КИНЕМАТИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК F16C11/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к кинематическим соединениям и кинематическим парам, обеспечивающим относительно вращение двух сопрягаемых звеньев.

Известно кинематическое соединение содержащее два основных звена, связанные вращательными кинематическими парами [1] Недостаток ограниченные кинематические возможности, а именно, центр относительного вращения звеньев остается неизменным, а также износ соприкасающихся поверхностей кинематических пар.

Наиболее близким по технической сущности является кинематическое соединение, содержащее два основных звена, связанные вращательными кинематическими парами с промежуточным звеном, выполненным в виде одноплечевого рычага [2] Недостаток ограниченные кинематические возможности, а именно, ось относительного вращения звеньев может изменяться, но положение ее в пространстве не определено в силу наличия двух степеней свободы в данном кинематическом соединении.

Изобретение направлено на расширение кинематических возможностей кинематического соединения.

Изобретение заключается в том, что кинематическое соединение, содержащее два основных звена, связанные с промежуточным звеном вращательными кинематическими парами, оси вращения которых расположены на двух прямых, снабжено вторым промежуточным звеном, соединенным с обоими основными звеньями вращательными кинематическими парами, с возможностью расположения их осей вращения на тех же прямых, что и оси вращения кинематических пар, соединяющих основные звенья с первым промежуточным звеном.

Оси вращения кинематических пар, связывающих основные и промежуточные звенья, лежат на параллельных прямых.

В другом варианте кинематического соединения одно из звеньев снабжено упором, расположенным на одном из звеньев с возможностью взаимодействия с одним из связанных с ним звеньев.

В пространственном варианте кинематического соединения оси вращения кинематических пар, связывающих основные и промежуточные звенья, лежат на пересекающихся прямых.

В предлагаемом кинематическом соединении осуществляется относительное движение основных сопрягаемых звеньев вокруг двух параллельных или пересекающих осей вращения. В пределах одной части рабочего угла вращение происходит относительно одной оси, в другой части рабочего угла относительно другой оси. Это позволяет при применении данного кинематического соединения в различных механизмах получать механизмы с переменными размерами звеньев, а значит с переменными кинематическими свойствами.

Если при работе кинематического соединения, в котором оси вращения кинематических пар, связывающих основные и промежуточные звенья, лежат на двух параллельных прямых, в начальном положении, силы, действующие на основные звенья, имеют составляющую, перпендикулярную отрезку, перпендикулярному прямым, на которых расположены оси вращения кинематических пар, и направление действия этой составляющей при переходе через начальное положение не изменяется, то в этом случае лишняя подвижность, имеющая место в начальном положении кинематического соединения, не проявляется.

При наличии составляющей силы, меняющей направление при переходе кинематического соединения через начальное положение, лишняя подвижность проявляется в том, что ось относительного вращения основных звеньев при переходе через начальное положение не изменяется. В этом случае вводится установленный на одном из звеньев упор, обеспечивающий одностороннее перемещение от начального положения, по крайней мере, одного промежуточного звена относительно связанного с ним основного звена. Это обеспечивает две оси относительного вращения основных звеньев независимо от направления действующих на них сил.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид кинематического соединения, в котором оси вращения кинематических пар, связывающих основные и промежуточные звенья, лежат на двух параллельных прямых, в начальном положении; на фиг. 2 это же кинематическое соединение в разобранном виде; на фиг. 3 вид А на фиг. 1; на фиг. 4 вид Б на фиг. 1, на фиг. 5 вид В на фиг. 1; на фиг. 6, 7 варианты вращения основных звеньев около разных осей вращения; на фиг. 8 кинематическое соединение по фиг. 1 снабженное упорами; на фиг. 9 вид В по фиг. 8; на фиг. 10 показан общий вид кинематического соединения, в котором оси вращения кинематических пар, связывающих основные и промежуточные звенья, лежат на двух пересекающихся прямых (в частности, на перпендикулярных прямых), в начальном положении; на фиг. 11 кинематическое соединение по фиг. 10 в разобранном виде; на фиг. 12 вид C на фиг. 10 на фиг. 13 вид D на фиг. 10; на фиг. 15, 16 варианты вращения основных звеньев около разных осей вращения; на фиг. 17 вариант двухкоромыслового механизма с использованием предлагаемого кинематического соединения.

Кинематическое соединение по фиг. 1-16 содержит основные звенья 1 и 2, связанные кинематическими вращательными парами с промежуточными звеньями 3, 4, оси вращения кинематических пар расположены вдоль прямых 5, 6. В начальном положении, показанном на фиг. 1-5, и фиг. 10-14, ось вращения кинематической пары, образованной основным звеном 2 и промежуточным звеном 3, лежит на прямой 5, ось вращения кинематической пары, образованной промежуточным звеном 3 и основным звеном 1, лежит на прямой 6, ось вращения кинематической пары, образованной основным звеном 1 и промежуточным звеном 4, лежит на прямой 5, ось вращения кинематической пары, образованной промежуточным звеном 4 и основным звеном 2, лежит на прямой 6.Оси вращения всех кинематических пар, образованных всеми звеньями кинематического соединения в начальном положении, показанном на фиг. 1-5, и фиг. 10-14, располагаются на параллельных прямых 5 и 6, причем оси вращения кинематических пар, образованных каждым из звеньев 1, 2, 3, 4, расположены на тех же прямых 5, 6. Для любого звена ось вращения одной кинематической пары лежит на прямой 5, а ось вращения второй кинематической пары, образованной этим же звеном, лежит на прямой 6.

В кинематическом соединении по фиг. 8, 9 упоры 7 расположены на основном звене 2 взаимодействуют с промежуточными звеньями 3 и 4.

На фиг. 17 показан двухкоромысловый механизм, звенья 8, 9 которого связаны между собой предлагаемым кинематическим соединением, а звено 10 с звеном 9 и основанием 11, а также звено 8 с основанием 11 связаны обычными вращательными кинематическими парами.

Работа кинематического соединения с параллельными осями происходит следующим образом. При вращении основного звена 1 по часовой стрелке и обратно (см. фиг. 6) от начального положения указанного на фиг. 1, вращение звена 1 и связанного с ним промежуточного звена 3 относительно основного звена 2 и промежуточного звена 4 осуществляется поворотом кинематических пар, оси вращения которых лежат на прямой 5 (см. фиг. 6). Промежуточное звено 4 относительно основного звена 2 не перемещается. При повороте основного звена 1 против часовой стрелки и обратно (см. фиг.7) от начального положения, указанного на фиг. 1, вращение его и связанного с ним промежуточного звена 4 относительно основного звена 2 и промежуточного звена 3 осуществляется поворотом кинематических пар, оси вращения которых лежат на прямой 6 (см. фиг. 7). Промежуточное звено 3 относительно основного звена 2 не перемещается.

Упоры 7 (см. фиг. 8, 9) препятствует вращению промежуточного звена 3 по часовой стрелке от начального положения относительно прямой 5 и вращению промежуточного звена 4 по часовой стрелке от начального положения относительно прямой 6.

Работа кинематического соединения с пересекающимися осями происходит следующим образом. При вращении основного звена 1 вверх и обратно (см. фиг. 15) от начального положения, указанного на фиг. 10, вращение звена 1 и связанного с ним промежуточного звена 3 относительно основного звена 2 и промежуточного звена 4 осуществляется поворотом кинематических пар, оси вращения которых лежат на прямой 5. Промежуточное звено 4 относительно основного звена 2 не перемещается. При повороте основного звена 1 против часовой стрелки и обратно (см. фиг. 16) от начального положения, указанного на фиг. 10, вращение его и связанного с ним промежуточного звена 4 относительно основного звена 2 и промежуточного звена 3 осуществляется поворотом кинематических пар, оси вращения которых лежат на прямой 6 (см. фиг. 16). Промежуточное звено 3 относительно основного звена 2 не перемещается.

Кинематическое соединение имеет одну подвижность: вращение вокруг осей, совпадающих с прямыми 5 или 6.

Положение продольных осей основных звеньев 1 и 2 относительно отрезка, перпендикулярного прямым 5 и 6, произвольно (форма звеньев, связанных кинематическим соединением, может быть любой).

Двухкоромысловый механизм, показанный на фиг. 17 работает следующим образом. При вращении по часовой стрелке и обратно от положения, показанного на фиг. 17 (предлагаемое кинематическое соединение находится в начальном положении), механизм работает как параллелограмм, поскольку равны длины соответствующих звеньев, FK= MN, М К. В этом случае относительный поворот звеньев 8 и 9 осуществляется в шарнире F. При вращении против часовой стрелки и обратно от положения, показанного на фиг. 17, механизм работает как двукоромысловый, поскольку размеры звеньев, не равны, MN неравно LK. В этом случае относительный поворот звеньев 8 и 9 осуществляется в шарнире L.

Поскольку в одной части угла поворота основных звеньев работают одни кинематические пары, а в другой другие, то повышается ресурс работы кинематического соединения.

Таким образом, данное кинематическое соединение может быть использовано в механизмах, имеющих вращательные пары. Использование предлагаемого технического решения позволяет расширить кинематические возможности кинематического соединения за счет обеспечения двух параллельных или пересекающихся осей вращения соединяемых звеньев.

Изобретение позволяет расширить возможности кинематического соединения, позволяя осуществить относительный поворот сопрягаемых звеньев около двух параллельных или пересекающихся осей вращения. Кинематическое соединение содержит два основных звена 1 и 2, связанные вращательными кинематическими парами с промежуточными звеньями 3, 4. Оси вращения кинематических пар, связывающих звенья, лежат на двух прямых 5, 6, а начальном положении оси вращения кинематических пар, образованных каждым из звеньев, расположены на тех же прямых 5, 6, которые могут быть параллельными или пересекаться. Имеется вариант кинематического соединения, в котором одно из звеньев снабжено упором, взаимодействующим с одним из связанных с ним звеньев. 3 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Кинематическое соединение, содержащее два основных звена, соединенных с промежуточным звеном вращательными кинематическими парами, оси вращения которых расположены на двух прямых, отличающееся тем, что оно снабжено вторым промежуточным звеном, соединенным с обоими основными звеньями вращательными кинематическими парами с возможностью расположения их осей вращения на тех же прямых, что и оси вращения кинематических пар, соединяющих основные звенья с первым промежуточным звеном. 2. Cоединение по п. 1, отличающееся тем, что оси вращения кинематических пар, соединяющих основные и промежуточные звенья, расположены на параллельных прямых. 3. Cоединение по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено упором, расположенным на одном из звеньев с возможностью взаимодействия с другим, соединенным с ним, звеном. 4. Cоединение по п. 1, отличающееся тем, что оси вращения кинематических пар, соединяющих основные и промежуточные звенья, расположены на пересекающихся прямых.