кривошипно-ползунный механизм

Формула изобретения

КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ, содержащий стойку с прямолинейной направляющей, установленный в направляющей ползун, кривошип, соединенный со стойкой с помощью винтовой пары, и шатун, шарнирно связанный с кривошипом и ползуном, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, механизм снабжен двумя дополнительными стойками с соответствующими направляющими, установленными перпендикулярно к основной стойке на ее концах, двумя парами губок, установленными в соответствующих направляющих дополнительных стоек с возможностью вращения и последующей фиксации, предназначенных для взаимодействия соответственно с концом винта винтовой пары и основной стойки, а ось винта наклонена под острым углом к оси основной стойки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к кривошипно-ползунным преобразователям движения и найдет применение в устройствах, у которых на возвратно-поступательное движение ведомого ползуна накладывается его непрерывное поступательное смещение.

Известен кривошипно-ползунный механизм [1], содержащий стойку с прямолинейной направляющей, установленный в направляющей ползун, кривошип, соединенный со стойкой вращательной парой, и шатун, шарнирно связанный с кривошипом и ползуном. Кинематические возможности этого механизма крайне ограничены лишь прямолинейным возвратно-поступательным характером движения выходного ползуна.

Известен также кривошипно-ползунный механизм [2], содержащий стойку с прямолинейной направляющей, установленный в направляющей ползун, кривошип, соединенный со стойкой с помощью винтовой пары, и шатун, шарнирно связанный с кривошипом и ползуном принят за прототип. Кинематические возможности этого механизма расширены за счет наложения на прямолинейное возвратно-поступательное перемещение выходного ползуна поступательного перемещения с постоянной скоростью. Однако это расширение относительно невелико, скорости составляющих движения нерегулируемы.

Цель изобретения - расширение кинематических возможностей механизма за счет реализации регулируемости хода возвратно-поступательного движения ползуна с наложением на него непрерывного поступательного движения.

Поставленная цель достигается тем, что кривошипно-ползунный механизм, содержащий стойку с прямолинейной направляющей, установленный в направляющей ползун, кривошип, соединенный со стойкой с помощью винтовой пары, и шатун, шарнирно связанный с кривошипом и ползуном, снабжен двумя дополнительными стойками с соответствующими направляющими, установленными перпендикулярно основной стойке на ее концах, двумя парами губок, установленными в соответствующих направляющих дополнительных стоек с возможностью вращения и последующей фиксации, предназначенными для взаимодействия соответственно с концом винта винтовой пары и основной стойки, а ось винта наклонена под острым углом к оси основной стойки.

На фиг. 1 показана структурная схема кривошипно-ползунного механизма; на фиг. 2 - то же, в сборке с перекрещивающимися осями соединения кривошипа и ползуна со стойкой; на фиг. 3 - то же, с пересекающимися осями; на фиг. 4 - то же, с параллельными осями.

Кривошипно-ползунный механизм содержит стойку 1 с прямолинейной направляющей, установленной в направляющей ползун 3, кривошип 2, соединенный со стойкой с помощью винтовой пары 4, и шатун, шарнирно связанный с кривошипом и ползуном. Последний со стойкой образует поступательную кинематическую пару 5. Винтовая пара 4 и поступательная пара 5 выполнены с возможностью поступательного смещения по трем координатным осям декартовой системы координат и поворота относительно этих осей так, что ось 6 винтовой пары и ось 7 поступательной пары устанавливают или соосно друг другу или параллельно друг другу несоосно, или пересекающимися (ортогонально или неортогонально). Шатун 8 соединен с кривошипом и ползуном сферическим 9 или сферическим с пальцем шарниром. Для реализации вышеуказанной возможности механизм снабжен двумя дополнительными стойками 10 с соответствующими направляющими, установленными перпендикулярно основной стойке на ее концах. Конец винта винтовой пары и конец основной стойки снабжены шаровыми элементами 11. Механизм снабжен двумя парами губок 12, установленных в соответствующих направляющих дополнительных стоек с возможностью вращения и последующей фиксации фиксаторами 13 и 14. Пары губок предназначены для взаимодействия с концом 11 винта винтовой пары 4 и основной стойкой 1. Ось винта наклонена под острым углом к оси основной стойки. При ослабленных фиксаторах 14 элементы 10, 11 и 12 образуют поступательную и вращательную многоподвижную пару.

Кривошипно-ползунный механизм работает следующим образом.

Вначале ослабляют фиксаторы 13 и 14 и смещением и поворотом шаровых элементов 11 винта и основной стойки 1 относительно губок 12 и губок относительно направляющих дополнительных стоек устанавливают требуемое относительное положение звеньев, требуемый острый угол наклона оси винта 6 к оси 7 основной стойки. Далее вращение кривошипа 2 через шатун 8 преобразуют в рабочее движение ведомого ползуна 3. Возвратно-поступательное перемещения последнего изменится за счет поступательного перемещения (естественно ограниченного длиной винта) гайки по винту. Рабочее перемещение ползуна зависит от угла - угла перекрещивания или пересечения вышеуказанных осей. Так, при сборке по фиг. 2, когда оси перекрещиваются, перемещение ползуна в функции угла поворота кривошипа определится по следующей формуле:

X Psincos;;

, где Р - шаг винта; Z - число его заходов; - угол, который ось 6 в горизонтальной плоскости XZ составляет с осью Z; - угол, который в вертикальной плоскости XY проекции оси 6 на эту плоскость составляет с осью Х; r и l - длины кривошипа и шатуна; е - величина эксцентриситета. При сборке по фиг. 3, когда оси пересекаются:

XPcos ;;

Xrsin+.

Для сравнения - при сборке, когда оси 6 и 7 перпендикулярны:

X_A = 0;

Xrcos+;;

при сборке, когда оси параллельны и несоосны (фиг. 4):

X ;;

X;;

при сборке, когда оси расположены на одной прямой (соосны):

X_A=X_B= ..