ТРЁХЗВЕННОЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ (ТРЕКС) С ВОСЬМЬЮ ОТНОСИТЕЛЬНЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ
THREE-LINK KINEMATIC JOINT WITH EIGHT RELATIVE MOVEMENTS

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения деталей машин.
Известны кинематические пары одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиподвижные, то есть число степеней свободы звена кинематической пары в относительном движении может изменяться от 1 до 5 [1, стр. 23, первая строка сверху]. Недостатком кинематических пар является малое число относительной подвижности звеньев, ограниченное числами от одного до пяти. На практике может потребоваться большее число подвижностей между звеньями, чем дает одна кинематическая пара, то есть более пяти.
Наиболее близким к заявленному относится трехзвенное кинематическое соединение (трекс) с семью относительными движениями [2]. В этом трексе, включающем входное и выходное звенья, между входным и выходным звеньями установлено промежуточное звено, при этом входное звено образует с промежуточным звеном кинематическую пару - цилиндр на плоскости, промежуточное звено с выходным звеном также образуют кинематическую пару - цилиндр на плоскости, а входное звено с выходным звеном образуют точечную кинематическую пару - цилиндр на цилиндре.
Однако в некоторых случаях этого количества относительных движений между входным звеном и выходным оказывается недостаточно, например при работе схвата робота-манипулятора или управлении экскаватором потребными являются его движения, исчисляющиеся десятками.
Задачей настоящего изобретения является увеличение количества относительных движений между звеньями.
Сущность заявляемого соединения заключается в том, что предлагается трехзвенное кинематическое соединение (трекс) с восемью относительными движениями, включающее входное звено, образующее с промежуточным звеном кинематическую пару - цилиндр на плоскости, и выходное звено, образующее с входным звеном точечную кинематическую пару - цилиндр на цилиндре, при этом промежуточное звено с выходным звеном образуют точечную кинематическую пару - цилиндр на цилиндре.
Общий вид предлагаемого соединения показан на чертеже.
Соединение состоит из входного звена 1, выходного звена 2, между которыми установлено промежуточное звено 3.
Использованные в предлагаемом соединении отдельные пары известны, а именно цилиндр на плоскости [1, стр. 24, рис. 1.5] и цилиндр на цилиндре [3, стр. 735, рис. б], однако совместное их применение в предлагаемом устройстве дает новый эффект, заключающийся в увеличении числа относительных движений до восьми.
Работает соединение следующим образом.
2
1
Если звено 1 или звено 2 остановить, то относительно остановленного подвижное звено получит 8 движений. Это доказывается следующим: рассматривая относительность движения, например, звена 2 относительно звена 1, подвижным останутся два звена (промежуточное звено 3 и выходное звено 2), то есть n=2 (n - число подвижных звеньев). В этом соединении используются три кинематические пары, а именно пары между звеньями 1 и 3, между звеном 2 и 3, и между звеном 1 и 2. Первая из этих пар есть пара цилиндр на плоскости, т.е. пара второго класса р. Вторая и третья пара между звеньями 2 и 3, а также 1 и 2 - точечная - соприкосновение двух цилиндров. Она есть пара первого класса р.
Если воспользоваться известной формулой Малышева А.П., имеющей вид [1, стр. 35, формула (2.4)]
где W - означает подвижность соединения,
n - число подвижных звеньев, n=2;
5
4
3
2
1
p, p, p, p, p - число кинематических пар соответственно:
5
4
3
2
1
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), то при заданных парах p=0, р=0, р=0, p=l, p=2, по этой формуле получим относительную подвижность звена 2 относительно звена 1 равную W=8 (2·6-2-2=12-4=8). Это значение подвижности подтверждает, что представленное соединение (трекс) обладает восемью относительными движениями.
Источники информации
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1975.640 с.
2. Патент 2375619 РФ, МПК6 F16H 25/00, F16S 5/00. Трехзвенное кинематическое соединение (Трекс) с семью относительными движениями / Дворников Л.Т., Попугаев М.Г. - №2008139756/11; приоритет от 06.10.2008; опубл. 10.12.2009, Бюл. №34.
3. Крайнев А.Ф. Механика машин. Фундаментальный словарь. - М.: Машиностроение, 2000. - 904 с., ил.