ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ЧЕТЫРЁХПОДВИЖНЫМ ПРИВОДОМ
SPATIAL MECHANISM WITH FOUR MOVABLE DRIVE

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании пространственных механизмов различного назначения.
Известен пространственный тестомесильный механизм [1], состоящий из гидроцилиндра возвратно-поступательного действия и тестомесильной лапы, при этом поршень со штоком гидроцилиндра выполнен за одно целое с уголковым рычагом, входящим со стойкой и с пространственным коромыслом в цилиндрические кинематические пары (четвертого класса), а пространственное коромысло, жестко соединенное с лапой тестомесильного механизма, соединено со стойкой через сферическую кинематическую пару (третьего класса). В этом механизме ведущее звено соединено со стойкой в кинематическую пару четвертого класса. Недостатком такого механизма является то, что используемая конструкция поршня не позволяет ему обеспечить более двух движений - поступательного вдоль оси цилиндра и вращательного вокруг той же оси.
Наиболее близким по своему устройству к предлагаемому механизму является пространственный шарнирный четырехзвенник [2] с четырехподвижным приводом, содержащий ведущее звено, шатун, коромысло и стойку. Ведущее звено соединено со стойкой через сферический поршень, который помещен в гидро- или пневмоцилиндр. Между сферическим поршнем и корпусом цилиндра установлен упругий элемент. При этом сферический поршень и шатун, шатун и коромысло, а также коромысло со стойкой образуют вращательные кинематические пары пятого класса - шарниры. Недостатком такого механизма является то, что в механизме содержатся четыре звена, что усложняет конструкцию.
Задачей изобретения является создание трехзвенного механизма, являющегося наиболее простым, содержащим в своем составе минимум звеньев.
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается пространственный механизм с четырехподвижным приводом, состоящий из ведущего звена, соединенного со стойкой через сферический поршень, помещенный в гидро- или в пневмоцилиндр с установкой между сферическим поршнем и корпусом цилиндра упругого элемента, при этом сферический поршень выполнен за одно целое с уголковым рычагом, образующим цилиндрическую кинематическую пару с кривошипом, который входит со стойкой во вращательную кинематическую пару.
Общий вид предлагаемого пространственного механизма показан на чертеже.
Привод механизма состоит из неподвижного гидро- или пневмоцилиндра 1 со сферическим поршенем 2, выполненным за одно целое с уголковым рычагом 3. Сферический поршень помещен в гидро- или в пневмоцилиндр с установкой между сферическим поршнем и корпусом цилиндра упругого элемента. Сферический поршень 2 входит с корпусом цилиндра 1 в четырехподвижную кинематическую пару (пару второго класса), то есть имеет относительно стойки три вращательных и одно поступательное движение, а с кривошипом 4 в цилиндрическую кинематическую пару (пару четвертого класса) 5. Кривошип 4 входит со стойкой 6 во вращательную кинематическую пару (пару пятого класса) 7.
Работает механизм следующим образом. При подаче рабочего агента - газа или жидкости - в поршневую полость гидро- или пневмоцилиндра 1 сферический поршень 2 получает поступательное движение вдоль оси гидро- или пневмоцилиндра и принуждает уголковый рычаг 3 перемещаться относительно оси кинематической пары 5. При этом рычаг вместе со штоком и поршнем 2 гидроцилиндра 1 получает дополнительные зависимые вращательные движения вокруг осей X, Y, Z. При прекращении подачи рабочего агента под действием упругого элемента сферический поршень возвращается в первоначальное положение.
Известно, что подвижность пространственных механизмов определяется формулой Малышева А.П., имеющей вид [3, стр 35, формула (2, 4)]
В этой формуле W - означает, скольким звеньям следует задать движение, чтобы все остальные звенья двигались вполне определенно,
n - число подвижных звеньев,
5
4
3
2
1
р, р, р, р, p - число кинематических пар соответственно:
5
4
3
2
1
р - пятого класса (одноподвижные), р - четвертого класса (двухподвижные), р - третьего класса (трехподвижные), р - второго класса (четырехподвижные) p - первого класса (пятиподвижные).
5
4
2
5
4
2
В предлагаемом механизме число подвижных звеньев два - это уголковый рычаг 3, выполненный за одно целое со сферическим поршнем 2 цилиндра 1, и кривошип 4, т.е. n=2, а кинематических пар три - это вращательная пара пятого класса (р) 7 между кривошипом 4 и стойкой 6, цилиндрическая пара четвертого класса (р) 5 между уголковым рычагом 3 и кривошипом 4 и четырехподвижная кинематическая пара (р) между сферическим поршнем 2 и корпусом цилиндра 1, т.е. р=1, р=1, p=1.
По формуле (1) по приведенным значениям получим
W=6·2-5·1-4·1-2·1=1.
Откуда следует, что предлагаемый пространственный механизм вполне работоспособен.