RU166172U1 - LEVER ELLIPTIC MECHANISM - Google Patents
LEVER ELLIPTIC MECHANISM Download PDFInfo
- 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
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 и между осями кривошипов равны, угол α3 скрещивания осей шарниров второго шатуна равен разности 180° и угла α2 скрещивания осей шарниров первого шатуна, их длины и равны половине расстояния между параллельными осями шарниров стойки, и параметры кривошипов и первого шатуна связаны соотношением . 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 and 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 and equal to half the distance between the parallel axes of the rack hinges, and the parameters of the cranks and the first connecting rod are related by .
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 и между осями кривошипов равны, угол α3 скрещивания осей шарниров второго шатуна равен разности 180° и угла α2 скрещивания осей шарниров первого шатуна, их длины и равны половине расстояния между параллельными осями шарниров стойки, и параметры кривошипов и первого шатуна связаны соотношением .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 and 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 and equal to half the distance between the parallel axes of the rack hinges, and the parameters of the cranks and the first connecting rod are related by .
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 между этими осями.The lever elliptical mechanism contains two spatial cranks: the leading 1 and the driven 4, two connecting
Первый шатун 2 имеет угол α2 скрещивания геометрических осей шарниров и кратчайшее расстояние между ними, второй шатун 3 имеет угол α3 скрещивания геометрических осей шарниров и кратчайшее расстояние между ними. При этом угол α3 равен разности 180°-α2.The first connecting
Геометрические оси шарниров стойки 5 расположены параллельно (угол α5 равен 180°) на расстоянии .The geometric axis of the hinges of the rack 5 are parallel (angle α 5 is 180 °) at a distance .
Кратчайшие расстояния и равны между собой и равны половине расстояния между параллельно расположенными геометрическими осями шарниров стойки 5, т.е. .Shortest distances and equal and equal to half the distance between the parallel geometric axes of the hinges of the rack 5, i.e. .
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
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
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
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
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
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.
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.
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 . 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 . Then, by expression (2), the angle α 2 of the intersection of the axes of the hinges of the first connecting
. .
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 .Shortest distances .
Кратчайшее расстояние между осями шарниров кривошипов 1 и 4 определится выражением (3),The shortest distance between the axes of the hinges of the
Таким образом, для эксцентриситета е=100 мм значения параметров рычажного эллиптического механизма следующие: α1=α4=20°, α2=64,25°, α3=115,75°, α5=180°, , , .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 °, , , .
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
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
Кратчайшее расстояние между осями шарниров кривошипов 1 и 4 определится выражением (3),The shortest distance between the axes of the hinges of the
Таким образом, для эксцентриситета е=200 мм значения параметров рычажного эллиптического механизма следующие: α1=α4=20°, α2=58,45°, α3=121,55°, α5=180°, , , .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 °, , , .
Проверка значения эксцентриситета по формуле (1)Verification of the eccentricity value by the formula (1)
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
Минимальное значение угловой скорости определится по формуле (6),The minimum value of the angular velocity is determined by the formula (6),
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)
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) |
-
2016
- 2016-01-11 RU RU2016100595/11U patent/RU166172U1/en not_active IP Right Cessation
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 |