Пятизвенный кулачковый механизм
FIVE-LINK CAMSHAFT MECHANISM

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к кулачковым механизмам.
Известен трехзвенный кулачковый механизм [1, стр. 32, рисунок 38]. В этом механизме вращающийся кулачок передает движение поступательно движущемуся толкателю. В таком механизме толкатель непосредственно взаимодействует с кулачком, что исключает возможность изменения закона движения толкателя.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является принятый за прототип четырехзвенный кулачковый механизм [2], состоящий из кулачка, трехпарного промежуточного звена, выполненного свободным от соединения со стойкой, толкателя, и стойки. Такой механизм позволяет получать движение толкателя с неоднократно изменяющимся законом за время полного оборота кулачка.
Задачей предлагаемого механизма является увеличение возможности плоского кулачкового механизма по сравнению с прототипом, за счет введения второго трехпарного промежуточного звена, взаимодействующего с кулачком, которое корректировало бы закон движения толкателя.
Сущность нового технического решения заключается в том, что предлагается пятизвенный кулачковый механизм, содержащий подвижный кулачок, трехпарное промежуточное звено и толкатель, в котором дополнительно установлено второе трехпарное промежуточное звено, входящее во вращательные пары с первым промежуточным звеном и с толкателем, а третьей высшей кинематической парой с кулачком.
При этом толкатель механизма соединен со стойкой в поступательную кинематическую пару, а трехпарные промежуточные звенья выполнены свободными от соединения со стойкой.
1
2
На чертеже изображен предлагаемый пятизвенный кулачковый механизм. Механизм состоит из кулачка 1, трехпарных промежуточных звеньев 2 и 3, толкателя 4 и стойки 0. Кулачок 1 образует со стойкой 0 вращательную кинематическую пару (0-1), толкатель 4 образует со стойкой 0 поступательную кинематическую пару (0-4), а также входит во вращательную кинематическую пару (3-4) с трехпарным промежуточным звеном 3. Трехпарное промежуточное звено 2 образует с кулачком 1 две высшие кинематические пары (2-1) и (2-1) и одну вращательную пару (3-2) с трехпарным промежуточным звеном 3. Трехпарное промежуточное звено 3 с кулачком 1 образует высшую кинематическую пару (3-1). Буквой А обозначена точка, относительно которой осуществляется вращение кулачка, а именно поворот кулачка на угол ϕ. Буквами хх обозначена прямая, вдоль которой происходит перемещение S толкателя.
1
2
Работает пятизвенный кулачковый механизм следующим образом. Кулачок поворачивается на некоторый угол ϕ относительно точки А. Движение передается второму и третьему трехпарным промежуточным звеньям за счет высших кинематических пар (2-1), (2-1) и (3-1) соответственно. Плоскопараллельно движущиеся трехпарные промежуточные звенья 2 и 3, в свою очередь, передают движение толкателю 4, который получает перемещение S вдоль оси хх.
Предлагаемый пятизвенный кулачковый механизм относится к механизмам третьего семейства по Артоболевскому И.И., то есть к плоским механизмам, подвижность которых определяется развернутой формулой Чебышева П.Л. [1, стр. 77]
где W - подвижность механизма,
n - число подвижных звеньев,
5
р - число одноподвижных кинематических пар,
4
р - число двухподвижных кинематических пар.
5
4
1
2
В предлагаемом механизме n=4 (подвижные звенья 1, 2, 3 и 4), р=4 (кинематические пары (0-1), (0-4), (3-2) и (3-4)), р=3 (кинематические пары (2-1), (2-1), и (3-1)), и тогда по формуле (1) получим
W=3⋅4-2⋅4-3=1,
откуда следует, что если задать звену 1 движение, то все остальные звенья получат вполне определенные движения.
Источники информации
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов. Москва, «Наука», 1967, 720 с.
2. Патент №2456491. Четырехзвенный кулачковый механизм / Дворников Л.Т., Ермолаева Н.Ю. - №2010145405; Приоритет 08.11.2010; опубл. 20.07.2012, Бюл. №20.