рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное

Формула изобретения

Рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, состоящее из возвратно-поступательного и вращательного движений, содержащий входной вал, кривошипно-шатунный механизм и связанную с ним планетарную зубчатую передачу, имеющую водило и два конических колеса, первое из которых, выполненное в виде вала-шестерни, установлено коаксиально на валу водила, а второе посредством механизма свободного хода - на валу кривошипа, в свою очередь установленного в подшипниках водила, и привод, отличающийся тем, что он снабжен управляемой муфтой для переключения валов водила и первого конического колеса, а также электромагнитным стопором, взаимодействующим с первым коническим колесом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах где требуется преобразование вращательного движения во вращательно-возвратно-поступательное с возможностью выделения из сложного движения его составляющих.

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 с цилиндром ведущий вал, кривошипно-шатунный механизм, шатун которого связан с ползуном, и взаимодействующую с кривошипно-шатунным механизмом коническую планетарную передачу, включающую жестко связанное с ведущим валом водило, в котором размещен кривошипный вал, концентричное ведущему валу и жестко связанное с корпусом центральное колесо и размещенный с возможностью вращения на одном конце кривошипного вала сателлит, шатун выполнен в виде вилки и жестко связан с ползуном, 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 в нем с возможностью вращательного и возвратно-поступательного движений размещен дополнительный ползун, жестко закрепленный на вилке соосно и противоположно основному [1].

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, содержащее 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, ползун, установленный в полости водила, и шатун, шарнирно связанный одним концом с кривошипом, а другим с ползуном, в корпусе выполнена кольцевая проточка, соосная с осью вращения водила, механизм снабжен коромыслом, вал которого перпендикулярен оси вращения водила и установлен в кольцевой проточке с возможностью кругового движения, дополнительным шатуном, шарнирно связанным одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, ведомым валом, установленным в корпусе соосно с водилом, и конической зубчатой передачей, ведущее колесо которой связано с валом коромысла, а ведомое колесо закреплено на ведомом валу, ведущее колесо конической зубчатой передачи связано с валом коромысла через муфту свободного хода [2].

Однако известные устройства не позволяют осуществлять простые движения, составляющие сложное движение.

Цель изобретения - расширение кинематических возможностей устройства за счет осуществления дополнительных самостоятельных возвратно-поступательного и вращательного движений.

Для этого рычажно-зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в сложное, состоящее из возвратно-поступательного и вращательного движений, содержит входной вал, кривошипно-шатунный механизм и связанную с ним планетарную зубчатую передачу, имеющую водило и два конических колеса, первое из которых, выполненное в виде вала-шестерни, установлено коаксиально на валу водила, а второе посредством механизма свободного хода - на валу кривошипа, в свою очередь, установленного в подшипниках водила, и привод, механизм снабжен управляемой муфтой для переключения валов водила и первого конического колеса, а также электромагнитным стопором, взаимодействующим с первым коническим колесом.

Такое выполнение механизма расширяет его кинетические возможности.

На фиг. 1 изображен предлагаемый рычажно-зубчатый механизм, продольное сечение; на фиг. 2 - узел сочленения входного вала с валами водила и первого конического колеса, продольное сечение.

Рычажно-зубчатый механизм содержит размещенные в корпусе 1 кривошип 2, шарнирно связанный с ним шатун 3, шарнирно связанный с шатуном 3 ползун 4, водило 5 и планетарную передачу в виде двух конических зубчатых колес 6 и 7. Колесо 6 посредством удлиненной ступицы установлено коаксиально на валу водила 5, а колесо 7 посредством механизма 8 свободного хода - на валу кривошипа 2. Входной вал 9 расположен соосно с валом водила 5. Механизм снабжен управляемой муфтой 10 (например, электромагнитной) и стопором 11 (например, электромагнитным), взаимодействующим с коническим колесом 6. Управляемая муфта 10, механизм 8 свободного хода и стопор 11 составляют вместе механизм для селективного выбора вида движения.

Рычажно-зубчатый механизм может работать в трех режимах.

Режим возвратно-поступательного движения.

Для работы в этом режиме отключают управляющую муфту 10. При этом ее якорь 12 под действием упругого элемента 13 перемещается в крайнее левое положение (на шлицевой участок а-б и входит в торцовое зубчатое зацепление с валом колеса 6 одновременно расцепляясь с валом водила 5. При вращении входного вала 9, например, по часовой стрелке, включается механизм 8 свободного хода, который передает вращение от колеса 6 кривошипу 2. Последний начинает вращаться вокруг оси Y-Y, что влечет за собой возвратно-поступательное движение ползуна 4.

Сложное движение достигается и при отключенном стопоре 11. Кольцо 6 при этом начнет вращаться вокруг оси X-X, но с угловой скоростью, отличной от угловой скорости водила 5. Угловая скорость кривошипа 2 вокруг оси Y-Y также изменится, что повлечет за собой и изменение скорости возвратно-поступательного движения ползуна 4. Таким образом, наличие в механизме стопора 11 позволяет получить две различные скорости возвратно-поступательного движения ползуна 4.

Режим вращательного движения.

Привод (не показан) включают в противоположном направлении (против часовой стрелки). Механизм 8 свободного хода при этом не включается. Поэтому кривошип 2 не вращается вокруг оси Y-Y, а ползун 4 не получает возвратно-поступательного движения. Далее, включают управляемую муфту 10 и входной вал 9 через якорь 12 этой муфты связывается с валом водила 5 (якорь 12 располагается на шлицевом участке б-в, фиг. 2). При включении привода вращение от входного вала 9 через водило 5 и кривошипно-шатунный механизм 2-3 передается ползуну 4. В этом режиме механизм работает как редуктор с передаточным отношением, равном единице (i = 1).

Режим сложного движения.

Включают управляемую муфту 10. При этом ее якорь 12 занимает крайне правое положение, сжимая упругий элемент (например, пружину) 13, расцепляется с валом зубчатого колеса 6 и входи в шлицевое соединение с валом водила 5 (якорь 12 управляемой муфты 10 находится на шлицевой участке б-в). Одновременно включают стопор 11, который стопорит коническое колесо 6. При включении привода в направлении по часовой стрелке вращение от входного вала 9 через якорь 12 управляемой муфты 10 передается водилу 5, далее кривошипу 2 и через шатун 3 ползуну 4. Вся перечисленная кинематическая цепь будет совершать вращение вокруг оси X-X. При этом включается механизм 8 свободного хода, колесо 7 будет обегать неподвижное колесо 6, благодаря чему кривошипу 2 сообщается еще и вращение вокруг оси Y-Y, а это, в свою очередь, вызывает возвратно-поступательное движение ползуна 4. В результате ползун 4 будет совершать сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и вращательного движений.

В этом режиме, в зависимости от того, включен или не включен стопор 11, ползун 4 будет также иметь две скорости возвратно-поступательного движения.

Таким образом, данный механизм позволяет в любой последовательности осуществлять три вида движения: сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и вращательного движений, и два простых движения - возвратно-поступательное и вращательное. При этом возвратно-поступательное движение в обоих случаях может иметь две скорости движения.