Способ преобразования вращательного движения в поступательное и устройство для его осуществления
METHOD FOR CONVERTING ROTATIONAL MOTION INTO TRANSLATIONAL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к средствам преобразования вращательного движения приводов в поступательное движение ведомых звеньев.
Известен способ преобразования энергии вращательного движения в энергию поступательного движения путем принудительного смешения центра массы вращающегося тела в заданном направлении и сохранение этого направления относительно оси вращения тела для получения центробежной силы, приложенной к смещенному центру массы вращающегося тела и действующей на ось вращения вращающейся системы, отличающийся от способа преобразования энергии вращательного движения в энергию поступательного движения с помощью эксцентрика тем, что расстояние между осью вращения тела и его центром массы не фиксировано и может изменяться в заданных пределах и заданной периодичностью (заявка RU 2001115911 А, F16H 19/02, опубл. 10.06.2003).
Недостатком известного способа является сложность его практической реализации.
Известен также принятый за прототип способ преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий вращение ведущего рычага, и приводное вращение взаимосвязанного с ним ведомого, установленного со свободной вращения относительно ведущего рычага (см. стр. 1 описания к Патенту SU 426093, F16h 21/16, Опубл. 30.04.74.)).
Недостатком известного способа является возможность получить только криволинейные траектории. Для обеспечения точной прямолинейной траектории установленному в опоре рычагу необходимо придать дополнительное вращение по нелинейному закону.
Задача, решаемая группой изобретений - преобразование вращательного движения в поступательное с обеспечением прямолинейной траектории приводного пальца ведомого звена при вращательном движении ведущего рычага.
Технический результат - обеспечение строго прямолинейной траектории приводного пальца ведомого звена при вращательном движении ведущего звена.
Указанный технический результат достигается с помощью способа преобразования вращательного движения в поступательное, включающего вращение относительно неподвижной опоры приводного и связанного с ним с возможностью вращения ведомого звена, согласно которому ведомое звено дополнительно вращают в противоположном направлении относительно вращения ведущего звена, при этом угловые скорости вращения обоих звеньев относительно неподвижной опоры обеспечивают одинаковыми.
Упомянутый способ осуществляется устройством для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащим корпус с шарнирно закрепленным на нем основным кривошипом, шарнирно связанным с ведомым звеном, отличающимся тем, что ведомое звено с приводным пальцем на конце установлено с возможностью вращения на конце основного кривошипа и кинематически связано, например, посредством зубчатой передачи, с основным кривошипом с обеспечением равных и противоположно направленных угловых скоростей вращения кривошипа и ведомого звена относительно корпуса, при этом длина ведомого звена равна радиусу кривошипа.
Упомянутая зубчатая передача выполнена в виде закрепленного на кривошипе с возможностью вращения блока из двух шестерен, одна из которых сопряжена с жестко связанным с ведомым звеном зубчатым колесом, а вторая - с зубчатым колесом, неподвижно установленным соосно оси вращения кривошипа.
Группа изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена кинематическая схема реализации заявленного способа, на фиг. 2 - общий вид устройства; на фиг. 3 - сечение по D-D на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение по А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - схема последовательного положения звеньев устройства при его работе.
Кривошип 1 (OA на фиг. 1) радиусом r установлен с возможностью вращения относительно неподвижной опоры 2 (т. О). На конце основного кривошипа 1 (точка А) шарнирно установлено ведомое звено 3 (АВ) с радиусом r, ось вращения которого параллельной оси вращения основного кривошипа.
1
2
3
1
4
Конструктивная реализация устройства включает неподвижную опору 2 (фиг. 2), на которой шарнирно закреплен кривошип 1 радиусом r, несущий шарнирно закрепленное с возможностью вращения ведомое звено 3 с приводным пальцем 4, расположенным на расстоянии r от оси вращения звена 3. Соосно кривошипу 1 расположено неподвижное зубчатое колесо 5 с числом зубьев Z, находящееся в зацеплении с блоком 6 зубчатых шестерен с числом зубьев Z и Z. Последняя находится в зацеплении с зубчатым колесом 7, жестко связанным с ведомым звеном 3. Числа зубьев z…z связаны между собой математическим соотношением
обеспечивающим требуемую угловую скорость ведомого звена 3.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При вращении кривошипа 1, например по направлению часовой стрелки, с угловой скоростью ω блок 6 шестерен, обкатываясь по зубчатому колесу 5, приводит во вращение зубчатое колесо 7, связанное с ведомым звеном 3, обеспечивая требуемую угловую скорость ω, направление которой противоположно направлению вращения кривошипа 1.
0
3
Покажем, что при этом приводной палец 4 звена 3 будет перемещаться строго по прямой линии В В (фиг. 1 и 5). В исходном положении (фиг. 1) продольные оси кривошипа АО и ведомого звена и АВ параллельны направлению линейного поступательного перемещения приводного пальца.
При повороте кривошипа 1 на угол ϕ существует возможность оставить конец дополнительного кривошипа на линии ОВ, повернув его против часовой стрелки на определенный угол.
1
1
1
1
0
6
2
4
Для его определения рассмотрим построения на фиг. 1. Две параллельные лини ОВ и AC пересекает линия ОВ', следовательно углы ОВВ' и С АВ' равны ϕ. Так как треугольник AB'B" равнобедренный, то и угол CAB" равен ϕ, следовательно угол поворота дополнительного кривошипа относительно основного кривошипа составляет 2ϕ. При этом, относительно неподвижной опоры этот составляет ϕ в сторону, противоположную повороту кривошипа 1. При прохождении концом А кривошипа 1 положений А…А (фиг. 5), конец В ведомого звена 3 перемещается по прямой линии В…В.
За счет того что ведомое звено, совершающее переносное и относительное движение, дополнительно вращают в противоположном относительно вращения ведущего звена направлении, причем модули угловых скоростей вращения обоих звеньев относительно неподвижной опоры одинаковые, что реализовано блоком шестерен, число зубьев которых выполнены согласно приведенной математической зависимости, достигается упомянутый технический результат - обеспечение строго прямолинейной траектории приводного пальца ведомого звена при вращательном движении ведущего звена.