RU2011909C1 - Lever-and-gear mechanism for converting rotation to complex motion - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: when fork 18 and slider 20 and also fork 19 and output slider 7 are connected to each other respectively rotation around Y-Y axis is transferred from a drive to output slider 7 through connecting rod 8, and to rocker 9 and further to driven shaft 14 with faceplate 15 through additional connecting rod 10. Simultaneously crank 5 together with pinion 4 rotates around X-X axis and through main connecting rod 8 sets the output slider 7 to reciprocating motion and driven shaft 14 is set to oscillations through additional connecting rod 10 and rocker 9. When slider 4 is unlocked output slider 7 will only rotate, when output slider 7 is unlocked it will only reciprocate. When both slider 20 and output slider 7 are simultaneously unlocked slider 7 will be immovable and only the second output member - driven shaft 14 will work. Manipulating by pins 22 and 23 two output members may be set in operation in the form of either two complex motions or complex motion of one member, and rotary or reciprocating motion - of the other one. EFFECT: improved structure. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к рычажно-зубчатым преобразователям движения, и может найти применение в различных устройствах, где требуется преобразование вращательного движения в колебательное с перемещающейся траекторией и во вращательно-возвратно-поступательное. The invention relates to mechanical engineering, namely to lever-gear motion converters, and can find application in various devices where the conversion of rotational motion into oscillatory motion with a moving trajectory and rotational-reciprocal is required.

Известен механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное по перемещающейся траектории, содержащий кривошип с шестерней, установленный в шкиве привода его вращения, коромысло, шатун, один конец которого шарнирно связан с коромыслом, а другой - с кривошипом, и установленное на корпусе механизма и взаимодействующее с шестерней зубчатое колесо (авт. св. N 1027455, кл. F 16 H 21/16, 1982). A known mechanism for converting rotational motion into reciprocating along a moving path, containing a crank with gear installed in the drive pulley of its rotation, a beam, a rod, one end of which is pivotally connected to the beam, and the other with a crank, and mounted on the mechanism body and interacting a gear wheel with a gear (ed. St. N 1027455, class F 16 H 21/16, 1982).

Недостатками известного механизма являются недостаточные кинематические возможности (в частности, не позволяет получить на выходе вращательное движение с редуцированием скорости), а также затруднительность передачи больших вращающих моментов из-за применения для этой цели клиноременной передачи. The disadvantages of the known mechanism are the lack of kinematic capabilities (in particular, it does not allow to obtain rotational motion with speed reduction at the output), as well as the difficulty of transmitting large torques due to the use of V-belt transmission for this purpose.

Известно устройство для преобразования вращательного движения в сложное, состоящее из вращательного и возвратно-поступательного движений, содержащее корпус с направляющей в виде цилиндра, размещенный в нем с возможностью вращательного и возвратно-поступательного движения ползун, соосный цилиндру ведущий вал, кривошипно-шатунный механизм, шатун которого выполнен в виде вилки и жестко связан с ползуном, и взаимодействующую с кривошипно-шатунным механизмом коническую планетарную передачу, включающую жестко связанное с ведущим валом водило, в котором размещен кривошипный вал, концентрично вяжущему валу и жестко связанное с корпусом центральное колесо и размещенный с возможностью вращения на одном конце кривошипного вала сателлит, на другом конце кривошипного вала размещен второй сателлит, а на сателлитах жестко закреплены кривошипные пальцы, связанные каждый с соответствующим концом вилки через шарниры с перпендикулярными осями, ведущий вал выполнен пустотелым и на нем с возможностью вращательного и возвратно-поступательного движения размещен дополнительный ползун, жестко с закрепленный на вилке соосно и противоположно основному (авт. свид. СССР N 1182220, кл. F 16 H 37/12, 1984). A device is known for converting rotational motion into a complex one, consisting of rotational and reciprocating movements, comprising a housing with a guide in the form of a cylinder placed in it with the possibility of rotational and reciprocating motion, a slider, a drive shaft coaxial to the cylinder, a crank mechanism, a connecting rod which is made in the form of a fork and is rigidly connected with a slider, and a conic planetary gear interacting with a crank mechanism, which is rigidly connected to the drive shaft in the core, in which the crank shaft is arranged concentrically to the knitting shaft and the central wheel is rigidly connected to the housing and rotatably mounted on one end of the crank shaft of the satellite, the second satellite is placed on the other end of the crank shaft, and the crank fingers rigidly fixed to each the corresponding end of the fork through hinges with perpendicular axes, the drive shaft is hollow and an additional crawler is placed on it with the possibility of rotational and reciprocal motion n is rigidly mounted on a yoke coaxially and opposite the main (auth. testimonial. USSR N 1182220, class F 16 H 37/12, 1984).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, содержащий корпус и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе центральное колесо, полое водило, установленное в корпусе с возможностью вращения, по крайней мере один сателлит, расположенный на водиле с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом, кривошип, жестко связанный с сателлитом, выходной ползун, установленный в полости водила, и основной шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - выходным - с ползуном, в корпусе выполнена кольцевая проточка, соосная оси вращения водила, а механизм снабжен коромыслом, вал которого перпендикулярен оси вращения водила и установлен в кольцевой проточке с возможностью кругового вращения, дополнительным шатуном, шарнирно связанным одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, ведомым валом, установленным в корпусе соосно водилу, и конической зубчатой передачей, ведущее колесо которой связано с валом коромысла, ведомое колесо закреплено на ведомом валу, при этом ведущее колесо конической зубчатой передачи связано с валом коромысла через муфту свободного хода [1] . The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a lever-gear mechanism for converting rotational motion into a complex one, comprising a housing and a planetary bevel gear including a central wheel mounted on the housing, a hollow carrier mounted at least rotatably in the housing one satellite located on the carrier with the possibility of rotation and engaging with the central wheel, crank rigidly connected to the satellite, output slider, installed oval in the carrier’s cavity, and the main connecting rod, pivotally connected at one end with a crank, and the other - output with a slider, an annular groove is made in the body, coaxial to the axis of rotation of the carrier, and the mechanism is equipped with a beam, whose shaft is perpendicular to the axis of rotation of the carrier and installed in the ring a groove with the possibility of circular rotation, an additional connecting rod pivotally connected at one end with a crank, and the other with a beam, a driven shaft installed in the housing coaxially with the carrier, and a bevel gear transmission, the drive wheel of which minutes connected to the shaft of the rocker, a driven wheel fixed to a driven shaft, wherein the drive wheel is a bevel gear connected to the shaft through a rocker freewheel [1].

Однако известный механизм обладает недостаточными кинематическими возможностями, так как не позволяет осуществлять селективное управление выходным звеном. Кроме того, кинематическая схема механизма относительно сложна. However, the known mechanism has insufficient kinematic capabilities, as it does not allow selective control of the output link. In addition, the kinematic diagram of the mechanism is relatively complex.

Цель изобретения - расширение кинематических возможностей и упрощение кинематической схемы механизма. The purpose of the invention is the expansion of kinematic capabilities and simplification of the kinematic scheme of the mechanism.

Это достигается тем, что в рычажно-зубчатом механизме для преобразования вращательного движения в сложное, содержащем корпус и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе центральное колесо, полое водило, установленное в корпусе с возможностью вращения, по крайней мере один сателлит, установленный на водиле с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом, кривошип, жестко связанный с сателлитом, выходной ползун, установленный в полости водила, основной шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - с выходным ползуном, коромысло, ось вращения которого перпендикулярна оси вращения водила, дополнительный шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, ведомый вал, установленный в корпусе соосно с водилом, коническую зубчатую передачу, ведомое колесо которой закреплено на ведомом валу, и муфту свободного хода, установленную в ведущем элементе конической зубчатой передачи, шатун кривошипа выполнен из трех частей - двух вилок и соединяющего из ползуна, первая вилка, шарнирно соединенная с кривошипом, имеет на внутренней поверхности продольные пазы, в которых размещен один конец ползуна, другой конец этого ползуна шарнирно соединен со второй вилкой, с возможностью вращения установленный на выходном ползуне, ползун шатуна и выходной ползун могут быть жестко соединены с вилками шатуна кривошипа, например, с помощью штифтов, ведущий элемент конической зубчатой передачи выполнен в виде зубчатого сектора и через муфту свободного хода установлен на ступице коромысла, а последнее, в свою очередь, с возможностью вращения установлено на валу кривошипа. This is achieved by the fact that in the lever-gear mechanism for converting rotational motion into a complex one, comprising a housing and a planetary bevel gear including a central wheel fixed to the housing, a hollow carrier mounted in the housing with the possibility of rotation, at least one satellite mounted on the carrier with the possibility of rotation and engaging with the central wheel, a crank rigidly connected to the satellite, an output slider mounted in the carrier’s cavity, the main connecting rod, articulated it has an end with a crank, and the other with an output slider, a beam, the axis of rotation of which is perpendicular to the axis of rotation of the carrier, an additional connecting rod pivotally connected at one end to the crank, and the other to the beam, the driven shaft installed in the housing coaxially with the carrier, bevel gear a transmission, the driven wheel of which is mounted on the driven shaft, and the freewheel installed in the driving element of the bevel gear, the crank connecting rod is made of three parts - two forks and connecting from the slide, the first fork, pivotally Connected to the crank, it has longitudinal grooves on the inner surface, in which one end of the slider is located, the other end of this slider is pivotally connected to the second fork, rotatably mounted on the output slider, the connecting rod slider and the output slider can be rigidly connected to the crank forks, for example, with the help of pins, the leading element of the bevel gear is made in the form of a gear sector and is mounted on the beam arm through the freewheel, and the latter, in turn, can be rotated The sensor is mounted on the crank shaft.

На чертеже показана конструктивная схема механизма. The drawing shows a structural diagram of the mechanism.

Рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное содержит корпус 1 и планетарную коническую зубчатую передачу, включающую закрепленное на корпусе центральное колесо 2, полое водило 3, установленное в корпусе 1 с возможностью вращения, и по меньшей мере один сателлит 4, расположенный на полом водиле 3 с возможностью вращения и входящий в зацепление с центральным колесом 2. The lever-gear mechanism for converting rotational motion into a complex one comprises a housing 1 and a planetary bevel gear including a central wheel 2 mounted on the housing, a hollow carrier 3, rotatably mounted in the housing 1, and at least one satellite 4 located on the floor carrier 3 rotatably and engaged with the central wheel 2.

С сателлитом 4 жестко связан кривошип 5, а в полости 6 водила 3 установлен выходной ползун 7, через основной шатун 8 шарнирно связанный с кривошипом 5. Выходной ползун 7 является первым выходным звеном. Коромысло 9 с возможностью вращения установлено на валу кривошипа 5 и через дополнительный шатун 10 шарнирно связано с кривошипом 5. На ступице коромысла 9 установлен ведущий зубчатый сектор 11 конической передачи, который может быть связан с коромыслом 9 либо жестко (не показано), либо через муфту 12 свободного хода. The crank 5 is rigidly connected to the satellite 4, and in the cavity 6 of the carrier 3, the output slider 7 is installed, through the main connecting rod 8 pivotally connected to the crank 5. The output slider 7 is the first output link. The beam 9 is rotatably mounted on the shaft of the crank 5 and is pivotally connected to the crank 5 through an additional connecting rod 10. A leading gear sector 11 of the bevel gear is mounted on the hub of the beam 9, which can be connected to the beam 9 either rigidly (not shown) or through the clutch 12 freeways.

Ведомое колесо 13 этой передачи закреплено на ведомом валу 14, являющемся вторым выходным звеном механизма. На валу 14 установлен рабочий орган в виде, например, планшайбы 15. На ведущем валу 16, жестко связанном с полым водилом 3, закреплено приводное зубчатое колесо 17, связанное с приводом (не показан). The driven wheel 13 of this transmission is mounted on the driven shaft 14, which is the second output link of the mechanism. A working body is mounted on the shaft 14 in the form of, for example, a face plate 15. On the drive shaft 16, rigidly connected to the hollow carrier 3, a drive gear 17 is connected to the drive (not shown).

Основной шатун 8 кривошипа 5 состоит из трех частей - двух вилок 18 и 19 и соединяющего их ползуна 20. Вилка 18 шарнирно соединена с кривошипом 5, а вилка 19 также шарнирно с ползуном 20. На внутренней поверхности вилки 18 выполнены продольные пазы 21, в которых размещен ползун 20. Вилка 19 с возможностью вращения установлена на выходном ползуне 7. В этом случае связь между вилкой 19 и выходным ползуном 7 осуществляется через радиально-упорный подшипник. Вилка 18 и ползун 20 могут быть жестко соединены между собой с помощью, например, штифта 22, а вилка 19 также жестко может быть соединена с выходным ползуном 7 с помощью штифта 23. Для удобства эксплуатации в стенках центрального колеса 2 выполнены окна 24. The main connecting rod 8 of the crank 5 consists of three parts - two forks 18 and 19 and the slider 20 connecting them. The fork 18 is pivotally connected to the crank 5, and the fork 19 is also pivotally with the slider 20. On the inner surface of the fork 18 are longitudinal grooves 21, in which the slider 20 is placed. The plug 19 is rotatably mounted on the output slider 7. In this case, the connection between the plug 19 and the output slider 7 is via an angular contact bearing. The plug 18 and the slider 20 can be rigidly connected to each other using, for example, a pin 22, and the plug 19 can also be rigidly connected to the output slide 7 using a pin 23. For ease of operation, windows 24 are made in the walls of the central wheel 2.

Механизм работает следующим образом. The mechanism works as follows.

В исходном положении вилка 18 и ползун 20, а также вилка 19 и выходной ползун 7 жестко соединены между собой штифтами 22 и 23 соответственно, так что основной шатун 8 представляет собой единое целое. Вращение вокруг оси Х-Х от привода через колесо 17 передается полому водилу 3, от него через кривошип 5 и основной шатун 8 - выходному ползуну 7, а через дополнительный шатун 10 - коромыслу 9. Связанный с коромыслом 9 ведущий сектор 11 через ведомое колесо 13 сообщает вращение ведомому валу 14 с закрепленной на нем планшайбой 15. In the initial position, the plug 18 and the slider 20, as well as the plug 19 and the output slider 7 are rigidly interconnected by pins 22 and 23, respectively, so that the main connecting rod 8 is a single unit. The rotation around the axis XX from the drive through the wheel 17 is transmitted to the hollow carrier 3, from it through the crank 5 and the main connecting rod 8 to the output slider 7, and through the additional connecting rod 10 to the beam 9. The leading sector 11 connected to the beam 9 through the driven wheel 13 informs the rotation of the driven shaft 14 with the plate 15 mounted on it.

Одновременно сателлит 4, обкатываясь при вращении водила 3 по центральному колесу 2, сообщает вращение вокруг оси Х-Х кривошипу 5, который через основной шатун 8 сообщает выходному ползуну 7 возвратно-поступательное движение в полости 6 водила 3, а через дополнительный шатун 10 - колебательное движение коромыслу 9 и жестко связанному с ним ведущему коническому сектору 11, который через колесо 13 передает эти колебания ведомому валу 14. At the same time, the satellite 4, running around during the rotation of the carrier 3 along the central wheel 2, reports a rotation around the axis X-X to the crank 5, which through the main connecting rod 8 informs the output slider 7 of the reciprocating movement in the cavity 6 of carrier 3, and through the additional connecting rod 10 - oscillatory the movement of the rocker arm 9 and the leading conical sector 11, which is rigidly connected with it, which transmits these vibrations to the driven shaft 14 through the wheel 13.

Таким образом, равномерное вращение водила 3 преобразуется в сложное движение выходного ползуна 7, состоящее из вращательного и возвратно-поступательного движений, и в сложное движение ведомого вала 14, состоящего из вращательного и колебательного, причем амплитуда колебательного движения перемещается по окружности вращения вала. Thus, the uniform rotation of the carrier 3 is converted into a complex movement of the output slider 7, consisting of rotational and reciprocating movements, and into a complex movement of the driven shaft 14, consisting of rotational and oscillatory, and the amplitude of the oscillatory movement moves around the circumference of the shaft rotation.

Если ведущий конический сектор 11 связан с коромыслом 9 не непосредственно, а через муфту 12 свободного хода, то колебательное движение коромысла 9 будет превращаться в прерывистое однонаправленное вращение конического сектора 11, и в соответствии с этим вал 14 будет совершать неравномерное или прерывистое (в зависимости от направления прерывистого вращения сектора 11) однонаправленное вращение, причем фаза остановки или ускорения вала 14 будет смещаться по окружности его вращения. If the leading conical sector 11 is not directly connected to the beam 9, but through the freewheel 12, the oscillatory movement of the beam 9 will turn into intermittent unidirectional rotation of the conical sector 11, and accordingly the shaft 14 will make uneven or intermittent (depending on the direction of discontinuous rotation of the sector 11) unidirectional rotation, and the phase of stopping or accelerating the shaft 14 will be shifted around the circumference of its rotation.

Для перехода выходного ползуна 7 от сложного движения к простому непрерывно вращательному (или, иначе, исключая из сложного движения возвратно-поступательное) при помощи стопора 22 расстопоривают основной шатун 8, после чего последний начинает работать в режиме кулисного соединения, и выходной ползун 7 получает только вращательное движение. В результате первое выходное звено будет работать как редуктор. To switch the output slider 7 from a complex motion to a simple continuously rotational one (or, otherwise, excluding the reciprocating motion from the complex motion), use the stopper 22 to open the main connecting rod 8, after which the latter starts working in the rocker connection mode, and the output slider 7 only receives rotational motion. As a result, the first output link will work as a gearbox.

Для перехода выходного ползуна 7 от сложного движения к простому возвратно-поступательному с помощью штифта 23 расстопоривают выходной ползун 7 (ползун 20 застопорен шифтом 22), в результате чего выходной ползун получает только возвратно-поступательное движение. To move the output slider 7 from complex movement to simple reciprocating using the pin 23, open the output slider 7 (slider 20 is locked with shift 22), as a result of which the output slider receives only reciprocating movement.

Если необходимо, чтобы выходной ползун был полностью выключен от работы при работающем втором выходном звене - ведомом вале 14 с помощью штифтов 22 и 23 расстопоривают ползун 20 и выходной ползун 7. В результате последний не будет получать ни возвратно-поступательного, ни вращательного движений и поэтому останется неподвижным. If it is necessary that the output slider is completely turned off from operation when the second output link is operating - the driven shaft 14 with the pins 22 and 23, open the slider 20 and the output slider 7. As a result, the latter will receive neither reciprocating nor rotational movements and therefore will remain motionless.

Предложенный механизм позволяет селективно управлять работой одного из выходных звеньев, а именно осуществлять по необходимости переход от сложного движения, состоящего из возвратно-поступательного и вращательного движений, к простым движениям - возвратно-поступательному или вращательному, и наоборот, а также останавливать работу этого выходного звена при работающем втором выходном звене. Это расширяет кинематические возможности механизма. The proposed mechanism allows you to selectively control the operation of one of the output links, namely, to carry out, if necessary, the transition from a complex movement consisting of reciprocating and rotational movements to simple movements - reciprocating or rotational, and vice versa, as well as stopping the operation of this output link when the second output link is running. This extends the kinematic capabilities of the mechanism.

Кроме того, в предложенном механизме кривошип и коромысло размещены на одном валу, что позволяет исключить из схемы вал коромысла и концентричный паз на внутренней поверхности корпуса, где располагается этот вал, и таким образом упростить кинематическую схему механизма. In addition, in the proposed mechanism, the crank and rocker are placed on the same shaft, which eliminates the rocker shaft and concentric groove on the inner surface of the housing where this shaft is located, and thus simplify the kinematic scheme of the mechanism.

Claims (2)

РЫЧАЖНО-ЗУБЧАТЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В СЛОЖНОЕ, содержащий смонтированную в корпусе планетарную зубчатую передачу в виде закрепленного на корпусе центрального колеса, установленного в корпусе с возможностью вращения полого водила, установленного на последнем с возможностью вращения и входящего в зацепление с центральным колесом по меньшей мере одного сателлита, жестко соединенного с сателлитом кривошипа, установленного в полости водила выходного ползуна, основного шатуна, шарнирно связанного одним концом с кривошипом, а другим - с выходным ползуном, коромысла с осью вращения, перпендикулярной оси вращения водила, дополнительного шатуна, шарнирно связанного одним концом с кривошипом, а другим с коромыслом, установленного в корпусе соосно с водилом ведомого вала, конической зубчатой передачи с закрепленным на ведомом валу ведомым колесом и ведущим элементом и установленной в последнем муфты свободного хода, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, основной шатун выполнен в виде двух вилок, ползуна и штифтов, одна из вилок выполнена с продольными пазами на ее внутренней поверхности и шарнирно соединена с кривошипом, вторая вилка установлена на выходном ползуне с возможностью вращения, ползун шатуна одним концом размещен в продольных пазах первой вилки, другим концом шарнирно соединен с второй вилкой, при этом выходной ползун и ползун шатуна установлены с возможностью жесткого соединения с вилками шатуна кривошипа посредством штифтов. LEVER AND GEAR MECHANISM FOR TRANSFORMING ROTARY MOTION TO COMPLEX, containing a planetary gear mounted in the housing in the form of a central wheel mounted on the housing, mounted in the housing with the possibility of rotation of the hollow carrier mounted on the latter with the possibility of rotation and engaging with a smaller central gear at least one satellite rigidly connected to the crank satellite installed in the cavity of the carrier of the output slide, the main connecting rod pivotally connected to one with a crank and another with an output slider, a rocker with an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation of the carrier, an additional connecting rod pivotally connected at one end to the crank and the other to the beam mounted in the housing coaxially with the carrier of the driven shaft, bevel gear with fixed on the driven shaft, the driven wheel and the driving element and the freewheel installed in the latter, characterized in that, in order to expand the kinematic capabilities, the main connecting rod is made in the form of two forks, a slider and a pin c, one of the forks is made with longitudinal grooves on its inner surface and is pivotally connected to the crank, the second fork is mounted on the output slider for rotation, the connecting rod slider is placed at one end in the longitudinal grooves of the first fork, the other end is pivotally connected to the second fork, while the output slider and the connecting rod slider are mounted with the possibility of rigid connection with the crank connecting rod forks by means of pins. 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения кинематической схемы, ведущий элемент конической зубчатой передачи выполнен в виде зубчатого сектора и посредством муфты свободного хода смонтирован на ступице коромысла, а последнее установлено с возможностью вращения на валу кривошипа. 2. The mechanism according to p. 1, characterized in that, in order to simplify the kinematic scheme, the leading element of the bevel gear is made in the form of a gear sector and, by means of a freewheel, is mounted on the hub of the rocker arm, and the latter is mounted for rotation on the crank shaft.