МЕХАНИЗМ Российский патент 1996 года по МПК F16H21/42 F16H25/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах для преобразования качательного или возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот, и как прямолинейно-направляющий механизм, например, на гидромашинах (гидроагрегат, гребное колесо) и в движителях (некруглое колесо, шагающее колесо).

Известен механизм, содержащий звено, снабженное замкнутой направляющей, тройной кривошип, вращающийся вокруг неподвижной оси, на котором установлены ролики, предназначенные для взаимодействия с направляющей кулачка.

Недостатком указанного механизма является его ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей механизма.

Указанный технический результат достигается тем, что механизм, содержащий одной звено с замкнутой направляющей, второе звено с установленными по окружности элементами кинематического соединения, кинематически связанное с замкнутой направляющей первого звена, кинематическая связь второго звена с первым выполнена с возможностью колебательного относительного движения между центром окружности размещения элементов кинематического соединения второго звена и первым звеном. В механизме кинематическая возможность колебательного относительного движения между центром размещения элементов кинематического соединения второго звена и первым звеном, например, выполнена либо посредством выполнения замкнутой направляющей звена в виде паза, либо посредством установки одного из звеньев на коромысле, либо посредством снабжения механизма дополнительной направляющей и предназначенным для взаимодействия с ней дополнительным элементом кинематического соединения, связанным с центром окружности размещения элементов кинематического соединения второго звена, а элементы кинематического соединения выполнены в виде роликов.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема механизма, в которой второе звено выполнено с двумя роликами, и профили (центральной и действительной) замкнутой направляющей первого звена; на фиг.2 центральный профиль замкнутой направляющей кулачка для кинематической схемы изображенной на фиг.1 при движении оси звена по дуге; на фиг.3 кинематическая схема для звена с тремя элементами кинематического соединения и центральные профили замкнутой направляющей кулачка без учета условий, обеспечивающих передачу сил в механизмах; на фиг.4-8 варианты кинематических схем с применением данного механизма.

Механизм содержит стойку 1, одно звено 2 с замкнутой направляющей 3 на нем (в первом варианте замкнутая направляющая выполнена в виде паза, см.фиг. 6) и второе звено 4 с установленными по окружности роликами (элементами кинематического соединения) 5, предназначенными для взаимодействия с замкнутой направляющей 3 первого звена 2.

Во втором варианте замкнутая направляющая 3 выполнена в виде беговой дорожки (фиг.1, 5, 7). В этом случае, в целях обеспечения постоянного взаимодействия роликов 5 с замкнутой направляющей 3 звено 2 или стойка 1 снабжено дополнительным направляющим пазом 6, а механизм ползуном или роликом (дополнительным элементом кинематического соединения) 7. Ползун 7 размещен в пазу 6 и шарнирно связан с осью 8 второго звена 4, установленной в центре окружности размещения роликов 5.

Работа механизма объясняется следующим образом.

Например, при неподвижной установке первого звена 2 относительно стойки 1 и вращении оси 8 второго звена 4 ролики 5, перекатываясь по замкнутой направляющей 3 выбранного профиля, а ползун 7, двигаясь по дополнительной направляющей 6 (в случае выполнения замкнутой направляющей 3 в виде паза, ролики 5, перекатываясь в пазу 3) двигают ось 8 звена 4 возвратно-поступательно по траектории 9 (L₁ или L₁'). При этом выходные элементы 10 (выходной элемент может быть установлен и на оси 8 звена 4), размещенные в нужных точках звена 4, описывают траекторию 11 (9) движения выходного элемента 10 с участком L₂ (L₂') или L₁ (L₁') нужной формы.

Однако в крайних положениях колебаний звена 2 или звена 4, механизм может самотормозиться. Из множества возможных вариантов решения устранения явления самоторможения механизма, на фиг.4 приведен простой вариант, где звено 4 установлено на неподвижной оси 8 стойки 1, а звено смонтировано на коромысле 12, поворотно установленной на стойке 1. Рычаг 13 привода выполнен в виде скобы и на шарнирах 14 поворотно установлен на звене 2. На рычаге 13 прикреплен толкатель 15.

При качении рычага 13, например вправо, рычаг 13 поворачивается на звене 2 и, упираясь толкателем 15 об ролик 5, перемещает его, выведя звено 4 из положения самоторможения. Далее рычаг 13 упирается об упор 16 и поворачивает звено 2, которое, воздействуя замкнутой направляющей 3 на ролики 5, приводит звено 4 во вращательное движение до его установления в правом положении самоторможения. При качении влево, описанный процесс повторяется. После трех полных циклов качения рычага 13 звено 4 совершит один полный оборот.

При размещении выходных элементов 10 на осях 17 роликов 5 звена 4, их траектория 18 движения аналогична форме профиля замкнутой направляющей 3 звена 2 (см.фиг.1,2, а на фиг.3 центровой профиль 18 направляющей 3 изображен непрерывной линией).

В случае размещения выходных элементов 10 вне зоны, расположенной между осями 8 и 17 звена 4 и роликов 5 и, при необходимости получения прямолинейного участка L₂' на траектории 11 движения выходного элемента 10, профиль замкнутой направляющей 3 может иметь виды, изображенные на фиг.3, 6 (на фиг. 3 для данного случая центровой профиль 18 направляющей 3 изображен штриховой линией). Причем, в этом случае, величины длин рабочих участков L₁' и L₂' траекторий движения выходных элементов больше, чем в первом случае.

На фиг.5 приведена кинематическая схема механизма, где центровой профиль замкнутой направляющей выполнен с учетом радиуса роликов 5, а дополнительная направляющая 6 звена 2 заменена двумя направляющими 6, в которых размещены ползуны 7, соединенные между собой штоком 19. Шток 19 в свою очередь шарнирно соединен с осью 8 звена 4. Здесь при повороте звена 4 на один оборот ползуны 7 совершают три полных возвратно- поступательных цикла движения.

На кинематической схеме механизма, изображенной на фиг.7, ролики 5 установлены равномерно по окружности на стойке 1, а ползун 7 неподвижно и шарнирно на стойке. В данном случае при повороте звена 2 на один оборот звено 2, скользя прорезью дополнительной направляющей 6 по неподвижному ползуну 7, совершает три цикла возвратно-поступательного движения относительно оси 8 стойки 1. При этом некоторые точки 20 звена 2 описывают траекторию 21, где также имеются приблизительно прямолинейные участки L₃.

Рассматривая кинематические схемы фиг. 5 и 7, замечаем, что на основе предложенного механизма имеется возможность создания бесшатунного двигателя.

Таким образом, выбрав соответствующую кинематическую схему и разное количество роликов 5 звена 4 и разную форму профиля замкнутой направляющей 3, можно получать механизмы разного функционального назначения.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах для преобразования качательного или возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Механизм содержит стойку, одно звено с замкнутой и дополнительной направляющими на нем, второе звено с симметрично расположенными на нем по окружности роликами и предназначенными для взаимодействия с замкнутой направляющей звена. В центре окружности расположения роликов размещена ось звена, которая шарнирно связана с ползуном, предназначенным для взаимодействия с дополнительной направляющей. Например при повороте звена ось звена совершает колебательное движение и механизм выходными элементами описывает траекторию движения с рабочими участками. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. МЕХАНИЗМ, содержащий одно звено с замкнутой направляющей, второе звено с установленными по окружности элементами кинематического соединения, кинематически связанное с замкнутой направляющей первого звена, отличающийся тем, что кинематическая связь второго звена с первым выполнена с возможностью колебательного относительного движения между центром окружности размещения элементов кинематического соединения второго звена и первым звеном. 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что кинематическая возможность колебательного относительного движения между центром окружности размещения элементов кинематического соединения второго звена и первым звеном осуществлена посредством выполнения замкнутой направляющей звена в виде паза. 3. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что кинематическая возможность колебательного относительного движения между центром окружности размещения элементов кинематического соединения второго звена и первым звеном осуществлена посредством установки одного из звеньев на коромысле. 4. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что кинематическая возможность колебательного движения между центром окружности размещения элементов кинематического соединения второго звена и первым звеном осуществлена посредством снабжения механизма дополнительной направляющей и предназначенным для взаимодействия с ней дополнительным элементом кинематического соединения, связанным с центром окружности размещения элементов кинематического соединения второго звена. 5. Механизм по пп.1 и 2, отличающийся тем, что элементы кинематического соединения выполнены в виде роликов.