(54) МЕХАНИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
. . . I
Изобретение предназначено для получения перемещения, пропорционального третьей степени и/или корню кубическому задающего перемещения, а также для выполнения некоторых тригонометрических операций и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления.
Известны вычислительные устройства (умножающие механизмы), содержащие две подвижные во взаимно перпендикулярных направлениях каретки, ползун с направляющей, параллельной на правлению перемещения одной из кареток, одноплечий рычаг с неподвижной осью вращения, при этом обе каретки и рычаг подвижно соединены между собой посредством пазов в них и помещенного туда пальца, а рычаг связан подвижно с ползуном, что позволяет при задающих перемещениях ползуна и первой каретки во взаимно перпендикулярных направлениях получить результирующее перемещение второй
каретки, пропорциональное произведению задающих перемещений при постоянном коэффициенте пропорциональности, т. е. масштабе 1.
Возведение в куб может быть произведено с помощью соответствующей совокупности двух умножающих.механизмов: первого умножающего механизма для осуществления возведения в квадрат некоторой величины и второго умножающего механизма для умножения первоначальной величины перемещения на результат, полученный первым умножающим механизмом. Поскольку механизм возведения в куб, а также в более высокую степень состоит из совокупности множительных механизмов, он не обеспечивает высокой точности из-за наличия большого количества подвижных сопряжений.
Наиболее близким к изобретению является механизм возведения в.куб, содержащий крестообразное основание и прямой кулисный угол, одна сторона которого зг креплена поворотно на одной из сторон основания и который г еремещается одним углом вдоль второй стороны основания пропорционально третьей степени задаваемого перемещения 2. Недостатком известного устройства является ограниченность его функцио нальных возможностей, которые сводятся лишь к реализации математической операции возведения в куб. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач одним механическим вычислительным устройством, а именно получения возможности кроме математических операций возведения в куб и извлечения корня кубического реализовать некоторые тригонометрические зависимости. Для достижения поставленной цели механическое вычислительное устройство, содержащее два кинематически связанных и помещенных в направляющи корпуса ползуна, в каждом из которых выполнены паз, в котором расположен соответствующий палец, выходной ползун, помещенный в направляющую корпуса, содержит также суммирущий дву плечий рычаг, два кривошипных вала, связанных между собой зубчатой передачей, с передаточным отношением, ра ным трем, на каждом из кривои ипных валов жестко закреплены соответствую щий палец, ползуны выполнены Т-образ ными, причем пазы в них перпендикуля ны направлению движения Лолзунов, суммирующий двуплечий рычаг укреплен шарнирно на одном конце выходного ползуна и подвижно соединен своими плечами с концами Т-образных ползуно а на корпусе и на одном из Т-образных ползунов закреплена концами возвратная пружина. На фиг. 1 представлено устройство главный вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид Б на фиг. 1; на фиг. k - разрез В-В на фИ. 1. Предлагаемое устройство включает два отдельных синусных механизма, один из которых содержит кривошипный вал 1 с кривошипным регулируемым пал цем 2, сопрягаемым с пазом ползуна 3 второй синусный механизм также содер жит кривошипный вал с регулируемым кривошипным пальцем 5 сопрягаемым с пдзом ползуна 6. Кривошипные валы 1 и 4 смонтированы на подц1ипниках в корпусе 7 и соединены между собой кинематически посредством зубчатой передачи, состоящей из зубчатых колес 8 и 9- Причем зубчатое колесо 8, жестко укрепленное на валу 1, имеет число зубьев в три раза больше, чем число зубьев колеса 9 жестко укрепленного на валу А. Ползуны 3 и 6 помещены в направляющие корпуса 7 и кинематически соединены посредством соответственно пальцев 10 и 11 с двуплечим суммирующим рычагом 12, а последний шарнирио соединен с ползуном 13. . Ползун 13 имеет направляющие в корпусе 7- Кривошипный палец 2 вала 1 соединен шарнирно возвратной пружиной 1 с корпусом 7 посредством пальца 15. геометрическая ось которого расположена в горизонтальной плоскзсти, проходящей через геометрические оси валов 1 и t. Эксцентриситет кривошипного пальца 2 вала 1 по величине установлен большим в три раза, чем эксиентриситет кривошипного пэльца 5 вала . Устройство работает следующим образом. В начальном положении геометричес кие оси валов 1 и и кривошипных пальцев 2 и 5 расположены в одной горизонтальной плоскости, причем кривошипные пальцы 2 и 5 находятся слева соответствующих валов 1 и,.3. Путем внешнего воздействия на ползун 3 осуществляют его перемещение от начального положения вверх в сторону положительного направления его движения на некоторую величину х,, при этом кривошипный вал 1, кинематически связанный с ползуном 3 посредством кривошипного пальца 2, поворачивается на некоторый угол fxf от начального положения в направлении вращения часовой стрелки. Благодаря действию растягиваемой пружины 1 на кривошип 2 вала 1 исключается заклинивание синусного механизма в его мертвом положении, когда оси кривошипа 2 совпа рают с продольной осью ползуна 3. Между линейным перемещением ползуна 3 (х) и угловым перемещением кривошипного вала 1 (р) первый синусный механизм обеспечивает зависимость х sin | , где - эксцентрисит4Т кривошипного пальца 2 вала 1. При повороте кривошипного вала 1 вместе с зубчатым колесом 8 на угол Р/) зубчатое колесо 9 с кривошипным валом осуществляет поворот в нап лении против направления.вращения совой стрелки на угол f4 ° вели чине в три раза большей величины y ла vf , т. е. 4 3Vlf При это ползун 6 второго синусного механиз перемещается от своего начального ложения на величину х,, равную г x R -sinv4 3- sin(-3V) RI - j- . sin гдеДг- - эксцентриситет кривошипн го пальца 5 вала k. Перемещения ползуна 3 и ползуна 6 воспринимаются рычагом 12 суммир ющего механизма, ползун 13 которог перемещается на величину х от сво его начального положения Х. 3 I Я R, . X - -- sin , Последнюю зависимость можно предст вить в виде .4-T-I (,2 .3 X sin 3) R(-J sinf - i sin 34) .
Так как
..„3
sin 34 3 - 4 sin % или sin л j sin Isin ЗМ j
получаем
ъ Ч- . -liR.R3, X
X . (, )
З-ТТ
Формула изобретения
Механическое вычислительное устрой: ство, содержащее два кинематически связанных и помещенных в направляющих корпуса ползуна, в каждом из которых выполнен паз, в котором расположен соответствующий палец, выходной ползун, помещенный в направляющую корпуса, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, устройство содержит суммирующий двуплечий рычаг, два кривошипных вала, связанных между собой зубчатой передачей с передаточным отношением, равным трем, на каждом из т. е. перемещение ползуна 13 является пропорциональным величине перемещения ползуна 3 в третьей степени, а коэффициент пропорциональности равен ... Необходимая величина R2 и величина R, R2/3достигается регулированием положения кривошипных пальцев 2 и 5 относительно соответствующих валов и k. Помимо выполнения математической операции возведения в куб, устройство реализует операцию извлечения кубического корня, если задавать пере- мещения ползуну 13, а измерять перемещения ползуна 3 и обеспечивает триго-нометрические зависимости-х, R, х X sin ф между угловым перемещением вала 1 и линейным перемещением ползуна 3 (х); х s между перемещением вала 1 и х ползуна . 6; х Ri- sin Ц - R/j - sin Fg. между перемещением Ч вала 1 и перемещением ползуна 13. , . Едли обеспечить кинематическую связь кривошипных валов 1 и k посредством зубчатой передачи с передаточным отношением, равным двум, то механизм позволит получить перемещение ползуна 6, пропорционального квадрату перемеще.ния ползуна 3 с коэффици- центом пропорциональности -1//2, а также тригонометрические операции Xj Rg -sinH и xg -Kg. cos 2Vd + + R, при этом необходимость в суммирующем механизме полностью отпадает . Способность воспроизводить тригоометрические функции расширяет фуикиональные возможности устройства, пределяющие его эффективность. 7 кривошипных /валов жестко закреплен
соответствующии палец, ползуны выпол ены Т-образными, причем пазы в них перпендикулярны направлению движения пйлзуиов, суммирующий.двуплечий рычаг укреплен шарнирно на одном конце выходного ползуна и подвижно соединен своими плечами с концами Т-образных ползунов, а на корпусе и на
лена концами возвратная пружина.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1
У//////У/
.ХЧУ
К//ХЛ ч
f.
I
/ L
№
2 J
Фиг Л
Вид 5
f2
/
fO
tfi.J . АА
9
XXNVXXS
ч
УУ
|ЛОч
г
Еа
г
/
J
12 11
Фи1.1
