Шарнирно-рычажный механизм с двумя выстоями Советский патент 1991 года по МПК F16H21/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирно-рычажным преобразователям вращательного движения в колебательное с остановками, и найдет применение в роботах м манипуляторах.

Цель изобретения - расширение кинематических возможностей механизма за счет получения двух точных выстоев ведомого звена при независимости передаточных законов рабочего и холостого движений.

На чертеже показана кинематическая схема механизма.

Механизм содержит стойку 1, установленные нэ ней кривошип 2 и основное коро- мысло, выполненное из трех стержней, первый из которых состоит из двух частей 3 и 4, связанных между собой шарниром Е. Второй стержень 5 и первый стержень одними концами через общий шарнир D свя- заны со стойкой 1, а другими концами через шарниры С и F связаны с соответствующими концами третьего стержня 6, Шатун 7 одним концом через шарнир В связан с кривошипом 2, а другим концом присоединен к шарниру С, связывающему первый стержень из частей 3 и 4 и третий 6 стержень основного коромысла. К второму стержню 5 основного коромысла через шарнир М присоединена одним концом кулиса 8, камень 9 которой подпружинен к ней пружиной 10. На основании установлено дополнительное коромысло 11, одним концом через шарнир К связанное со стойкой 1, а другим концом через шарнир Q связанное с камнем 9 кули- сы 8.

На стойке 1 установлены также упоры 12 и 13, предназначенные для взаимодействия с вторым стержнем 5 основного коромысла, и упоры 14 и 15, предназначенные для взаимодействия с дополнительным коромыслом 11. Упоры 14 и 15 установлены симметрично относительно биссектрисы угла MiDM2 так, что ограниченный ими угол у качания дополнительного коромысла 11 на 2-3° меньше угла MiKMa, образованного прямыми, проходящими через ось шарнира К А через ось шарнира М в его крайних положениях. Такое условие обеспечивает плавное срабатывание пружины 10 при по- вороте коромысла, исключает ударные контакты стержня 5 основного коромысла с упорами 12 и 13.

Механизм работает следующим обра- зом.

8 исходном положении кривошип 2 и шатун 7 находятся на одной прямой линии, а части 3 м 4 первого стержня основного коромысла образуют другую прямую линию. Стержень 5 основного коромысла касается

упора 12, а дополнительное коромысло 11 под действием пружины 10 касается упора 15.

Кривошип 2 поворачивается от положения Вт к положению Ва, а шатун 7 при этом через шарнир С увлекает за собой звенья б и 4, Сила Pi, приложенная к шарниру С, создает крутящий момент, под действием которого звено 6 против часовой стрелки вокруг шарнира F, а звено 3 выводится из мертвого положения и поворачивается вокруг шарнира D по часовой стрелке до тех пор. пока шатун 7 и стержень б не расположатся на одной прямой. Во все время поворота кривошипа 2 из положения Bi в положение Ва (на угол ед) стержень 5 основного коромысла и дополнительное коромысло 11 остаются неподвижными, будучи прижаты к своим упорам 12 и 15 усилием пружины 10. Таким образом, угол а поворота кривошипа 2 соответствует первому выстою звеньев 5 и 11.

При дальнейшем повороте кривошипа 2 из положения В в положение Вз шатун 7 и стержень 6 вытянуты в одну линию и образуют единый шатун, работающий на растяжение. Части 3 к 4 влияния нз работу механизма не оказывают, а стеру ,ень 5, преодолевая усилие пружины 10, поворачивается на угол у от упора 12 к упору 13. Кулиса 8 при зтом поворачивается вокруг шарнира Qi а кризошип 2 в положении Вз образует со звеньями 6 и 7 прямую линию. Когда кривошип 2 достигает положения Вз, угол р между дополнительным коромыслом 11 и прямой, проведенной из шарнира К в почо- жение Рз(г4) шарнира F, становится меньше 180°, вследствие чего крутящий момент от усилия пружины 10, приложенный к коромыслу 11, меняет своз направление, и коромысло 11 резко поворачивается на угол у от упора 15 к упору 14.

При повороте кривошипа 2 от положения Вз к положению В4 сила Р2, приложенная к шарниру С в положении Сз, поворачивает часть 4 перзого стержня, а вместе с ним и звено б по часовой стрелке. Часть 3 стержня при этом поворачивается против часовой стрелки до тех пор, пока части 3 и 4 первого стержня не образуют прямую линию. Во все время поворота кривошипа 2 из положения Вз в положение В. (на угол аа) стержень 5 и коромысло 11 остаются неподвижными, будучи прижаты к своим упорам 13 и 14. Таким образом, угол аг поворота кривошипа 2 соответствует второму выстою звеньев 5 и 11.

При повороте кривошипа 2 из положения В4в положение Bi части 3 и 4 первого стержня,

вытянутые в одну линию растягивающей составляющей силы 2, работают как единый стержень, который вместе со стержнями 5 и б основного коромысла образует в этот период жесткий треугольник. Преодолевая со- противление пружины 10, этот треугольник поворачивается на угол гр в обратном направлении, пока стержень 5 не вступит в контакт с упором 12. В этот момент снова меняется направление крутящего момента на коромысле 11, создаваемого усилием пружины-10, и коромысло 11 резко поворачивается от упора 14 к упору 15. Механизм занимает исходное положение, после чего цикл работы механизма повторяется.

Формула изобретения Шарнирно-рычажный механизм с двумя выстоями, содержащий стойку, установленные на ней кривошип и коромысло, выпол- ценное из трех стержней, первый и второй из которых концами через общий шарнир связаны с основанием, а другими концами шарнирно связаны с соответствующими концами третьего стержня, и шатун, одним концом шарнирно связанный с кривошипом, а другим концом присоединенный к

шарниру связывающему первый и третий стержни коромысла, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, первый стержень коромысла выполнен составным из двух частей, шарнирно связанных между собой, а механизм снабжен кулисой, которая одним концом шарнирно связана с вторым стержнем коромысла и камень которой подпружинен к ней, дополнительным коромыслом, шарнирно связанным одним концом со стойкой, а другим концом - с камнем кулисы, и двумя парами установленных на стойке упоров, первая из которых предназначена для взаимодействия с вторым стержнем основного коромысла, а вторая - для взаимодействия с дополнительным коромыслом, при этом упоры второй пары расположены симметрично относительно биссектрисы угла качания второго стержня основного коромысла так, что разность между углом, образованным прямыми, проходящими через ось вращения дополнительного коромысла и два крайних положения оси шарнира, связывающего кулису с вторым стержнем основного коромысла, и углом качания дополнительного коромысла составляет от 2 до 3°.

Изобретение относится к шарнирно-ры- чажным преобразователям вращательного движения в колебательное с остановками и найдет применение в роботах и манипуляторах. Цель изобретения - расширение кинематических возможностей механизма за счет получения двух точных выстоев ведомого звена при независимости передаточных законов рабочего и холостого движений. При вращении кривошипа 2 в моменты прохождения им углов он и as звенья 5 и 11, взаимодействуя состветственно с упорами 12-15, имеют по две остановки за одиь оборот кривошипа 2. 1 ил. к, Щ ъ--ь о ю ю о