Сферический шарнирный механизм (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК F16H21/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам для преобразования движения, и может быть использовано в машинах для преобразования вращательного движения в сложное колебательное.

Известен сферический шарнирный механизм, содержащий основание, параллельный основанию кривошипный вал с косым кривошипом и два промежуточных звена, первое из которых размещено с возможностью вращения на кривошипе, а второе связано с первым шарниром, ось которого перпендикулярна оси кривощипа и пересечена с последней в точке пересечения ее с осью вала, и с основанием шарнира, ось которого перпендикулярна оси вала и пересечена с ней в той же точке, и ведомое звено, связанное с одним из промежуточных звеньев.

В известном механизме ведомое звено жестко связано с одним из промежуточных звеньев и в зависимости от этого при равномерном вращении кривошипного вала либо обкатывается по конусу с осью, совпадающей с осью вала, и с вершиной в точке пересечения всех осей механизма, либо совершает колебания по простому синусоидальному закону вокруг оси шарнира, связывающего другое промежуточное звено с основанием 1.

Недостатком известного механизма является неспособность сообщить ведомому звену колебательное движение при движении его по конусу.

Цель изобретения - расширение функциональных и кинематических возможностей механизма за счет обеспечения сложного движения ведомого звена, состоящего из движения по конусу и одновременного колебательного движения вокруг оси, перпендикулярной образующей конуса, с изменяемыми основанием конуса и амплитудой колебательного движения.

Указанная цель достигается тем, что в сферическом шарнирном механизме, содержащем основание, параллельный основанию кривошипный вал с косым кривошипом и с изменяемым углом наклона последнего, два промежуточных звена, первое из которых размещено с возможностью вращения на кривошипе, а второе связано с первым шарниром, ось которого перпендикулярна оси кривошипа и пересечена с последней в точке пересечения ее с осью вала, и с основанием шарнира, ось которого перпендикулярна оси вала и пересечена с ней в той же точке, и ведомое звено, связанное с одним из промежуточных звеньев, ведомое звено связано с первым промежуточным звеном шарниром с осью, совпадающей с осью кривощипа, ось шарнира, связывающего второе промежуточное звено с основанием, перпендикулярна последнему, а механизм снабжен зубчатой передачей из двух конических колес, одно из которых жестко закреплено на первом промежуточном звене так, что его ось совпадает с осью шарнира, связывающего промежуточные звенья, а другое жестко закреплено на ведомом звене так, что его ось совпадает с осью шарнира, связывающего ведомое и первое про.межуточное звенья.

В другом конструктивном варианте, в зависимости от общих условий компоновки механизма, ведо.мое звено связано с первым промежуточным звеном шарниром, ось которого параллельна оси кривошипа и смещена относительно точки ее пересечения с осью вала, а ось шарнира, связывающего другое про.межуточное звено с основание.м, параллельна последне.му.

На фиг. 1 показана схема механизма, в котором ось общего шарнира ведомого и первого промежуточного звеньев совпадает с осью кривошипа; на фиг. 2 - схема механизма, в котором эта ось расположена ниже точки пересечения всех остальных осей; на фиг. 3 - схема механизма, в котором эта ось расположена выше указанной точки.

Механизм содержит основание 1, вал 2 с косым кривошипом 3, первое промежуточное звено 4, второе промежуточное звено 5, связанное с первым звеном 4 шарниром 6 и с основание.м 1 - шарниро.м 7. Ведомое звено 8 связано с промежуточным звеном 4 шарниром 9. На про.межуточном звене 5 на оси его шарнира 6 жестко закреплено коническое зубчатое колесо 10, а на ведомом звене 8, на оси его шарнира 9 - коническое зубчатое колесо 11. Оси X-X, Х-X, Y--Y пересекаются в обшей точке 0. Ось X -Х шарнира 9, связывающего первое промежуточное звено 4 и ведомое звено 9 во втором конструктивном варианте, параллельна оси Х-X кривошипа 3. Для регулировки угла наклона кривошипа 3 на валу 2 жестко закреплена планшайба 12 с прямолинейным пазом 13, в котором фиксируют кривошип 3 в требуемо.м положении.

Механизм работает следующим образом.

При вращении кривошипного вала 2 ось косого кривошипа 3 описывает конус с вершиной в точке 0. Промежуточное звено 4 при этом обкатывается по указанному конусу вокруг оси Х-X, а промежуточное звено 5 совершает колебательное движение вокруг оси Z-Z (фиг. 1) или вокруг оси Y-У (фиг. 2 и 3).

Вместе с промежуточным звеном 4 движение по конусу совершает и ведомое звено 8, связанное с ним шарниром 9. При этом колесо 11 обкатывается по колесу 10 то в одну, то в другую сторону симметрично от среднего положения и тем самым сообщает звену 8 колебательное движение по синусоидальному закону вокруг оси X-Х (фиг. 1 или вокруг оси (фиг. 2 и 3). В итоге звено 8 совершает сложное движение, соетоящее из движения по конусу и колебательного движения вокруг образующей этого конуса.

Амплитуда движения звена 8 по конусу регулируется положением кривошипа 3 в пазу 13 планшайбы 12. Амплитуда его колебательного движения ре|-улируется как изменением положения кривошипа 3, так и передаточным отношением зубчатых колес 10 и 11. Частота колебаний зависит от частоты

к

врашения вала 2. Реверс осуш,ествляется смешением кривошипа 3 по пазу 12 в противоположную от оси вала 2 сторону.

Предлагаемый ме.ханизм обладает широкими функциональными и кинематическими возможностями и позволяет обрабатывать на металлорежущих станках детали со сложным профилем, а также расширяет возможности автоматических устройств и автооператоров.

8

Фиг1

1. Сферический шарнирный механизм, содержащий основание, параллельный основанию кривошипный вал с косым кривошипом и с изменяемым углом наклона последнего, два промежуточных звена, нервое из которых размешено с возможностью враш.ения на кривошипе, а второе связано с первым шарниром, ось которого перпендикулярна оси кривошипа и пересечена с последней в точке пересечения ее с осью вала, и с основанием шарнира, ось которого перпендикулярна оси вала и пересечена с ней в той же точке, и ведо.мое звено, связанное с одним из промежуточных звеньев, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных и кинематических возможностей, ведомое звено связано с первым промежуточным звеном шарниром с осью, совпадающей с осью кривошипа, ось шарнира, связывающего второе промежуточное звено с основанием, перпендикулярна последнему, механизм снабжен зубчатой передачей из двух конических колес, одно из которых жестко закреплено на первом промежуточном звене так, что его ось совпадает с осью шарнира, связывающего промежуточные звенья, ;i лр roe жестко закреплено на ведомом звене так. что его ось совпадает с осью птрнира, связывающего ведомое и первое промежуточное звенья. 2. Сферический шарнирный механизм, со держащий основание, параллельный основанию кривощипный вал с косым криво1пином и с изменяемым углом нак.чона пос,1едне1Ч), два промежуточных звена, первое из которых размещено с возможностью вращения на кривошипе, а второе связано с первым QjapnnpOM, ось которого перпендикулярна оси криво1пипа и пересечена с последней в точке пересечения ее с осью вала, и с основанием шарнира, ось которого перпендикулярI на оси вала и пересечена с ней в той же точке, и ведомое звено, связанное с одни.м из (Л промежуточных звеньев, отличающийся тем, что, с целью расширения его кинематических и функциональных возможностей, ведомое звено связано с первым промежуточным звеном шарниром, ось которого параллельна осп кривошипа и смещена относительно точки ее пересечения с осью вала, ось щарпира, связывающего второе про.межуточное 4 О5 звено с основанием, параллельна последнему, а механизм снабжен зубчатой передасл чей из двух конических колес, одно из которых жестко закреплено на первом промежуо со точном звене так, что его ось совпадает с осью шарнира, связывающего промежуточные звенья, а другое жестко закреплено на ведомом звене так, что его ось совпадает с осью шарнира, связывающего ведомое и первое промежуточное звенья.

Фиг 2

фиг.З