RU166172U1 - LEVER ELLIPTIC MECHANISM - Google Patents

LEVER ELLIPTIC MECHANISM Download PDF

Info

Publication number
RU166172U1
RU166172U1 RU2016100595/11U RU2016100595U RU166172U1 RU 166172 U1 RU166172 U1 RU 166172U1 RU 2016100595/11 U RU2016100595/11 U RU 2016100595/11U RU 2016100595 U RU2016100595 U RU 2016100595U RU 166172 U1 RU166172 U1 RU 166172U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axes
hinges
angle
cranks
connecting rod
Prior art date
Application number
RU2016100595/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Григорьевич Мудров
Рустем Лукманович Сахапов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ
Александр Григорьевич Мудров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ, Александр Григорьевич Мудров filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ
Priority to RU2016100595/11U priority Critical patent/RU166172U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU166172U1 publication Critical patent/RU166172U1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Рычажный эллиптический механизм служит для преобразования вращательного движения с постоянной угловой скоростью ведущего звена во вращательное движение с переменной угловой скоростью ведомого звена в пределах одного оборота, содержит стойку, два кривошипа и два шатуна, при этом углы α1 и α4 скрещивания осей шарниров и кратчайшие расстояния

Figure 00000043
и
Figure 00000044
между осями кривошипов равны, угол α3 скрещивания осей шарниров второго шатуна равен разности 180° и угла α2 скрещивания осей шарниров первого шатуна, их длины
Figure 00000045
и
Figure 00000046
равны половине расстояния
Figure 00000047
между параллельными осями шарниров стойки, и параметры кривошипов и первого шатуна связаны соотношением
Figure 00000048
. The lever elliptical mechanism is used to convert rotational motion with constant angular velocity of the driving link into rotational motion with variable angular velocity of the driven link within one revolution, contains a stand, two cranks and two connecting rods, while the angles α 1 and α 4 of crossing the hinge axes and the shortest distances
Figure 00000043
and
Figure 00000044
between the axes of the cranks are equal, the angle α 3 of crossing the axes of the hinges of the second connecting rod is equal to the difference of 180 ° and the angle α 2 of the crossing of the axes of the hinges of the second connecting rod, their length
Figure 00000045
and
Figure 00000046
equal to half the distance
Figure 00000047
between the parallel axes of the rack hinges, and the parameters of the cranks and the first connecting rod are related by
Figure 00000048
.

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, преобразующим вращательное движение с постоянной угловой скоростью во вращательное движение с переменной угловой скоростью в пределах одного оборота. Такие устройства востребованы производителями автоматических станков особенно в полиграфии и текстильной промышленности, в станках для фрезерования деталей, в токарных автоматах и во многих других случаях с аналогичной целью.The invention relates to mechanical engineering, in particular to devices that convert rotational motion with constant angular velocity into rotational motion with variable angular velocity within one revolution. Such devices are in demand by manufacturers of automatic machines, especially in the printing and textile industries, in machine tools for milling parts, in automatic lathes and in many other cases for a similar purpose.

Для этой цели в машиностроении в основном используются некруглые (эллиптические) колеса (см. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987, с. 237).For this purpose, non-circular (elliptical) wheels are mainly used in mechanical engineering (see Krainev A.F. Dictionary of Mechanisms. 2nd ed., Revised and additional - M .: Mechanical Engineering, 1987, p. 237) .

Эллиптические колеса имеют следующие недостатки:Elliptical wheels have the following disadvantages:

- сложность и дороговизна изготовления колес, так как необходимо применять приближенные, малоэффективные способы нарезания зубьев, основанные на методах копирования и обкатки, используемых при изготовлении круглых колес;- the complexity and high cost of manufacturing wheels, since it is necessary to use approximate, ineffective methods of cutting teeth, based on the methods of copying and running used in the manufacture of round wheels;

- ограниченный диапазон регулирования переменной угловой скорости ведомого колеса;- limited range of regulation of the variable angular speed of the driven wheel;

- шум и колебания при работе передачи из-за неточностей профилей зубьев, низкая плавность работы;- noise and vibrations during transmission operation due to inaccuracies in tooth profiles, low smooth operation;

- малый ресурс работы.- a small resource of work.

Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции и изготовления, увеличение диапазона регулирования переменной скорости ведомого звена, увеличение ресурса и надежности работы, снижение шума и колебаний устройства.The task to which the claimed utility model is directed is to simplify the design and manufacture, increase the range of control of the variable speed of the driven unit, increase the resource and reliability, reduce noise and vibration of the device.

Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство для преобразования вращательного движения с постоянной угловой скоростью ведущего звена во вращательное движение с переменной угловой скоростью ведомого звена в пределах одного оборота, содержит стойку, два кривошипа и два шатуна, при этом углы α1 и α4 скрещивания осей шарниров и кратчайшие расстояния

Figure 00000008
и
Figure 00000009
между осями кривошипов равны, угол α3 скрещивания осей шарниров второго шатуна равен разности 180° и угла α2 скрещивания осей шарниров первого шатуна, их длины
Figure 00000010
и
Figure 00000011
равны половине расстояния
Figure 00000012
между параллельными осями шарниров стойки, и параметры кривошипов и первого шатуна связаны соотношением
Figure 00000013
.This problem is solved due to the fact that the claimed device for converting rotational motion with constant angular velocity of the driving link into rotational motion with variable angular velocity of the driven link within one revolution, contains a stand, two cranks and two connecting rods, while the angles α 1 and α 4 crossings of hinge axes and shortest distances
Figure 00000008
and
Figure 00000009
between the axes of the cranks are equal, the angle α 3 of crossing the axes of the hinges of the second connecting rod is equal to the difference of 180 ° and the angle α 2 of the crossing of the axes of the hinges of the second connecting rod, their length
Figure 00000010
and
Figure 00000011
equal to half the distance
Figure 00000012
between the parallel axes of the rack hinges, and the parameters of the cranks and the first connecting rod are related by
Figure 00000013
.

Предложенная совокупность признаков устройства позволяет:The proposed set of features of the device allows you to:

- существенно упростить конструкцию, состоящую из двух кривошипов, стойки и двух шатунов;- significantly simplify the design, consisting of two cranks, a rack and two connecting rods;

- упростить изготовление устройства, так как звенья изготавливаются по общепринятой технологии на распространенном оборудовании (токарные и фрезерные станки), использовании стандартных подшипников качения или скольжения;- to simplify the manufacture of the device, as the links are made according to generally accepted technology on common equipment (turning and milling machines), using standard rolling or sliding bearings;

- существенно увеличить диапазон регулирования переменной угловой скорости ведомого звена;- significantly increase the range of regulation of the variable angular velocity of the driven link;

- устранить шум при работе устройства;- eliminate noise during operation of the device;

- увеличить КПД устройства, так как шарниры выполнены на подшипниках качения, КПД пары которых равен 0,99;- increase the efficiency of the device, since the hinges are made on rolling bearings, the efficiency of the pairs of which is 0.99;

- увеличить ресурс, долговечность и надежность работы.- increase the resource, durability and reliability.

Сущность изобретения поясняется чертежом фиг. 1, где изображена кинематическая схема рычажного эллиптического механизма.The invention is illustrated by the drawing of FIG. 1, which shows a kinematic diagram of a lever elliptical mechanism.

Рычажный эллиптический механизм содержит два пространственных кривошипа: ведущий 1 и ведомый 4, два шатуна 2, 3 и стойку 5. Кривошипы 1 и 4 имеют скрещенные (не параллельные и нигде не пересекающиеся) под углом α1=α4 геометрические оси шарниров и кратчайшие расстояния

Figure 00000014
между этими осями.The lever elliptical mechanism contains two spatial cranks: the leading 1 and the driven 4, two connecting rods 2, 3 and the rack 5. The cranks 1 and 4 have crossed (not parallel and nowhere intersecting) at an angle α 1 = α 4 geometric axis of the hinges and the shortest distances
Figure 00000014
between these axes.

Первый шатун 2 имеет угол α2 скрещивания геометрических осей шарниров и кратчайшее расстояние

Figure 00000015
между ними, второй шатун 3 имеет угол α3 скрещивания геометрических осей шарниров и кратчайшее расстояние
Figure 00000016
между ними. При этом угол α3 равен разности 180°-α2.The first connecting rod 2 has an angle α 2 of crossing the geometric axes of the joints and the shortest distance
Figure 00000015
between them, the second connecting rod 3 has an angle α 3 of crossing the geometric axes of the joints and the shortest distance
Figure 00000016
between them. The angle α 3 is equal to the difference 180 ° -α 2 .

Геометрические оси шарниров стойки 5 расположены параллельно (угол α5 равен 180°) на расстоянии

Figure 00000017
.The geometric axis of the hinges of the rack 5 are parallel (angle α 5 is 180 °) at a distance
Figure 00000017
.

Кратчайшие расстояния

Figure 00000018
и
Figure 00000019
равны между собой и равны половине расстояния
Figure 00000020
между параллельно расположенными геометрическими осями шарниров стойки 5, т.е.
Figure 00000021
.Shortest distances
Figure 00000018
and
Figure 00000019
equal and equal to half the distance
Figure 00000020
between the parallel geometric axes of the hinges of the rack 5, i.e.
Figure 00000021
.

Рычажный эллиптический механизм, как и зубчатые некруглые колеса, характеризуется эксцентриситетом е эллипса, который определяется для рычажного механизма выражениемThe lever elliptical mechanism, as well as non-circular gears, is characterized by the eccentricity e of the ellipse, which is defined for the lever mechanism by the expression

Figure 00000022
Figure 00000022

где α1 и α2 - углы скрещивания геометрических осей шарниров соответственно ведущего кривошипа 1 и первого шатуна 2.where α 1 and α 2 are the angles of intersection of the geometric axes of the hinges, respectively, of the leading crank 1 and the first connecting rod 2.

Угол α2 скрещивания геометрических осей шарниров первого шатуна определяется по значениям угла α1 и эксцентриситета е выражением,The angle α 2 crossing the geometric axes of the joints of the first connecting rod is determined by the values of the angle α 1 and eccentricity e expression

Figure 00000023
Figure 00000023

Плюс берется при α1<90°, минус - при α1>90°.Plus is taken at α 1 <90 °, minus - at α 1 > 90 °.

Кратчайшее расстояние между осями шарниров кривошипов определяется формулойThe shortest distance between the axes of the crank joints is determined by the formula

Figure 00000024
Figure 00000024

Шарниры рычажного эллиптического механизма оформлены на стандартных подшипниках скольжения или качения, которые легко изолируются от влияния абразивных частиц, имеют высокий КПД, высокий ресурс работы, надежность и долговечность.The hinges of the lever elliptical mechanism are designed on standard sliding or rolling bearings, which are easily isolated from the influence of abrasive particles, have high efficiency, high service life, reliability and durability.

Работает устройство следующим образом. При вращении ведущего кривошипа 1 с постоянной угловой скоростью вращение передается шатунам 2, 3 и ведомому кривошипу 4. За счет расположения геометрических осей шарниров кривошипов 1 и 4 под углом α1=α4 и геометрических осей шатунов 2, 3 под углами α2 и α3, параллельного расположения геометрических осей шарниров стойки 5, ведомый кривошип 4 будет иметь переменную угловую скорость в пределах одного оборота, определяемую выражениемThe device operates as follows. When the leading crank 1 is rotated at a constant angular velocity, the rotation is transmitted to the connecting rods 2, 3 and the driven crank 4. Due to the location of the geometric axes of the hinges of the cranks 1 and 4 at an angle α 1 = α 4 and the geometric axes of the connecting rods 2, 3 at angles α 2 and α 3 , a parallel arrangement of the geometric axes of the hinges of the rack 5, the driven crank 4 will have a variable angular velocity within one revolution, defined by the expression

Figure 00000025
Figure 00000025

где ω - угловая скорость ведущего кривошипа,where ω is the angular velocity of the leading crank,

φ - угол поворота ведущего кривошипа.φ is the angle of rotation of the leading crank.

Максимальное значение угловой скорости ωmax будет при φ=0°, т.е.The maximum value of the angular velocity ω max will be at φ = 0 °, i.e.

Figure 00000026
Figure 00000026

ωmin - минимальное значение угловой скорости, при φ=180°, т.е.ω min is the minimum value of the angular velocity, at φ = 180 °, i.e.

Figure 00000027
Figure 00000027

Переменную скорость можно регулировать в широком диапазоне изменением углов α1, α2, α3, эксцентриситетом е по потребности потребителя.Variable speed can be controlled in a wide range by changing the angles α 1 , α 2 , α 3 , eccentricity e according to the needs of the consumer.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Назначается часть параметров по потребности, например, примем эксцентриситет е=0,1 м = 100 мм, угол скрещивания осей шарниров кривошипов α1=20°, длину

Figure 00000028
. Тогда по выражению (2) определяется угол α2 скрещивания осей шарниров первого шатуна 2,Part of the parameters is assigned as needed, for example, we take the eccentricity e = 0.1 m = 100 mm, the angle of intersection of the axes of the hinges of the cranks α 1 = 20 °, the length
Figure 00000028
. Then, by expression (2), the angle α 2 of the intersection of the axes of the hinges of the first connecting rod 2 is determined

Figure 00000029
.
Figure 00000029
.

Так как угол α1<90° берется значение arcsin(-0,0342+0,9349)=arcsin0,9007=64,25°.Since the angle α 1 <90 °, the value arcsin (-0.0342 + 0.9349) = arcsin0.9007 = 64.25 ° is taken.

Угол α3 скрещивания осей шарниров второго шатуна определится разностью 180°-α2=180°-64,25°=115,75°.The angle α 3 of crossing the axes of the hinges of the second connecting rod is determined by the difference 180 ° -α 2 = 180 ° -64.25 ° = 115.75 °.

Кратчайшие расстояния

Figure 00000030
.Shortest distances
Figure 00000030
.

Кратчайшее расстояние между осями шарниров кривошипов 1 и 4 определится выражением (3),The shortest distance between the axes of the hinges of the cranks 1 and 4 is determined by the expression (3),

Figure 00000031
Figure 00000031

Таким образом, для эксцентриситета е=100 мм значения параметров рычажного эллиптического механизма следующие: α1=α4=20°, α2=64,25°, α3=115,75°, α5=180°,

Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
.Thus, for the eccentricity e = 100 mm, the values of the parameters of the lever elliptical mechanism are as follows: α 1 = α 4 = 20 °, α 2 = 64.25 °, α 3 = 115.75 °, α 5 = 180 °,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
.

Примем эксцентриситет е=200 мм, α1=20°. Тогда по выражению (2) определяется угол α2 скрещивания осей шарниров первого шатуна 2,We take the eccentricity e = 200 mm, α 1 = 20 °. Then, by expression (2), the angle α 2 of the intersection of the axes of the hinges of the first connecting rod 2 is determined

Figure 00000035
Figure 00000035

Значение угла α2 равно arcsin(-0,684+0,9206)=arcsin0,8522=58,45°.The angle α 2 is equal to arcsin (-0.684 + 0.9206) = arcsin0.8522 = 58.45 °.

Угол скрещивания осей шатуна 3 α3=180°-α2=180°-58,45°=121,55°.The angle of intersection of the connecting rod axles 3 α 3 = 180 ° -α 2 = 180 ° -58.45 ° = 121.55 °.

Кратчайшее расстояние между осями шарниров кривошипов 1 и 4 определится выражением (3),The shortest distance between the axes of the hinges of the cranks 1 and 4 is determined by the expression (3),

Figure 00000036
Figure 00000036

Таким образом, для эксцентриситета е=200 мм значения параметров рычажного эллиптического механизма следующие: α1=α4=20°, α2=58,45°, α3=121,55°, α5=180°,

Figure 00000037
,
Figure 00000038
,
Figure 00000039
.Thus, for the eccentricity e = 200 mm, the values of the parameters of the lever elliptical mechanism are as follows: α 1 = α 4 = 20 °, α 2 = 58.45 °, α 3 = 121.55 °, α 5 = 180 °,
Figure 00000037
,
Figure 00000038
,
Figure 00000039
.

Проверка значения эксцентриситета по формуле (1)Verification of the eccentricity value by the formula (1)

Figure 00000040
Figure 00000040

Проверка показала достоверность определения параметров рычажного эллиптического механизма.The check showed the reliability of determining the parameters of the lever elliptical mechanism.

При угловой скорости ведущего кривошипа 1 равной 10,46 рад/с (n=100 мин-1), максимальное значение угловой скорости ведомого кривошипа 4 при угле α1=20° определится по формуле (5),When the angular velocity of the leading crank 1 is 10.46 rad / s (n = 100 min -1 ), the maximum value of the angular velocity of the driven crank 4 at an angle α 1 = 20 ° is determined by the formula (5),

Figure 00000041
Figure 00000041

Минимальное значение угловой скорости определится по формуле (6),The minimum value of the angular velocity is determined by the formula (6),

Figure 00000042
Figure 00000042

Значением угла α1 можно в широких диапазонах регулировать угловую скорость ведомого кривошипа 4.The value of the angle α 1 in a wide range can adjust the angular velocity of the driven crank 4.

Таким образом, рычажный эллиптический механизм существенно превосходит некруглые зубчатые (эллиптические) колеса по всем технико-экономическим и эксплуатационным показателям.Thus, the lever elliptical mechanism significantly exceeds non-circular gear (elliptical) wheels in all technical, economic and operational indicators.

Claims (1)

Устройство для преобразования вращательного движения с постоянной угловой скоростью ведущего звена во вращательное движение с переменной угловой скоростью ведомого звена в пределах одного оборота, характеризующееся тем, что содержит стойку, два кривошипа и два шатуна, при этом углы α1 и α4 скрещивания осей шарниров и кратчайшие расстояния
Figure 00000001
и
Figure 00000002
между осями кривошипов равны, угол α3 скрещивания осей шарниров второго шатуна равен разности 180° и угла α2 скрещивания осей шарниров первого шатуна, их длины
Figure 00000003
и
Figure 00000004
равны половине расстояния
Figure 00000005
между параллельными осями шарниров стойки, и параметры кривошипов и первого шатуна связаны соотношением
Figure 00000006
.
Figure 00000007
A device for converting rotational motion with a constant angular velocity of the driving link into rotational motion with a variable angular velocity of the driven link within one revolution, characterized in that it contains a stand, two cranks and two connecting rods, while the angles α 1 and α 4 of crossing the hinge axes and shortest distances
Figure 00000001
and
Figure 00000002
between the axes of the cranks are equal, the angle α 3 of crossing the axes of the hinges of the second connecting rod is equal to the difference of 180 ° and the angle α 2 of the crossing of the axes of the hinges of the second connecting rod, their length
Figure 00000003
and
Figure 00000004
equal to half the distance
Figure 00000005
between the parallel axes of the rack hinges, and the parameters of the cranks and the first connecting rod are related by
Figure 00000006
.
Figure 00000007
RU2016100595/11U 2016-01-11 2016-01-11 LEVER ELLIPTIC MECHANISM RU166172U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016100595/11U RU166172U1 (en) 2016-01-11 2016-01-11 LEVER ELLIPTIC MECHANISM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016100595/11U RU166172U1 (en) 2016-01-11 2016-01-11 LEVER ELLIPTIC MECHANISM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU166172U1 true RU166172U1 (en) 2016-11-20

Family

ID=57792867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016100595/11U RU166172U1 (en) 2016-01-11 2016-01-11 LEVER ELLIPTIC MECHANISM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU166172U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI671612B (en) Control device and reducer system
CN105465271A (en) Counterweight mechanism and electric tool
JP2017508939A5 (en)
US2595464A (en) Balanced motion converting mechanism
RU166172U1 (en) LEVER ELLIPTIC MECHANISM
CN103836121A (en) Planetary differential ring speed reducer
US1767311A (en) Variable transmission or torque converter
Sun et al. Rotational swashplate pulse continuously variable transmission based on helical gear axial meshing transmission
CN104964004A (en) Industrial robot RV speed reducer
CN104429365A (en) Vibration output component of fruit picking device for forest industry
JP2016017607A5 (en)
WO2018198334A1 (en) Mechanical converter
BLAGOJEVIĆ Kinematic analysis of single-stage cycloidal speed reducer
JP2009121540A (en) Crank device
RU163709U1 (en) SWIVEL ANTI-PARALLELOGRAM MECHANISM
Mallesh et al. Finite element modeling and bending stress analysis of non standard spur gear
CN204756390U (en) Drive mechanism of speed governing formula construction elevator tanker aircraft
CN104100478B (en) Directional force-generating device
CN208221486U (en) Robot joint speed reducer
Suleyman et al. MATHEMATICAL MODELING OF THE LIMITING OPERATING MODE OF STRAIN WAVE GEARING
JP7177680B2 (en) planetary gear
RU133223U1 (en) CRANKSHAFT
US270007A (en) Equalizing apparatus for pumping and other machinery
CN208721491U (en) A kind of fatigue tester reduction gearbox
CN207866525U (en) One kind being based on the radially alternating load charger of toothed belt transmission bearing tester

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170112