Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК F16H21/00 

2. Устройство для преобразования вращательного движения в возвратнопоступательное и наоборот, содержащее основание по крайней мере с од ной прямолинейной направляющей, размещенный в -ней с возможностью возвратно-поступательного движения по крайней мере один ползун и кривошипно-шатунный механизм в виде пла нетарньй передачи с передаточным числом, равным единице, в которой сателлит выполняет роль шипа кривошипа, и по крайней мере один шатун ,шарНИРно связан одним концом с со3108

ответствующим ползуном, а другим - с сателлитом, отличающееся тем, что, с целью изменения закона движения, направляющая расположена в одной плоскости с осью вращения кривошипа под углом к последней, вершина которого расположена или в верхней мертвой точке ползуна, смещенной от оси на величину, равную радиусу кривошипа, или в точке окружности вращения кривошипа, соответствующей положению ползуна в верхней мертвой точ ке.

1. Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащее основание по крайней мере с одной гтрямолинейной направляющей, размещенный в ней с возможностью возвратно-поступательного движения по крайней мере один ползун и кривотипно-шатунньй механизм в виде планетарной передачи с передаточным числом, равным единице, в которой сателлит вьтолняет роль шипа кривошипа, и по крайней мере один шатун шарНИРно связан одним концом с cooтвeтcтвyюп им ползуном, а другим - с сателлитом, отличающееся тем, что, с целью. . изменения закона движения, направi ляющая параллельна оси вращения кривошипа и смещена относительно СЛ нее. м САЭ 00

Изобретение относится к машиностроению, а.именно к кривошипно-шатунным механизмам, и может использоваться, в частности., в поршневых машинах.

Цепь изобретения - изменение закона движения ползуна за счет истспючения вращательного двиясения и трансформации механизма за счет измнения положения направляющей.

На фиг. 1 доказана кинематическая схема предлагаемого механизма; на фиг. 2 и 3 - то же, варианты исполнения} на фиг. 4 - конструкция планетарной передачи; на фиг. 5 график зависимости перемещения ползуна от угла поворота кривошипа, на фиг. 6 - график зависимости скорости ползуна от угла поворота кривошипа , на фиг. 7 - график зависимости ускорения ползуна от угла поворота кривошипа.

Устройство содержит основание 1 с прямолинейной направляющей 2, размещенный в ней ползун 3, кривошип, вьтолненный на сателлите 4, жестко связанный с валом 5, шатун 6 связанный с ползуном 3 шарниром 7 и с сателлитом 4 шарниром 8. Планетарная передача содержит непрдвижное колесо 9, водило 10, сателлит 4 и жестко связанный с сателлитом 4 поворотный шип 11, на котором размещены шарниры 8. Число зубьев сателлита 4 и колеса 9 одинаково. .В зацепление они вводятся колесом

12, размещенным с возможностью вращения на водиле 10. Число зубьев колеса 12 определяется конструктивными параметрами механизма.

Механизм работает следующим образом.

При вращении вала 5 вместе с ним вращается жестко закрепленное на валу 5 водило 10. При этом колесо 12, обкатываясь вокруг неподвижного колеса 9, сообщает вращение сателлиту 4. Поскольку число зубьев у сателлита.4 и колеса 9 одинаково, сателлит 4 за один оборот водила 10, вращаясь вместе с ним вокруг оси вала 5, совершает один оборот, вокруг собственной оси. В результате сателлит 4, жестко связанный с ним поворотный шип 11, размещенные на шипе 11 шарниры 8 и связанны с последними концы шатунов 6. совершают параллельно-круговое движение вокруг оси вала 5. Такое движение исключает перехлестывание шатунов 6 независимо от их количества. Шатуны 6 преобразуют вращательное движение вала 5,- водила 10 и сателлита 4 в возвратно-поступательное движение ползунов 3 по направляющим 2.

Если сообщать ползунам 3 возврат но-поступательное движение, то оно обратной последовательности будет преобразовано во вращательное движение вала 5. Водило 10 выполняет в механизм и функдаи маховика для преодолени мертвых точек, и ползунов. Величина 5 хода ползунов опре ляется следующими соотношениями: Для механизма на фиг. 1 (г-е10-со5ср) , (1) где 6 длина шатуна; Г - радиус кривошипаj е - величина смещения оси на правляющей от линии, па.раллельной оси вращения кривошипа и проходящей через точку на окружност вра.щения кривошипа, соот ветствующей ВМТ ползуна, причем всегда . Для механизма на фиг. 2 . б 5есоб1 В 46-r 5in qi со5 к Р. В5 ПОС-ГС05вб(1-СО5Ч11 Об-агС5Ш 1 а , . / . &-r-sinq JJ, где об - угол между осью направляющей 2 и осью вала 5. Для механизма на фиг. 3 5 e-sec |e% -rsirt q - COS« . ГС05(3(1-С05СР)1 -01ГС51П , . J. где В - угол между осью направля щей и прямой параллельной оси вал 5 и проходящей через траекторию шипа 11. Возможны .и комбинированные ва рианты механизма, когда ВМТ ползу смещена на величину е, а направ

фиг. 2 108 4 ляющая образует угол с осью вращения кривошипа. На графиках, показанных на фиг. 5, 6 и 7, применены следующие обозначения зависимости: 13 - для варианта механизма на фиг. 2; 14 для варианта механизма на фиг. 3 J 15 - для классического кривошипно - шатунного механизма, 16 для механизма с косой шайбой. Изменяя ог в варианте механизма на фиг. 2, можно получить механизм с передаточными характеристиками эт 14 до 15, изменяя В в варианте механизма н§1 фиг. 3, можно получить механизм с передаточньтми характеристиками от 14 до 16. Если, например, нужно соблюсти услсЗвие,минимизации массы механизма, то следует выбрать кинематическую схему с характеристиками, близкими к 16, так как в ней механические нагрузки на звенья наименьшие Если же нужно получить замедленное движение ползуна в ВМТ, то выбирают схему с характеристиками, близкими к 15, что, например, позволяет реализовать в дизельном двигателе сгорание топлива не при постоянном давлении, а при постоянном объеме, что повышает его КПД. Применение предлагаемого механизм в поршневых машинах, в частности в двигателях внутреннего сгорания, позволяет выбрать кинематическую схему механизма с наиболее оптимальными передаточными характеристиками в зависимости от исходных требований. .л. Ni Фиъ,3 6-6

Ui.ff тшшт(

20 W SO SO WO 120 т wo 180 V Фик.5 поворота вала

15

V

U

16

77

I

6

ft 2

13

V

.1

20 W 60 80 WO 120 т 160 по (риг.6

поборото бола