ПЯТИЗВЕННЫЙ РЕДУКТОР ПОВОРОТНОГО ДВИЖЕНИЯ
FIVE-LINK REDUCER OF ROTARY MOTION

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к винтовым механизмам.
Известен четырехзвенный винтовой механизм [1, стр.90, рисунок а]. В этом механизме вращающийся винт передает движение на подвижную гайку. Такой механизм не может обеспечить преобразование поворотного движения входного звена в поворотное движение выходного.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является винтовой редуктор [2], который содержит корпус с резьбой на внутренней поверхности, соосно установленные и взаимодействующие с ним входной и выходной валы и промежуточный элемент с резьбой на его наружной поверхности, образующий винтовые пары с входным и выходным валами. Резьба на наружной поверхности промежуточного элемента - пересекающаяся, а винтовые поверхности корпуса и выходного вала сопряжены. Выходной вал взаимодействует с резьбой промежуточного элемента на его наружной поверхности. Числа заходов винтовых пар промежуточный элемент - корпус и промежуточные элемент - выходной вал некратны друг другу.
Недостатком такого механизма является то обстоятельство, что он передает движение от входного звена к выходному последовательно.
Задачей заявляемого механизма является обеспечение передачи движения по двум параллельным ветвям, что увеличит надежность.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что пятизвенный редуктор поворотного движения, содержащий подвижные входное, выходное звенья и первое и второе промежуточные звенья, а также стойку, при этом входное и выходное звенья образуют со стойкой поворотные кинематические пары, а первое промежуточное звено входит в винтовые кинематические пары с входным звеном и вторым промежуточным звеном, также образует со стойкой поступательную кинематическую пару, а второе промежуточное звено винтовыми парами входит в соединение с входным звеном, выходным звеном и первым промежуточным звеном.
1
2
4
2
3
51
12
23
35
31
24
45
На чертеже изображен предлагаемый пятизвенный редуктор поворотного движения. Он состоит из входного звена 1, первого промежуточного звена 3, второго промежуточного звена 2, выходного звена 4 и стойки 5. Входное звено образует со стойкой 5 поворотную кинематическую пару (5-1), выходное звено образует со стойкой 5 поворотную кинематическую пару (5-4); промежуточное звено 3 входит с входным звеном 1 и промежуточным звеном 2 и две винтовые кинематические пары (2-1), (2-3) и со стойкой в поступательную кинематическую пару (5-3) соответственно; промежуточное звено 2 входит с выходным звеном 1 и выходным звеном 4 в винтовые кинематические пары (1-2) и (2-4). Буквами хх обозначена геометрическая ось механизма, относительно которой осуществляется движение всех подвижных звеньев редуктора, а именно повороты звеньев на углы φ, φ и φ и смещение звеньев 2 и 3 вдоль оси хх на S и S. Линиями 51, 12, 23, 35, 31, 24 и 45 обозначены углы наклона винтовых линий в кинематических парах соответственно β, β, β, β, β, β и β.
1
3
1
3
2
2
4
Работает пятизвенный редуктор поворотного движения следующим образом. Задавая первому звену некоторый угол поворота φ относительно оси хх, на третьем звене за счет винтовой пары (1-3) и поступательной пары (2-5) получают поступательное движение звена 3, а именно осевое смещение звена 3 вдоль оси хх на S. За счет того, что звено 1 поворачивается на φ и звено 3 смещается на S, звено 2, через винтовые пары (1-2) и (2-3), получает вполне определенное движение, которое можно разложить на поступательное S и поворотное φ, выходное звено 4, через винтовую пару (2-4), поворачивается на угол φ, поскольку четвертое звено входит со стойкой в поступательную кинематическую пару.
Известно [3, стр.27, вторая строка снизу], что любое винтовое движение определенно зависимостью
где r - радиус резьбы,
S - осевое смещение звена,
φ - угол поворота звена,
β - угол наклона резьбы.
51
45
24
Так как в поворотных парах (5-1) и (4-5) углы β=0 и β=0, то из (1) следует, что в них относительного осевого смещения звена происходить не будет, а угол поворота φ в винтовой паре (2-4) по (1) будет:
1
4
3
Отношение угла поворота φ входного звена 1 к углу поворота φ выходного звена 4 определяет передаточное отношение U всего четырехзвенного редуктора поворотного движения, т.е.
Предлагаемый четырехзвенный редуктор поворотного движения относится к механизмам четвертого семейства по Артоболевскому И.И., т.е. к клиновым и винтовым механизмам, подвижность которых определяется формулой Добровольского В.В. [3, стр.44, формула (2,7)]
5
5
где W - подвижность механизма, n - число подвижных звеньев, р - число одноподвижных кинематических пар. в предложенном механизме n=4 (подвижные звенья 1, 2, 3 и 4) р=7 (кинематические пары 5-1, 1-2, 2-3, 3-5, 5-2, 2-4 и 4-5) и тогда по формуле (3) получим
W=2·4-7=1
Откуда следует, если задать звену 1 движение, то звенья 2, 3 и 4 получат также вполне определенные движения.