РЫЧАЖНЫЙ ПРЯМОЛИНЕЙНО НАПРАВЛЯЮЩИЙ МЕХАНИЗМ НОГИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
LEVER LINEAR GUIDE MECHANISM OF VEHICLE LEG

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в промышленности, специализирующейся на выпуске машин для подъемно-транспортных и земляных работ, включая машины сельскохозяйственного назначения.
Известны шагающие движители транспортных средств, в основу которых положены разнообразные конструкции рычажных механизмов (см. Авторские свидетельства СССР №354138, №878641).
Каждое из известных технических решений позволяет обеспечить и замкнутость траектории движения его выходного звена - ноги или лыжи и определенную прямолинейность рабочего участка этой траектории. Однако для практических целей реально может быть использован только движитель, участок рабочей траектории которого будет обеспечен достаточно высокой точностью прямолинейности, иметь плавный вход на рабочую траекторию и выход с нее, будет укладываться в 180° угла поворота ведущего кривошипа, и иметь достаточное превышение верхней траектории движения выходного звена - ноги над нижней рабочей, что для известных шагающих движителей в той или иной степени оказались задачей практически недостижимой.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническому решению является устройство по патенту RU №1519099. Механизм шагающего движителя по патенту RU №1519099 содержит задающий механизм, состоящий из кривошипа 1, шатуна 2 и коромысла 3, и дополнительной двухзвенной группы, состоящей из двуплечего рычага 5, шарнирно присоединенного к концу шатуна 2, и дополнительного коромысла-качалки 7. На противоположном конце двуплечего рычага 5 смонтирована опора 6. Однако в этом механизме движителя, также как и в других аналогичных устройствах, имеет место невысокая точность воспроизведения прямой линии на опорном участке траектории, и недостаточная длительность опорной фазы. Это приводит к тому, что в процессе ходьбы и особенно в момент смены опор происходит паразитный подъем корпуса и совершаются непроизводительные затраты энергии.
В предлагаемом изобретении все эти проблемы разрешены.
Это достигнуто тем, что рычажный прямолинейно направляющий механизм ноги шагающего транспортного средства, состоящий из задающего механизма, содержащего шарнирно соединенные кривошип, шатун и коромысло, и из дополнительной двухзвенной кинематической цепи, состоящей из качалки и двуплечего рычага, на конце которого смонтирована опора, преобразован таким образом, что в кинематическую цепь задающего механизма между шатуном и коромыслом вставлено еще одно звено - дополнительный шатун, шарнирно соединенный с шатуном и коромыслом, причем на оси шарнира, соединяющего кривошип и шатун, размещено зубчатое колесо внешнего зацепления, жестко скрепленное с кривошипом, а на оси шарнира, соединяющего основной и дополнительный шатуны, установлено зубчатое колесо внутреннего зацепления, жестко скрепленное с дополнительным шатуном, при этом указанные зубчатые колеса входят в зацепление с передаточным отношением 1:2, а двуплечий рычаг дополнительной двухзвенной кинематической цепи своим концом, противоположным опоре, шарнирно соединен с продолжением шатуна задающего механизма, а своей средней частью шарнирно присоединен к коромыслу, установленному на корпусе транспортного средства.
На чертеже показана кинематическая схема механизма ноги шагающего транспортного средства.
Рычажный прямолинейно направляющий механизм ноги шагающего транспортного средства состоит из задающего механизма и дополнительной двухзвенной кинематической цепи. Задающий механизм содержит кривошип 1, шатун 2, коромысло 3 и дополнительный шатун 4, шарнирно соединенный с коромыслом 3 и шатуном 2. Кривошип 1 и коромысло 3 задающего механизма шарнирно установлены на корпусе 5 транспортного средства. Дополнительная двухзвенная кинематическая цепь содержит качалку 6, шарнирно установленную на корпусе 5 транспортного средства и двуплечий рычаг 7, на конце которого смонтирована опора 8, при этом средняя его часть рычага 7 шарнирно соединена с качалкой 6, а другой конец рычага 7 шарнирно соединен с продолжением шатуна 2 задающего механизма. На оси шарнира В, соединяющего кривошип 1 и шатун 2, шарнирно размещено зубчатое колесо 9 внешнего зацепления, жестко скрепленное с кривошипом 7, а на оси шарнира Q, соединяющего шатун 2 и дополнительный шатун 4, шарнирно установлено зубчатое колесо 10 внутреннего зацепления, жестко скрепленное с дополнительным шатуном 4, при этом указанные зубчатые колеса 9 и 10 входят в зацепление с передаточным соотношением 1:2.
Механизм работает следующим образом. При вращении кривошипа 1 задающего механизма вместе с ним движется и жестко скрепленное с ним зубчатое колесо 9. Входящее в зацепление с колесом 9 зубчатое колесо 10 внутреннего зацепления обеспечивает сложное движение дополнительному шатуну 4, жестко скрепленному с колесом 10. Движение дополнительного шатуна 4 ограничено коромыслом 3, шарнирно соединенным с дополнительным шатуном 4. В результате шатун 2 получает сложное движение, и точка С, лежащая на продолжении шатуна 2, движется по серповидной лункообразной замкнутой траектории, которая с помощью дополнительной двухзвенной кинематической цепи из двуплечего рычага 7 и качалки 6 преобразуется в траекторию 11 опоры 8, имеющую внешний прямолинейный участок. Надлежащим выбором параметров - длин звеньев и координат опор можно обеспечить значительную точность воспроизведения прямой линии опорной частью траектории 11.
Например, параметры механизма, приведенные ниже, обеспечивают относительную точность воспроизведения прямолинейной опорной части траектории 11 опоры 8 ноги лучше, чем 0,05% (Отклонение от прямой линии длиной 1 метр около 0,5 мм).
Размеры механизма приведены из расчета длины воспроизводимой прямолинейной части траектории, равной 1,07 метра. Положение неподвижных вращательных опор отсчитываются от положения опоры О кривошипа ОВ. Иными словами, точка О выбрана в качестве начала прямоугольной системы координат.
Тогда
Положение опоры А:хА=-86,5 мм, уА=-442,4 мм.
Положение опоры F:xF=-181,8 мм, yF=-859,5 мм.
Длины звеньев:
длина кривошипа 1 ОВ=213,4 мм;
длина шатуна 2 BQ=110 мм;
длина коромысла 3 AD=300 мм;
длина дополнительного шатуна 4 QD=462,9 мм;
длина качалки 6 KF=498,7 мм;
длина нижней части двуплечего рычага KG=1159 мм;
длина верхней части двуплечего рычага КС=673,9 мм;
величина удлинения шатуна 2 QC=163,7 мм.
Двуплечий рычаг 7 (CKG) и шатун 2 с удлиненной частью (BQC) не прямолинейны. Угол излома двуплечего рычага 7 составляет 32°, а угол излома шатуна 2 с удлиненной частью составляет 8°.
В процессе начальной сборки зубчатых колес 9 и 10 угол между дополнительным шатуном 4 и шатуном 2 составляет 20°10'.
Механизм с указанными параметрами при повороте кривошипа на 180° обеспечивает длину прямолинейной опорной части траектории около 1,07 м на высоте (OG) примерно 1,82 м с отклонением ее от прямой линии 0,5 мм, что дает относительную точность около 0,05%.