ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ВИНТОВОЙ ПАРОЙ И РОЛИКОМ, ДВИЖУЩИМСЯ В ПРОРЕЗИ

Изобретение относится к механизмам для воспроизведения кривых, описываемых аналитическими связями.
Известен плоский четырехзвенный механизм [1, стр.89, рис.157]. Недостатком такого механизма является невозможность воспроизведения пространственного движения, т.к. механизм выполняется плоским.
Наиболее близким к заявляемому является пространственный четырехзвенный механизм с винтовой парой и роликом, движущимся в прорези [1, стр.111 рис.205]. Недостатком данного устройства является невозможность воспроизведения движения выходного звена с переменной скоростью, вследствие выполнения прорези b прямолинейной.
Согласно [1] в этом механизме звенья 1 и 2, 2 и 3 образуют вращательные пары V класса, звенья 3 и 4 образуют винтовую пару V класса, звенья 4 и 1 образуют кинематическую пару IV класса. Этот механизм позволяет воспроизводить вращательное движение звена 2 относительно стойки 1 в поступательное движение звена 4. Этот механизм относится ко второму семейству по классификации академика Артоболевского И.И. Подвижность такого механизма может быть определена по формуле [1, стр.85 формула (3.7)] как
5
4
W=4n-3p-2p=4·3-3·3-2·1=12-11=1.
Недостатком такого механизма является то, что ролик а движется в прорези относительно неподвижного звена линейно, и имеет линейное абсолютное движение в плоскости.
Задачей изобретения является создание такого механизма, который обеспечивал бы ускоренное движение выходного звена относительно стойки.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что в пространственном четырехзвенном механизме с винтовой парой и роликом, движущимся в прорези, прорезь выполняется криволинейной.
5
4
На чертеже изображен механизм с винтовой парой и роликом, движущимся в прорези. Механизм состоит из одного неподвижного звена-стойки 1 и трех подвижных звеньев: кривошипа 2, шатуна 3, гайки 4. Ролик 5 соединен с гайкой 4 и движется в прорези 6. Кривошип 2 образует со стойкой 1 вращательную кинематическую пару V класса, шатун 3 образует с кривошипом 2 вращательную кинематическую пару V класса, гайка 4 образует с шатуном 3 винтовую кинематическую пару V класса, гайка 4 образует со стойкой 1 кинематическую пару IV. При этом прорезь, в которой перемещается ролик гайки 4, выполняется криволинейной. Таким образом, в механизме используется 3 подвижных звена (n=3), 3 кинематических пары V класса (p=3) и 1 кинематическая пара IV класса (p=1). Подвижность механизма определится как
5
4
W=4n-3p-2p=4·3-3·3-2·1=12-11=1.
Работает механизм следующим образом. Если задать движение кривошипу 2, шатун 3 начнет вкручиваться в гайку 4, тем самым, приводя ее в движение. При этом длина шатуна 3 будет изменяться. Гайка 4, приводимая в движение шатуном 5, посредством ролика 5, движущегося в прорези 6, получит перемещение по криволинейной траектории, что приведет к ускоренному движению звена 3 в плоскости работы механизма.
Использованные источники:
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов. Изд-во «Наука», 1965.