ПРИБОР ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ТОЧЕК ГРАНИЧНОЙ ЛИНИИ Советский патент 1971 года по МПК B43L11/00 

Прибор предназначен для построения точек гра-ничной линии косых сечении тела вращения по форме его образующей, лежащей в любой немеридиональной плоскости, и его положению относительно оси вращения следа «а плоскости образующей, перпендикулярной к ней меридиональной плоскости, а также для решения обратной задачи: по симметричной кривой, принятой за граничную линию косого сечения тела вращения, про.из-веден ного под любым углом а с неизвестной образующей, лежащей в задаваемой относительно оси плоскости, определения конфигурации образующей тела вращения.

При помощи прибора мож-но получить касательные и нормали В точка.х гран;1ча1Ы. линий косых сечений конуса или цилиндра.

Для получения граничных линий косого сечения в нрнбор вводятся следующие данные: плоская образующая любой конфигурации, угол сечения а, положение следа меридиональной нлоскости, нерпендикуляра ой к плоскости, в которой расположены образующая относительно оси и образующей тела вращения.

Положение следа меридиональной плоскости от1носителы10 оси и взаимоноложение образующей и следа определяются методами начертательной гео.метрии.

.меридиональной плоскости представлена в зиде шаблона, закрепляемого в приборе.

Прибор содержит привод, связанный с ним кривошипно-кулисный ме.ханизм, приводимый от него в действие трубчатый вал, несущий кронштейн с натянуто струной, представляющей касательную, исполнительную кулису, подпружиненную уста-новочную кулису и механизм для отрабатывания угла межд касательной и меридиональным следом. Псполнлтельная кулиса имитирует совмещелное положение вспомогательной образующей, связана с трубчатым валом и несет держатель с зажимной рамкой для установки и

креплонпя сменного шабло}1а образующей тела вращения. Подпружиненная кулиса связана с помощью переставного пальца с исполнительной кулисой и расположена в плоскости, перпендикулярной к струне. Кулиса

приводится в движение от привода через зубчатый венец, на котором она смонтирована.

Меха-ннзм для отрабатываиня угла между касательной и меридиональным следом состоит нз поворотного тройника, имитирующего

двугранный угол и устанавливаемого по угломерной шкале на заданный угол сечения, и двух параллельных шестерен, соединенных между собой с r:o-v o:i|bio лстаиовочных пальцев н втулок, надетых а цапфы тройиика.

водом, а другая - с трубчатым валом. Кривошипно-кулисцый механизм смонтирован на noiBOpoTHoft ра.ме и состоит из криеошипа с изменяемым радиусом вращения и приводимого во вращение от нривода, связаятого с муфтой штанпи, иосаженной и скользящей на наиравляюще-М стержне поворотной рамы, кулисы, представляющей вспомогательную образующую и связанную со щтантой, и кулисы, представляющей меридиональный след. Трубчатый вал проходит через пазы этих куЛИС в месте их пересечения.

На фпг. 1 изображены возможные иоложония плоскости образующей Q, в которой лежит главная образующая АВ, отнооительHiO оси вращбиия ООь положение вопомогательной образующей СУ, как следа на плоскости Q, перпендикулярной к ней меридиональной плоскости / на плоскости Q, а также образование вопО(МОг.тельного тела враиг,ения - цилиндра или конуса, полученных вращеннел следа СУ вокруг оси OOi.

На фпт. 2 изображено ъзаимоположение элементов геометрического ностроения в пространстве, получение на секущей плоокости Я, нринИ1мае..мой как плоскость чертежа, одной из точек X, принадлежащей граничной линни сечения тела вращения. Плоскость Q параллельна оси вращения 00 с образуюптей А В и всномог-ателыюй образующей СУ, опнсываюп;ей цилиндрическую поверхность, к которой плоскость образующей является касательной. Точка У, является точкой касания к кривой сечения цилиндра, 1следа DL плоскости Q на плоскости Н. Плоскость У с образующей ЛВ и всномогательной образующей СУ:, совмещается с плоскостью Я вращением ее вокруг следа DL. Точка X, принадлежащая граничной линии сечения тела вращения, тюлучена :как пересечение совлгеиюнной образующей AiB со следо.м DL.

На фиг. 3 изображено исходное иоложение элементов построения, когда через ось 00 нроходит горизонтально-проектирующая Меридиональная плоскость /, образуя на секущий плоскости Я след Г|-/i, а также получение иолюса Р- проекции точки оси О на плоскость Я-И созмепюшпе плоскости R с лежащими в ней осью OOi и вспо-могатсльиой образующей с плоско;стью Я вращением ее вокруг следа TI-Г.

На фиг. 4 изображено получение точки УЗ, пр:И 11адле кан1ей гр.аничаюй ли;нии сечения в спомогательного тела вращения и лежащей на следе TI-Г; - меридиональной плоскости R, повернутой вокруг О.СИ вр ащсиия OOi н-а шскотзрый угол. CoiBмещение меридиональной нлоскости / с лежащими в ней осью 00 и всиомогателыной образующей с плоскостью Я осуществлено вращением ее вокруг следа Гг-/2, в результате чего нолучены совмещен-ные ось 00 и вспомогательная образующая , которая пересекается со следоМ Г|-ri в точке У. При совмещении точка О будет перемещаться в перпендикулярной к нлоскости Т, след которой УУ/2 пройдет через полюс Я.

На фиг. 5 показана кинематическая схема определения положения точки Л - пересечения следа Nt нлоскости вращения Т точки О со следом г-/ меридиа алы ой илоскости. Точка N нри вращении следа г-г описывает (как верщина прямого угла) окружность радиуса, равного иоловине расстояния OiP, ноэто1му введен кривощин zN2, ведущий по окружности точку Л, выраженную муфтой. На муфте закреплена перпендику.чярная к иаиравлению г-г щтанга, перемеи1аюп1,аяся с ней по г-г.

На фиг. 6 изображеиа схема меха низма, определяющего для любого поворота следа /-г положение ToqiKii У, принадлежащей грапичиой линии сечения вс;1омогатель:юго тела и располагающейся на следе /-г.

На фиг. 7 показана геометрическая взаимосвязь элемегптсв лоспросн-ия при о:;редсленни угла у между следом ОУ меридио 1альной плоскости R н следом DL плоскости Q, являющимся касательно) з точке У к граничащей кривой сечения вспомогательного тела - цилиндра или конуса. Угол у между следами нлоскостей Q н R, образукяпнх между собой прямой двугран| ый угол, получен как сечение этого угла плоскостью Я.

На фиг. 8 приведена схема механизма. обеонечищающего отрабатывание угла у .между касательной и меридиональным следом нри задаваемом угле сечения а.

На фиг. 9 иоказан метод определения совмещен1ного положения всно.могательной образующей. Плоскостью вращения точки С, принадлежащей вспомогательной образующей СУ, будет плоскость Т - перпендикулярная к плоскости образующей Q, поэтому и следы плоскостей Q и Т «а ceKyHxeii плоскости Л будут взаимно перпендикулярны, и след Si плоскости Т будет проходить через полюс Р. Следовательно, для определения иоложоггия следа Pi: на нлоскости Я достаточно из нолюса Р опустить иа след DL перпендикуляр, lia котором должна лежать совмещен1:1ая точка С в положении С ,, , определяемом засечкой из У, как из HeiiTpa, радиусом, равным совмещенной вспомогательной образ ющей УС,, на след PL

На а)иг. 10 дана схема механизма, осуществляющего совмеще}1ие вспомогатель-ноГ образующей СУ вместе с образуклией АВ для получения X, иринадле/кащей граничной линии сечения.

На фиг. 11 изображен предлагаемый прибор, вид.

ющи угол у между касатсльиой и меридио11а,1Ы1ы.м следом, л механизм, асуществляющий совмещение вспомогательной образующей СУ и образующей АВ.

Привод содержит головку 2, ось ,пр:ивода 3, па которой жестко посажены шестерни 4 и 5, нередающие движение па шестерни 6 и 7, а щестерня 4 через шестерию 8- сривощипу 9 с изменяемым :ра,диусоМ вращения кривошипно-кулианого мехаНизма. Кроме кривощипа 9, механизм содержит шта«гу W, укрепленную зо втулке 1J, скользящей на нанравляюще.м стер/юне 12 иоворотпой рамы 13 II СБяза1И1 ую с кулисой 14, представляющую ;зсномогателыиу1о образующую и связанную со штангой и кулису 15, представляющую меридиональный след (обе ведомые крнвощипом 9). Штанга 10 уста навливает совмещенное положение оси и связанную с ней кулису 14, которая на пересечеиии с кулисой 15 определяет положение точки У, принадлежащей гра ичпой л.ииии косого сечения вс:пО:.могатель1ного тела вращения.

Мехаиизм, совмещающий вспомогательиую образующую и главную образующую, содержит трубчатый вал 16, уста/навливаюН-ШЙСя в месте пересечения кулис 14 и 15 и проходящий через их лазы. Вал 16 приводится в движение от кривошипио-кулисного механизма и ие.Сет в нижней части крон птейн 17 с натянутой струной 18, представляющей касательную DL.

Трубчатый вал соверщает три вида движения: вращается с рамой 13 та трубчатом гЮДЩипнике 19, нере.мещается вдоль кулисы 15 и поворач-Нвается вокруг своей оси в подщиииике ползуна 20. Управление поворотом вала осуществляется через систему шестерен 21, 22, 23, 24 и 25, а также систему валав 26, 27, 28.

Для оиределения совмещеиного положения точки С Б С„ служит установочная кулиса 29, имитирующая след Pi .плоскости У, уетаЕ1авл1Ива10щаяся в процессе работы при помощи системы передач в плоскости, перпен.дикулярной к струне 18 (касательной DL), пээто му узел, поворачивающий щестерни 21, управляющих поворотом трубчатого вала 16 с крот щтейном 17 и устаНа Вл 1вающий :положе1ние кулисы - общий. Ось кулисы 29 всегда перпендикулярна к оси PiP, вокруг которой вращается зубчатый венец 30, поворачивающий кулису 29 в ropc-iзо нтальной плоскости. Кулиса может также перемещаться на венце вдоль своей оси в направляющих роликах 31. В крайнем рабочем положении кулису удерживает пружииа 32. Для предотвращения пересечения путей элементов прибора, установлентюго в исходном положении, на стаиине устанавливается отводка 33 с регулируемым выносом.

который может быть перемещен в ту пли

иную сторону но горизонтали в ПЛОСлОСУП.

параллельной нсходс-юму положению рамы 13 aia любую необходп.мхЮ величгшу.

Образующая вспомогательного тела вращения нредставляет телескопичсокую систему, состоящую нз паправлиюн е; щтанги, свободно вращающейся па трубчатом валу 16 и исполнительной кулисы 35, перемещающейся вдоль щтанги 34. Их оси перпендикулярны к оси трубчатого вала.

На исполнительной кулисе 35 закреплена муфта 36 с нереставным нальцем, имитирующим точку С„ , входящи.м в паз установочной кулисы 29.

Муфта 36. перемещаемая тросами, скользит по на-правляющей щтанге 34 и перемещает исполнительную кулису 55 вместе с держателем образующей 37, на котором закреплена вспомогательная образующая С,; У.

Расстояние С „ - У - от осп пальца муфты 36 до оси трубчатого вала должпо быть равно расстоянию от точки С кулисы до оси У-У трубчатого вала, определяющему размер вспо,могательиой образуюп1ей, имитированной кулисой 14.

Установка этого размера на направляющей штанге 34 осуществляется при ломощи трособлочного устройства, состояилего из двух тросов 11 блоков 38, 39, 40, 41.

Испол|нительная кулиса 35 им тирует совмещемное полол ение вспомогательной образующей и несет держатель 37 с зажимной рамкой 42 для установки н крепления смеппого шаблона образующей Л В .

МехаптЗМ, отрабатывающий угол у касательной н меридиональным следом, содержит иоворотный троГс-шк 43, Им; тирующий двугранный угол, состоящий из угольника, представляюп1его две цанфы, соединенные под лрямым углом. В верщиие угольника, пернендИкулярио к его плсскостп, залреплен вал тройника 44, свободно вращаюиии ся в подшипнике 45. Угольппк пмнтирует паправление граней, а вал - ребро двугранного прямого ута. Подшип ник 45 может изменять угол в верт кальиой плоскост:, поворачиваясь вокруг осп 46 (при установке он должен быть равен углу сече:1ия а).

Величину угла устанавл1ивают по угломерной шкале 47, н закрепляют 45 зажимпы.м винтом.

На цапфы угольника, качаясь в плоскости осп 44, надеты устааювоч ные пальцы 48, входящие во вту,ткн 49 корректировки угла. Одна из вту,ток закренлеиа на ведомой шестерне 6, а вторая - на параллель;1ой eii шестерне 50.

Оси втулок 49 лежат в па-раллельной nieстерням плоскости и размещены радиалыю. Шестерпп 6 и 7 закреплены па обпюй оси жестко, а щестерня 50 может свобод ю поворачиваться относительно шестерен 6 и 7. ла 44, цапф угольника и оси поворота 46 должны пересекаться в одной точке 0. Механиз:м от1работ1ки угла у -приводится в действие от общей головки 2 привода через ось 3, вращающуюся ъ подшил-нике стаиипы, и ведущую ш-естерню 5, закрепленпую на оси. Вращение передается на щестер1ню 6 с закрепленной -на ней втулкой 49, которая поворачивает по направлению своего вращснпя уотатовоЧНый палец 48. Палец через naiKjjy угольника 43 поворачивает вал 44, а с ним и вторую цапфу угольника С пальцем 48, устанавливающим через втулку 49 положение KOpipактирующей щестерни 50. Геометрические оси .пальцев, перемещающиеся IB горизонтальной плоокости, моделируют положение следов граа1ей двугранного прямого угла «а секущей плоскости Н, поэтому оаи втулок 49 завймают полОЖенИЯ, соответ1ствую:щие сторонам изменяемого }тла Y И корректирующая щеютерня 50 поворачивается о-Бносительно ще-стерни 6 на угол, ооответствующ-ий этому измеиеиию. Изменение угла у соот)ветстБующей передачей, овя:3а«ной с касательной DL, корректи1руют ее положение, поворачивая Около точки касания. Прибор приводится в действие (Вращением по стрелке М головки 2 привода, закрепленной на оси 3, на которую жестко посажена шестерня 4, передающая вращение через шестерни 8 1на кривошип 9, вращающей через втулку 11 щтанги против часовой стрел1си раму 13. Вращение рамы 13 передается параллельно от щестерни 5 через щестерни 6 и 7 на шестерню 5/, закрепленную на раме, что исключает сво-бодный ход рамы при прохож дени|И пальца кривошвпа через ось прибор-а 00. Ось цмульшипликатара 52 вращ ается Б тру:бчатам подшипнике 53, за репленно м на станине /. Втулка 11, следуя за движением пальца кривошипа 9, перемещается по направляющему стержню 12 Вместе с ведущей щтаадгой 10, связанной через муфту оси 54 с параллелями оси 55. Оси с кулисой 14 вопомогательной образующей поворачиваются вокруг оси 56. Кулиса 14 смещается относительно кулисы 15 меридионального следа, перемещая через сухарь трубчатый вал 16, устанавливающий ползун 20 па кулисе 15. Установка направления струны касательной 18 осуществляется поворотом трубчатого вала 16 в подшипнике ползуна 20 щестеренчатой парой 21. Для сохранения ки«ематической связи элементов передачи при перемещении ползуна 20 вдоль кулисы 15 одна из щесте|рен 21 ступицей скользит «а корректирующем щлицевом валике 26. Вал 26 поворачивается щестернями 22, нолучающими движение через конические щестерни 23 и валы 27 |И 28, ведомые .корректирующим зубчатьш сегментом 24, свободно вращающимся на трубчатом подщипнике 19. ельной производится узлом, в который вхоит ще.стерня 6, связа-нная через втулку 49 и становочные пальцы 48, щарнирно соединенные с угольником тройника 43, с корректиующей шестерней 50, свободно вращающейся на трубчатом подщипнике 5,. Если вал тройника 44 установить в верикальное положение - соооно с осью мульипликатора 52, - щестерня 50 будет иметь одинаковую углозую скорость с шестерней 6, оличество зубьев шестерен 50, 7, 58, 59 одиашково, следовательно, угловая скорость шестерен 51 и 57 одинакова с шестерня-ми 50 и 7. Шестерни 51 и 57, как и сблоченный с шестерней 57 сегмент 24, синхронно вращаются с подвижной рамой 13, поэто.му останется неподвижной вся система передачи угла на трубчатый вал, который сохраняег угол между струной 18 и плоскостью рамы 13 неизменным. Установив вал тройника 43 под углом сечения а, корректирующая щестерня 50 циклично изманяет угловую скорость относительно щестерни 6 (:при ее вращении), следуя за изменением угла у. Эти угловые колебания в процессе вращения шестерни 50 передаются через шестерню 57 и стержень поправки 58 на зубчатый корректирующий сегмент, а через систему передачи - на трубчатый вал, который через кронштейн 17 установит направление струны касательной 18 при любом положении трубчатого вала на кулисе 15 меридионального следа. Таким образом, трубчатый вал описывает осью на плоскости Н граничную линию сечения вспОМОгательного тела вращения, перемещаясь в про:странстве из-за вращения рамы 13, и совершает колебательные угловые движения около своей оси, устанавливая направления струны 18. К направлению касательной необходимо, чтобы установочная кулнса 29 находилась в перпендикулярной плоскости. Для этого достаточно установочную кулису вращать с той же угловой скоростью и .в том же направлении, что и касательную, установив при монтаже npn6oipa между элементами 18 и 29 требуемое взаимоположение, которое сохранится В процессе работы прибора. Венец 30, несущий установочную кулису 29, вращается в одном направлении с подвижной рамой 13, но так как установочная кулиса должна постоянно располагаться в плоскости, перпандикулярной к струне 18, которая совершает горизонтальные угловые колебания в связи с коррекцией угла а, такие же колебания должен соверщать и венец, поэтому привод осуществляется и к струне 18 и к венцу 30 от одного блока, состоящего из шестерни 53 и связанного с ней конического -венца 59, передающего вращение через шестерни 60, 61, валы 62 и 63 на щестерни венца 64.

ведущую шестерню 66 венца, сохраняющий кинематическую связь с передачей при различных возможных уста1навливаемых положениях центра вращения венца 30 над полюсом Р.

Передаточные числа шестерен устанавливаются такими, чтобы венец совершал полный оборот за одИ|Н оборот подвижной рамы.

В процессе работы црибо-ра ис полнительная кулиса 35, несущая держатель, об,разующей 37 с рамкой 42, в которой закреплен, шаблон А В образующей тела вращет я, неремещается вдоль своей оси, Ста1навл1И1Вая требуемую дли1ну образующей вспомогательного тела вращения, поворачивается в связи с перемещением пальца муфты 36 в установочной кулисе 29, имеющей иной центр вращения, и следует своей осью за положением оси трубчатого вала.

Эти движения кулисы 35 определяют положение де1ржателя образувощей с рамкой 42, у|стана1вливая шаблон глаиной образующей относительно касательной. Пересечевие кривой ша блона образующей А В со струной 18 касательной определяют положение точек X граничной линии сечения тела вращения.

Положеашя точек отмечаются на чертеже. Их количество может быть взято любым, геометрическое место эти.х точек определяет гран1ич 1ую линию косого сечения тела вращения, заданного образующей в любой плоскости, ,не являющейся меридиональной.

Прибор дает возмож1ность рещения и обратной задачи по симметричной кривой, .при 1ятой как граничная линия косого сечЪ;1Ия тела вращеиия, произведеиного под любым принимаемым углом и, с неизв;ест}1ой образугощей, лежащей в задаваемой отиоситель-,. но оси плоскостью, определить эту образующую.

Для решения sToii задачи, вычерчивается на листе бумаги с осью си:м1м,етрии, являющейся следом /i-Il, на котором располагаются точки 0| и У в .м положении, зависящие от принимаемого угла сечения а « иараметров вспомогательного тела вращения - цилиндра или конуса, вводимых, в прибор, устанавливаемый в исходном положении :над кривой, читывая положение точек Оь У и Я.

В рамку 42 держателя закре пляют прозрачный ладст, через который можно фиксировать положение задаипой кривой.

Поворачивая головку привода, получают точки пересечения струны /5 и заданной кривой. Отмечают эти точки на прозрачном листе, получают точ-ки, принадлежащие образующей тела вращения, в плоскости Q и обусловленной введенны-ми параметра.ми аопомогательного тела вращения, за;висящим-н от при11 ято го положения плоскостти Q.

Для этого струну 18 на кроиштейне касательной /7 за меняют взаимно перпендикулярными линейка-ми та,к, чтобы рабочая кромка одной из линеек совпала с на-правлением касательной, а пересечение рабочих кромок уста1новнлись в точке У. Вводят в прибор параметры цилиндра илл конуса (как вспомогательного тела вращения), а также задаваемый угол сечения а для получения задаваемой кривой.

Вращая голов-ку .прИвода, получают на пересечении рабочих кромок лпнеек точки У, иринадлежащие граничной ляшии заданного сечания конуса или цилиндра, а направления

рабочих кромок лтиш определяет положвш)е касательной н нормали в дан)ной точке.

Предмет изобретения

Прибор для построения точек граничной линия косых сечений тела вр ащеция по его образующей, лежащей в любой немеридиональной плоскости, и положению отно1сительно оси вращения следа на плоскости образующей, иерие-ндикуляркой к ней меридиональной плоскости, отличающийся тем, что, с целью механизации процесса, он содержит привод, связанный с ним кривошиатно-кутас}1ый механиз м, при води-мый в движение от

него трубчатый вал, несущий кронштейн с натяи той струной, представляющей Kaicaтельную, исполнительную кулису, имитирующую совмещенное положение всиом-огательной. образующей, связанную с трубчатым валом и несущую держатель с зажимной рамкой для крепления сменного шаблона образующей, подпружиненную зсташовочнхю кулису, связанную с помощью переставного

пальца с исполнительной кулисой, направленную периендикулярно к струне и приводимую

в дв. от пр изода через зубчатый венец, накотором она смонтирована, и механизм, обеспечивающий отрабатывание угла между касательной и меридиогшльным следом, СОСТОЯЩИЙ из поворотного тройника,

И мити рующего двугранный угол, устанавливае.мого по угловой щкале на заданный угол

сечения, н двух параллельных шестерен, соединенных между собой с помощью установочных пальцев и втулок, надетых на цапфы тройника, одна из которых кинематически связана с приводом, а другая - с тр-убчатым валом, при этом кривощинно-кулионый механизм смонтирован на поворотной раме и сосTOUT из кри.вощипа с изменяемым радиусом вращения, приводимого во вращение от привода связанной с пим штаиги, чкрепляемой с помощ-ью скользящей втулки на направляюще.м стерл не поворотной ра.мы, кулисы,

представляющей вспомогательную образующую и связанную со штангой, и кулисы, представляющей мерндиапальиый след, а трубчатый вал про.ходит через пазы этих кулис в .месте их пересечения.

«7

Риг 1.1