет одну степень свободы и движение в нем задается одному звену.

Работает механизм следующим образом. При подаче рабочего агента (жидкости или газа) через гидро - или пневмоканал a приходит в движение поршень 3 со штоком 4. Перемещаясь вдоль оси цилиндра, поршень 3 ведущего звена 3-4 воздействует через вращательную пару звеньев 4-5 на шатун 5, который в свою очередь через вращательную пару звеньев 5-6 воздействует на коромысло 6, принуждая его к пространственному движению относительно стойки 7 в паре 6-1. Возврат ведущего звена 3-4 в первоначальное положение осуществляется подачей рабочего агента через гидро - или пневмоканал b. Все точки коромысла 6 описывают пространственные кривые, которые могут быть использованы для различных целей, например для воспроизведения пространственных кривых или обеспечения движения различных инструментов.

Использованные источники

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов / И.И.Артоболевский. - М.: Изд-во «Наука», 1965. - 776 с.

2. Озол О.Г. Теория механизмов и машин / О.Г.Озол. - М.: Изд-во «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1984. - 432 с.

Пространственный четырехзвенный механизм, включающий ведущее звено, шатун, коромысло и стойку, отличающийся тем, что на стойке жестко установлен гидроцилиндр возвратно-поступательного действия, входящий с ведущим звеном в поступательную пару, а кинематические пары, соединяющие шатун с ведущим звеном и коромыслом, выполнены вращательными, при этом пара, соединяющая коромысло со стойкой, выполнена двухподвижной.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании пространственных четырехзвенных механизмов. .

Пространственный шарнирный направляющий механизм // 2404385

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к направляющим механизмам для воспроизведения нескольких кривых определенного вида. .

Шестизвенный шарнирный механизм // 2338104

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шестизвенным шарнирным механизмам, осуществляющим в машинных агрегатах преобразование вращательного движения ведущего звена в прямолинейное движение ведомой чертящей точки.

Многократный шарнирный параллелограмм // 2331805

Изобретение относится к машиностроению, а именно к направляющим механизмам для воспроизведения нескольких кривых определенного вида, и может использоваться в качестве привода нескольких инструментов при обработке поверхностей и в качестве скелетной основы для объектов типа машущего крыла, изменяющих свою форму при движении.

Преобразователь колебательного движения в двуполупериодное вращательное // 2267041

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к преобразователям колебательного движения в двуполупериодное вращательное. .

Пространственный рычажный регулируемый механизм // 2207461

Изобретение относится к пространственным рычажным регулируемым механизмам и может быть использовано в машиностроении, роботах и манипуляторах. .

Механизм для преобразования вращательного движения в сложное // 2190790

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения. .

Механизм для преобразования вращательного движения в сложное // 2190134

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано в различных системах и устройствах. .

Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы // 1668786

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботах и манипуляторах. .

Пространственный механизм с шестью степенями свободы // 1668785

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в работах и манипуляторах. .

Пространственный четырёхзвенный кривошипно-ползунный механизм // 2557322

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании пространственных четырехзвенных механизмов, воспроизведения пространственных кривых или обеспечения движения различных инструментов. Пространственный четырехзвенный кривошипно-ползунный механизм включает кривошип, шатун и ползун. При этом кривошип, образующий вращательную кинематическую пару со стойкой, снабжен сквозным криволинейным пазом. Шатун, входящий в сферическую кинематическую пару с ползуном, снабжен эллиптическим цилиндром. При этом сквозной криволинейный паз и эллиптический цилиндр образуют между собой двухподвижную кинематическую пару. Достигается упрощение конструкции. 1 ил.

Способ синтеза пространственного шестизвенного механизма с вращательными кинематическими парами и пространственный шестизвенный механизм с вращательными кинематическими парами (варианты) // 2566170

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для синтеза пространственного шестизвенного механизма с трехмерным движением. Способ синтеза шестизвенного механизма заключается в том, что в одной или в трех кинематических парах сопряжение звеньев осуществляют в обратной ориентации по отношению к ориентации звеньев в остальных кинематических парах, или три звена выполнены в виде зеркальной копии остальных звеньев, а звенья в кинематических парах сопрягают между собой в одинаковой ориентации. Пространственный шестизвенный механизм с вращательными кинематическими парами, состоящий из звеньев стержней (1) с внутренними элементами шарниров (2) и наружных элементов шарниров (3), в котором в одной или в трех кинематических парах звенья (1) сопряжены между собой в ориентации, обратной по отношению к ориентации звеньев в других кинематических парах; или одно или три звена выполнены в виде зеркальной копии остальных звеньев; или звенья могут изменять ориентацию. Достигается снижение трудоемкости способа синтеза и обеспечения подвижности. 5 н.п. ф-лы, 5 ил.

Пространственный шестизвенный механизм с вращательными кинематическими парами // 2566323

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к пространственным шестизвенным механизмам. Пространственный шестизвенный механизм с вращательными кинематическими парами состоит из шести звеньев (1), соединенных между собой с помощью шести шарниров (4). Одно звено составное и состоит из двух частей (2) и (3), которые образуют подвижное цилиндрическое соединение с возможностью взаимного перемещения частей в продольном направлении и вращения в поперечном направлении с последующей фиксацией относительно друг друга. Достигается способность механизма складываться в плоскую и линейную конструкцию. 3 ил.

Способ синтеза пространственного механизма // 2619152

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к синтезу пространственного механизма. Способ синтеза пространственного механизма определенной структуры с заданными кинематическими характеристиками звеньев и возможными движениями в кинематических парах заключается в поиске положения звеньев, при котором кинематическая цепь переходит в замкнутое состояние. Определяют функцию положения механизма, варьируют функцию положения для возможных движений в кинематических парах при постоянных кинематических характеристиках звеньев. При этом определяют алгебраическую систему уравнения для вариаций. Затем определяют необходимые ограничения для кинематических характеристик звеньев из условия равенства нулю определителя матрицы системы уравнения для вариаций. Далее уточняют кинематические характеристики звеньев с учетом определенных ограничений, осуществляя синтез пространственного механизма. Достигается снижение трудоемкости. 2 ил.