Пространственный четырёхзвенный кривошипно-ползунный механизм

Пространственный четырёхзвенный кривошипно-ползунный механизм

Реферат

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании пространственных четырехзвенных механизмов для воспроизведения пространственных кривых или обеспечения движения различных инструментов.

Известен шарнирный механизм с четырьмя вращательными кинематическими парами (p₅) [1, стр.88, рис.156]. В этом механизме всего три подвижных звена: кривошип, ползун и шатун, но этот механизм не может относиться к пространственным, все его звенья совершают движения в одной плоскости.

Наиболее близким к предлагаемому механизму является пространственный стержневой механизм [2, с.94, рис.30]. Однако в этом механизме используются две кинематические пары пятого класса, которые образуются между входным звеном и стойкой, а также между выходным звеном и стойкой, остальные две выполнены кинематической парой третьего класса - сферической, и кинематической парой четвертого класса - сферической с пальцем. Недостатком такого механизма является сложность реального выполнения сферической с пальцем кинематической пары.

Задачей изобретения является создание такой схемы пространственного чегырехзвенного механизма, в которой будет использоваться более простая в изготовлении кинематическая пара четвертого класса.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается пространственный четырехзвенный кривошипно-ползунный механизм, включающий кривошип, шатун и ползун, при этом кривошип, образующий вращательную кинематическую пару со стойкой, снабжен сквозным криволинейным пазом, а шатун, входящий в сферическую кинематическую пару с ползуном, снабжен эллиптическим цилиндром, при этом сквозной криволинейный паз и эллиптический цилиндр образуют между собой двухподвижную кинематическую пару.

Схема предлагаемого механизма показана на чертеже.

Механизм состоит из неподвижного звена - стойки 1, относительно которой рассматривается движение, и трех подвижных звеньев: кривошипа 2, шатуна 3, и ползуна 4. Кривошип 2, образующий со стойкой 1 вращательную кинематическую пару пятого класса (p₅), снабжен сквозным криволинейным пазом 5, а шатун 3, входящий в сферическую кинематическую пару (p₃) с ползуном 4, снабжен эллиптическим цилиндром 6, при этом сквозной криволинейный паз 5 и эллиптический цилиндр 6 образуют между собой двухподвижную кинематическую пару (p₄). Ползун 4, в свою очередь, входит со стойкой 1 в одноподвижную поступательную кинематическую пару пятого класса (p₅).

Известно, что подвижность пространственных механизмов определяется формулой Малышева А.П. [1, стр.67, формула (2.8.)], имеющей вид:

W=6n-5p₅-4р₄-3p₃-2p₂-p₁,

где W - подвижность механизма,

n - число подвижных звеньев,

р₅ р₄ р₃ р₂ p₁ - числа КП пятого, четвертого, третьего, второго и первого классов соответственно.

В предлагаемом четырехзвеннике, где три подвижных звена (n=3), две пары пятого класса (p₅=2), одна пара четвертого класса (p₄=1) и одна пара третьего класса (р₃=1), получаем

W=6·3-5·2-4·1-3·1=1,

таким образом, если задать движение кривошипу 1, все остальные звенья будут двигаться вполне определенно.

Работает механизм следующим образом: при воздействии на кривошип 2 он начнет вращаться в определенной плоскости. При вращении кривошип 2, перемещаясь по окружности, воздействует сквозным криволинейным пазом 5 на эллиптический цилиндр 6, приводя в движение шатун 3, который, в свою очередь, начинает воздействовать через сферическую кинематическую пару (p₃) на ползун 4, заставляя его двигаться поступательно по прямой. Все точки шатуна 3 описывают сложные пространственные кривые, которые могут быть использованы для различных целей, например для воспроизведения пространственных кривых или обеспечения движения различных инструментов.

Использованные источники

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов. Изд-во «Наука», 1965.

2. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. Изд-во «Наука», 1990.

Пространственный четырехзвенный кривошипно-ползунный механизм, включающий кривошип, шатун и ползун, отличающийся тем, что кривошип, образующий вращательную кинематическую пару со стойкой, снабжен сквозным криволинейным пазом, а шатун, входящий в сферическую кинематическую пару с ползуном, снабжен эллиптическим цилиндром, при этом сквозной криволинейный паз и эллиптический цилиндр образуют между собой двухподвижную кинематическую пару.