рычажный механизм с гибкими связями

Формула изобретения

Рычажный механизм с гибкими связями, включающий кривошип, коромысло и гибкие нити, отличающийся тем, что кривошип и коромысло снабжены роликами и связаны между собой двумя гибкими замкнутыми нитями через ролики с возможностью при повороте кривошипа по часовой стрелке передачи движения коромыслу через одну гибкую нить, а при повороте кривошипа против часовой стрелки - передачи движения коромыслу через другую гибкую нить, при этом дистанция между роликами, связанными гибкой нитью, остается неизменной, а ролики выполнены в виде плоских эллиптических тел с отношением осей эллипса от 1,0 до 2,0 и оси вращения роликов относительно кривошипа и коромысла выполнены в одном из фокусов эллиптических роликов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам с гибкими связями. Такие механизмы имеют широкое применение в виде ременных передач, ленточных транспортеров, в сельскохозяйственной технике.

Известны конструкции рычажных механизмов с гибкими связями вместо жестких звеньев, например известен механизм [1, стр. 251, рис.12, 1], в котором движение от одного рычага, выполненного в виде шкива, передается другому рычагу, также выполненному в виде шкива, через бесконечную (замкнутую) гибкую связь в виде нити или ремня. В этом механизме вращение ведущего шкива за счет трения между нитью и шкивом передается второму ведомому шкиву. Ремень при этом остается неподвижным в том отношении, что неподвижным является его центр масс.

Существенным недостатком такого механизма является зависимость его работы от коэффициентов трения между шкивами и гибкой связью. При малом коэффициенте трения возможно проскальзывание связи относительно шкивов, что может приводить к отсутствию движения на ведомом шкиве.

Наиболее близким к заявляемому может быть отнесен кривошипно-коромысловый механизм [2], в котором жесткий шатун заменен на гибкие связи в виде нитей конечной длины, соединенных соответственно с кривошипом и коромыслом без возможных относительных их смещений.

Задавая движение кривошипу, связанному двумя нитями с коромыслом, можно получать гарантированное движение коромысла независимо от направления вращения кривошипа. При этом гибкие связи - нити оказываются подвижными, они получают сложное плоскопараллельное движение.

Недостатком такого механизма является низкая прочность и надежность мест крепления нити к кривошипу и коромыслу. Дело в том, что при присоединении нити (заклепками, болтами, клеем) к жесткому звену, нить относительно звена получит обязательные перегибы в месте крепления на углы, достигающие полного относительного оборота, что неизбежно будет приводить к разрушению связей, порыву нитей.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно повышение прочности и надежности рычажного механизма.

Сущность изобретения заключается в том, что в рычажном механизме с гибкими связями, включающем кривошип, коромысло и гибкие нити, кривошип и коромысло снабжены дополнительными роликами, гибкие подвижные нити выполнены бесконечными (замкнутыми), а ролики - выполненными в виде плоских эллиптических тел с отношением осей эллипса от 1,0 до 2, при этом оси вращения роликов относительно кривошипа и коромысла выполняются в одном из фокусов эллиптических роликов.

Предлагаемый механизм показан на чертежах, где на фиг.1 показан общий вид механизма, на фиг.2 - вид сбоку, на фиг.3 - дополнительный ролик.

Механизм состоит из ведущего звена - кривошипа 1, ведомого звена - коромысла 2, дополнительных роликов 3, 4, 5, 6 и бесконечных (замкнутых) нитей 7 и 8. Плоский эллиптический дополнительный ролик (фиг.3) выполнен по эллипсу [3, стр. 201, рис.2, 79] с осями 2а и 2в, имеет два фокуса F₁ и F₂. Отношение осей эллипса есть . Лишь в случае, когда , фокусы F₁ и F₂ совмещаются, и эллипс превращается в окружность. При значениях у эллипса всегда существует два фокуса. Ось вращения ролика O₁ в выполняется в одном из фокусов эллипса F₂.

Работает механизм следующим образом.

При повороте кривошипа 1, например, по часовой стрелке он через ролик 4 потянет за собой нить 8, которая через ролик 6 заставит двигаться коромысло 2. При этом дистанция между роликами 3 и 5 останется неизменной, и нить 7 будет двигаться совместно с роликами 3 и 5. При изменении направления движения против часовой стрелки кривошип 1 через ролик 3 и гибкую нить 7 потянет коромысло 2. При этом нить 8 будет двигаться совместно с роликами 4 и 6. Обе нити и 7, и 8 не будут иметь мест изгиба, что приведет к их высокой прочности и надежности. При установлении нитей на ролики последние сориентируются относительно нити кривошипа и коромысла так, что их большие радиусы будут направлены друг к другу При этом натянутая нить не позволит роликам провернуться относительно их осей, что обеспечит вполне определенное движение роликов относительно кривошипа и коромысла, т.е. ролики и нити будут двигаться в плоскости поступательно, не имея относительного вращения вокруг оси, совпадающей с осями ролика, что ликвидирует относительное движение и трение между нитью и роликами.

Источники информации

1. М.Н.Иванов. Детали машин. М.: Высшая школа, 1998.

2. А.с. 744171. И.С.Бобович, В.М.Костюченко и О.Курмангалиев. Рычажный механизм для передачи и (или) преобразования движения из одного вида в другой. Бюллетень открытий и изобретений № 24, 1980 г.

3. И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев. Справочник по математике. Для инженеров и учащихся ВТУЗов. Издание тринадцатое, Москва, Наука, 1986 г.