ПЯТИЗВЕННЫЙ КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ

Полезная модель относится к машиностроению, а конкретно к кулачковым механизмам.
Известен четырехзвенный кулачковый механизм с изменяемым промежуточным звеном (патент RU 2533369 МПК F16H 25/08, опубл. 20.08.2014), в котором, помимо выходного звена толкателя используется промежуточное звено с опорами имеющими возможность их относительного смещения и фиксации с помощью клеммовых соединений, которое входит с кулачком в две высшие кинематические пары. В таком механизме толкатель непосредственно взаимодействует с промежуточным звеном.
Недостатком такого механизма является ограниченная возможность задания движения выходного звена, так как задаваемый закон движения выходного звена полностью зависит лишь от кривизны кулачка и относительного смещения и фиксации с клеммовых соединений.
Известен также пятизвенный кулачковый механизм (патент RU 2632620 МПК F16H 25/08, опубл. 06.10.2017). В этом механизме, содержащем подвижный кулачок, первое трехпарное промежуточное звено, второе трехпарное промежуточное звено, входящее во вращательную кинематическую пару с первым промежуточным звеном и толкателем, а третей - высшей кинематической парой с кулачком.
Недостатком такого механизма является ограниченная возможность задания движения выходному звену, так как задаваемый закон движения выходного звена определится кривизной внешнего профиля кулачка.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью заключается в обеспечении закона движения выходного звена, определяемого двумя профилями кулачка, при этом второй профиль формируется в виде специально выполненного паза обеспечивающего геометрическое замыкание звеньев.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном механизме, содержащем подвижный кулачок, два трехпарных промежуточных звена, соединенных между собой вращательной парой, первое из которых входит с кулачком в две высшие кинематические пары, и выходное звено, соединенное вращательной парой со вторым промежуточным звеном, согласно полезной модели, кулачок выполнен с профилируемым пазом и высшая кинематическая пара, соединяющая второе трехпарное звено с кулачком, установлена внутри этого паза.
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в увеличении вариативности выполнения законов движения кулачкового механизма и расширении области его применения, за счет выполнения профилируемого паза на кулачке и установки высшей кинематической пары, соединяющей второе трехпарное звено с кулачком, внутри этого паза. То есть движение толкателя зависит от двух профилей кулачка - внутреннего и внешнего.
1
2
3
Предлагаемый пятизвенный кулачковый механизм показан на чертеже, где обозначен кулачок 1, первое промежуточное звено 2, второе промежуточное звено 3 и выходное звено 4. Кулачок 1 образует со стойкой О вращательную кинематическую пару (0-1), выходное звено 4 образует со стойкой 0 поступательную кинематическую пару (0-4), промежуточное звено 2 входит с промежуточным звеном 3 во вращательную кинематическую пару (2-3) и с кулачком 1 в две высшие кинематические пары (2-1) и (2-1), а промежуточное звено 3 входит с толкателем 4 во вращательную кинематическую пару (3-4) и с профилируемым пазом кулачка 1 в одну высшую кинематическую пару (3-1). Буквой А обозначена точка, относительно которой осуществляется вращение кулачка. Поступательное движение выходного звена 4 обозначено прямой хх.
Работает пятизвенный кулачковый механизм следующим образом.
1
2
Заданное вращательное движение кулачка передается второму и третьему звену через высшие кинематические пары (2-1) (2-1) и (3-1). Плоскопараллельно движущееся звено 2, в свою очередь, передает движение через пару (2-3)плоскопараллельно движущемуся звену 3, которое далее передает движение толкателю 4.
Предлагаемый пятизвенный кулачковый механизм относится к плоским механизмам, подвижность которых определяется формулой Чебышева П.Л. (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Справочник, T. IV. - М.: Наука, 1975, 448 с., с. 77).
5
4
W=3n-2p-p
где W - подвижность механизма,
n - число подвижных звеньев,
5
р - число одноподвижных кинематических пар,
4
р - число высших двухподвижных кинематических пар.
5
4
В предложенном механизме n=4 (подвижные звенья 1, 2, 3 и 4), р=4 (кинематические пары 0-1, 0-4, 2-3 и 3-4), р=3 (высшие кинематические пары
1
2
(2-1), (2-1) и (3-1)), и по формуле 1 его подвижность равна единице
W=4⋅3-2⋅4-3=l,
откуда следует, что если задать звену 1 движение, то звенья 2, 3 и 4 получат вполне определенные движения.