RU2751011C1

RU2751011C1 - Lever five-link mechanism

Info

Publication number: RU2751011C1
Application number: RU2020140539A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Пожбелко
Original assignee: Владимир Иванович Пожбелко
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-07-07

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering. The lever five-link mechanism contains a support rack with the leading and driven links movably mounted on it, forming a closed kinematic chain with parallel axes of rotation of rotational kinematic pairs in the form of cylindrical hinges. A closed kinematic chain is made up of a three-hinged link with the arrangement of all three hinges on one straight line at equal distances between them and two sliders located at the ends of the said three-hinged link, between which a two-hinged link is installed, dividing the kinematic chain into two closed contours and made with a distance between the holes of cylindrical hinges, two times smaller than the distance between the holes of cylindrical hinges at the ends of the three-hinged link.

EFFECT: simplification of the design and reduction of the size of the mechanism is achieved.

6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к механическим приводам машин на основе многозвенных рычажных механизмов и может быть использовано в разных областях машиностроения в качестве технологических устройств с несколькими рабочими органами, двухкоординатных манипуляторов и направляющих механизмов.The invention relates to mechanical drives of machines based on multi-link linkage mechanisms and can be used in various fields of mechanical engineering as technological devices with several working bodies, two-axis manipulators and guide mechanisms.

Известен рычажный механизм, замкнутая кинематическая цепь которого составлена из шести рычажных звеньев, соединенных между собой через двойной цилиндрический шарнир (книга С.Н. Кожевников «Механизмы» - М: Изд-во «Машиностроение», 1956 г., с. 102, схема механизма на рис. 2.115) - аналог.Known linkage mechanism, a closed kinematic chain of which is composed of six linkages connected to each other through a double cylindrical hinge (book SN Kozhevnikov "Mechanisms" - M: Publishing house "Engineering", 1956, p. 102, diagram mechanism in Fig. 2.115) - analog.

Недостатками известного рычажного механизма являются:The disadvantages of the known linkage mechanism are:

1. Сложная конструкция из-за большого числа, увеличенного до шести числа звеньев и сложность их многократной соосной сборки через двойной цилиндрический шарнир.1. Complex design due to the large number, increased to six, the number of links and the complexity of their multiple coaxial assembly through a double cylindrical hinge.

2. Высокая трудоемкость изготовления и большие осевые габариты двойного цилиндрического шарнира.2. High labor intensity and large axial dimensions of the double cylindrical hinge.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению, является рычажный пятизвенный механизм, замкнутая кинематическая цепь которого содержит пять двухшарнирных звеньев и состоит из опорной стойки, двух ведущих звеньев в виде двух поворотных кривошипов с приводом от двух вращательных двигателей для перемещения ведомых звеньев, выполненных в виде двух шатунов (книга А.И. Смелягин «Структура машин, механизмов и конструкций», - М.: Изд-во ИНФА-М, 2019, с. 54, схема механизма на рис. 2.3) - прототип.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a five-link lever mechanism, a closed kinematic chain of which contains five double-hinged links and consists of a support rack, two driving links in the form of two rotary cranks driven by two rotary motors to move the driven links, made in the form of two connecting rods (book AI Smelyagin "The structure of machines, mechanisms and structures", - M .: Publishing house INFA-M, 2019, p. 54, the diagram of the mechanism in Fig. 2.3) - a prototype.

Недостатками указанного рычажного механизма являются:The disadvantages of this linkage are:

1. Сложная конструкция, большие габариты и вес из-за необходимости применения двух приводных двигателей.1. Complex structure, large dimensions and weight due to the need to use two drive motors.

2. Сложная система управления одновременно двумя приводными двигателями для обеспечения, требуемого согласованного между собой движения разных рабочих органов.2. A complex control system for simultaneously two drive motors to ensure the required coordinated movement of different working bodies.

3. Ограниченные эксплуатационные возможности привода только от одного двигателя сразу двух вращательных или поступательно движущихся рабочих органов3. Limited operational capabilities of the drive only from one engine of two rotary or translationally moving working bodies at once

В основу изобретения положена техническая задача, заключающая в упрощении конструкции и снижении габаритов и веса за счет применения только одного приводного вращательного двигателя для согласованного перемещения двух разных рабочих органов, что упрощает систему управления их движением и повышает точность их позиционирования.The invention is based on the technical problem of simplifying the design and reducing the size and weight due to the use of only one drive rotary motor for coordinated movement of two different working bodies, which simplifies the control system for their movement and increases the accuracy of their positioning.

Получение технического результата достигается за счет того, что замкнутая кинематическая цепь рычажного V-механизма составлена из трехшарнирного звена с расположением всех трех шарниров на одной прямой и двух ползунов на концах упомянутого трехшарнирного звена, между которыми установлено двухшарнирное звено, разделяющее кинематическую цепь на два замкнутых контура.Obtaining the technical result is achieved due to the fact that the closed kinematic chain of the lever V-mechanism is composed of a three-articulated link with the location of all three hinges on one straight line and two sliders at the ends of the mentioned three-articulated link, between which a two-articulated link is installed, dividing the kinematic chain into two closed circuits ...

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.The essence of the invention is illustrated by drawings in Fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4 and FIG. five.

На фиг. 1 изображен общий вид рычажного пятизвенного V-механизма, замкнутая кинематическая цепь которая составлена из трехшарнирного звена 1 с расположением всех трех шарниров А, В и С на одной прямой АС на равных расстояниях между собой (АС=АВ) и двух ползунов 2 и 3, расположенных на концах трехшарнирного звена 1 (в точках В и С). Между ползунами 2 и 3 в точке А посередине звена 1 (где АВ=АС) установлено двухшарнирное звено 4, разделяющее кинематическую цепь механизма на два замкнутых контура (L₁ и L₂) и выполненное с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров O₁А в два раза меньшим по сравнению с расстоянием между отверстиямицилиндрических шарниров на концах В и С трехшарнирного звена 1

.FIG. 1 shows a general view of a five-link V-linkage mechanism, a closed kinematic chain which is composed of a three-articulated link 1 with the location of all three hinges A, B and C on one straight line AC at equal distances between each other (AC = AB) and two

sliders

2 and 3, located at the ends of the three-link link 1 (at points B and C). Between the

sliders

2 and 3 at point A in the middle of link 1 (where AB = AC) a double-hinged link 4 is installed, dividing the kinematic chain of the mechanism into two closed circuits (L ₁ and L ₂ ) and made with a distance between the holes of the cylindrical hinges O ₁ A in two times smaller than the distance between the holes of the cylindrical hinges at the ends B and C of the three-hinged link 1

...

На фиг. 2 представлен вариант выполнения рычажного пятизвенного V-механизма, в котором опорная стойка выполнена в виде неподвижной V-образной направляющей 5 с установкой на ней одного ведущего звена в виде двухшарнирного звена 4 в качестве кривошипа и двух ведомых звеньев в виде ползунов 2 и 3, установленных на неподвижной V-образной направляющей 5 - например, для образования одноподвижного двухкоординатного манипулятора (с согласованным поступательным движением двух ведомых звеньев по V-образной направляющей с приводом от одного вращательного двигателя).FIG. 2 shows an embodiment of a five-link V-linkage mechanism, in which the support post is made in the form of a fixed V-shaped guide 5 with the installation on it of one driving link in the form of a double-hinged link 4 as a crank and two driven links in the form of sliders 2 and 3 installed on a fixed V-shaped guide 5 - for example, to form a one-way two-coordinate manipulator (with a coordinated translational movement of two driven links along a V-shaped guide driven by a single rotary motor).

На фиг. 4 представлен вариант выполнения рычажного пятизвенного V-механизма, в котором опорная стойка выполнена в виде неподвижного трехшарнирного звена 1, два ведомых звена выполнены в виде поворотных относительно опорной стойки ползунов 2 и 3, ведущее звено выполнено в виде двушарнирного звена 4 в качестве поворотного рычага с приводной вращательной кинематической парой А, расположенной посредине трехшарнирного звена 1, а V-образная направляющая выполнена поворотной в точке оси O₁ двухшарнирного звена 4 - например, для образования вибрационного турбосмесителя (с согласованным вибрационным вращением двух ведомых звеньев с приводом от одного вращательного двигателя).FIG. 4 shows an embodiment of a five-link V-linkage mechanism, in which the support stand is made in the form of a fixed three-hinged link 1, two driven links are made in the form of sliders 2 and 3 that are rotatable relative to the support stand, the driving link is made in the form of a double-hinged link 4 as a pivot lever with driven rotary kinematic pair A, located in the middle of the three-articulated link 1, and the V-shaped guide is rotary at the point of the axis O _{1 of the} two-articulated link 4 - for example, to form a vibrating turbo mixer (with coordinated vibrational rotation of two driven links driven by one rotary motor).

На фиг. 5 представлен вариант выполнения рычажного пятизвенного V-механизма с упругими элементами в виде пружин 6, установленных между ползуном 2, ползуном 3 и V-образной направляющей 5, выполненной с углом развала γ=90°.FIG. 5 shows an embodiment of a lever five-link V-mechanism with elastic elements in the form of springs 6 installed between the slider 2, the slider 3 and the V-shaped guide 5, made with a camber angle γ = 90 °.

Работа представленного рычажного пятизвенного V-механизма заключается в следующем.The work of the presented lever five-link V-mechanism is as follows.

Вращение ведущего звена V-механизма с приводом от одного вращательного двигателя преобразуется в согласованное движение установленных на ползунах 2 и 3 двух рабочи рабочих органов, основные возможные типы которого представлены на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4. Установка в схеме на фиг. 5 упругих элементов 6 исключает возникновение мертвых положений звеньев внутри цикла работы при вращении ведущего звена.The rotation of the driving link of the V-mechanism driven by a single rotary motor is converted into a coordinated movement of two working bodies installed on sliders 2 and 3, the main possible types of which are shown in Fig. 2, fig. 3 and FIG. 4. Installation in the circuit in FIG. 5 elastic elements 6 eliminates the occurrence of dead link positions within the work cycle when the driving link rotates.

Достигаемый в предлагаемом рычажном пятизвенном V-механизме положительный эффект заключается в упрощении конструкции за счет ее выполнения со сниженным до пяти числом звеньев в сочетании с приводом от одного двигателя одновременно двух ведомых звеньев, что упрощает систему управления их движением, а также снижает габариты, вес и стоимость рычажного привода.The positive effect achieved in the proposed five-link V-linkage mechanism is to simplify the design due to its design with a reduced number of links to five in combination with a drive from one engine simultaneously of two driven links, which simplifies the control system of their movement, and also reduces the dimensions, weight and the cost of the lever drive.

Claims

1. Рычажный пятизвенный механизм, содержащий опорную стойку с подвижно установленными на ней ведущими и ведомыми звеньями, образующими замкнутую кинематическую цепь с параллельными осями поворота вращательных кинематических пар в виде цилиндрических шарниров, отличающийся тем, что замкнутая кинематическая цепь составлена из трехшарнирного звена с расположением всех трех шарниров на одной прямой на равных расстояниях между собой и двух ползунов, расположенных на концах упомянутого трехшарнирного звена, между которыми установлено двухшарнирное звено, разделяющее кинематическую цепь на два замкнутых контура и выполненное с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров, в два раза меньшим по сравнению с расстоянием между отверстиями цилиндрических шарниров на концах трехшарнирного звена.1. Lever five-link mechanism, containing a support stand with movably mounted on it leading and driven links, forming a closed kinematic chain with parallel axes of rotation of rotational kinematic pairs in the form of cylindrical hinges, characterized in that the closed kinematic chain is composed of a three-hinged link with the location of all three hinges on one straight line at equal distances between themselves and two sliders located at the ends of the mentioned three-hinged link, between which a double-hinged link is installed, dividing the kinematic chain into two closed circuits and made with a distance between the holes of the cylindrical hinges that is two times smaller than the distance between the holes of the cylindrical hinges at the ends of the three-hinge link.

2. Рычажный пятизвенный механизм по п. 1, отличающийся тем, что опорная стойка выполнена в виде неподвижной V-образной направляющей с установкой на ней одного ведущего звена и двух ведомых звеньев, ведущее звено выполнено в виде двухшарнирного звена в качестве кривошипа, а два ведомых звена выполнены в виде ползунов, установленных на неподвижной V-образной направляющей, например, для образования одноподвижного двухкоординатного манипулятора.2. Lever five-link mechanism according to claim 1, characterized in that the support stand is made in the form of a fixed V-shaped guide with the installation of one driving link and two driven links on it, the driving link is made in the form of a double-hinged link as a crank, and two driven the links are made in the form of sliders mounted on a fixed V-shaped guide, for example, to form a one-way two-coordinate manipulator.

3. Рычажный пятизвенный механизм по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что опорная стойка выполнена в виде неподвижного двухшарнирного звена, ведущее звено выполнено в виде трехшарнирного звена в качестве поворотного рычага, V-образная направляющая установлена с возможностью поворота относительно опорной стойки и выполнена в виде сдвоенной кулисы, а два ползуна выполнены в виде двух ведомых звеньев, установленных на поворотной V-образной направляющей.3. Lever five-link mechanism according to PP. 1 and 2, characterized in that the support post is made in the form of a fixed double-hinged link, the driving link is made in the form of a three-articulated link as a pivot lever, the V-shaped guide is installed with the possibility of rotation relative to the support post and is made in the form of a double link, and two sliders made in the form of two driven links mounted on a rotary V-shaped guide.

4. Рычажный пятизвенный механизм по п. 1, отличающийся тем, что опорная стойка выполнена в виде неподвижного трехшарнирного звена, два ведомых звена выполнены в виде поворотных относительно опорной стойки ползунов, ведущее звено выполнено в виде двухшарнирного звена в качестве поворотного рычага с приводной вращательной кинематической парой, расположенной посредине упомянутого трехшарнирного звена, а V-образная направляющая выполнена поворотной относительно двухшарнирного звена.4. Lever five-link mechanism according to claim 1, characterized in that the support post is made in the form of a fixed three-articulated link, two driven links are made in the form of sliders rotatable relative to the support post, the driving link is made in the form of a two-articulated link as a pivot arm with a drive rotary kinematic a pair located in the middle of the mentioned three-hinged link, and the V-shaped guide is rotatable relative to the two-hinged link.

5. Рычажный пятизвенный механизм по п. 2, отличающийся тем, что каждый из двух ползунов подпружинен относительно неподвижной V-образной направляющей посредством установленного на ней упругого элемента, например, в виде пружины сжатия.5. Lever five-link mechanism according to claim. 2, characterized in that each of the two sliders is spring-loaded relative to the stationary V-shaped guide by means of an elastic element installed thereon, for example, in the form of a compression spring.

6. Рычажный пятизвенный механизм по пп. 2-5, отличающийся тем, что угол γ развала V-образной направляющей равен γ=90° градусов.6. Lever five-link mechanism according to PP. 2-5, characterized in that the camber angle γ of the V-shaped guide is γ = 90 ° degrees.