Пространственно-геликоидный механизм

Задачей изобретения является создание такого механизма, в котором движение могло бы задаваться независимо двум звеньям, то есть механизма, имеющего две степени свободы. Пространственно-геликоидный механизм включает кривошип, шатун, выполненный в виде винта, гайку с режущим инструментом и коромысло, имеющее подвижную опору, приводимую в движение подачей жидкости в поршневую или штоковую полость гидроцилиндра. 1 илл.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена.

Известен плоский четырехзвенный механизм [1, стр.88, рис.156], включающий в свой состав кривошип, шатун и коромысло. Недостатком такого механизма является невозможность воспроизведения пространственного движения, так как механизм выполнен плоским.

Наиболее близким к предлагаемому является механизм для воспроизведения пространственных кривых [2]. В этом механизме все звенья соединяются между собой кинематическими парами только пятого класса. Кривошип образует со стойкой вращательную пару, шатун с кривошипом входит во вращательную пару, гайка образует с шатуном винтовую пару, коромысло соединяется с гайкой через вращательную пару и со стойкой также через вращательную пару. Таким образом, в механизме используется 4 подвижных звена (n=4) и 5 кинематических пар пятого класса (p₅=5). Подвижность механизма определится по формуле для механизмов второго семейства [1, стр.87]

W=4n-3p ₅=4·4-3·5=16-15=1.

Механизм для воспроизведения пространственных кривых принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостатком прототипа является невозможность задания движения двум звеньям, так как механизм имеет одну степень свободы (W=1).

Задачей изобретения является создание такого механизма, в котором движение могло бы задаваться двум звеньям, то есть механизма, имеющего две степени свободы (W=2).

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается пространственно-геликоидный механизм, включающий в свой состав кривошип; шатун, выполненный в виде винта, входящий в винтовую кинематическую пару с выходным звеном (гайкой) и во вращательную пару с кривошипом; выходное звено с режущим инструментом, входящее во вращательную кинематическую пару с коромыслом, опора которого выполнена подвижной, состоящей из штока и поршня, и входящей в поступательную кинематическую пару с гидроцилиндром, установленным на стойке механизма, при этом движение в механизме задается кривошипу и опоре коромысла, приводимой в движение подачей жидкости в поршневую или штоковую полость, причем оба задаваемых движения могут быть направлены как в одном, так и в противоположном направлении друг относительно друга.

На чертеже показан пространственно-геликоидный механизм. Механизм состоит из кривошипа 1, шатуна 2, выполненного в виде винта, гайки 3 (выходное звено) с режущим инструментом R, установленным на гайке, и коромысла 4. Кривошип 1 входит со стойкой O₁ во вращательную кинематическую пару пятого класса p₅ шатун 2 входит с кривошипом 1 также во вращательную кинематическую пару пятого класса p₅, гайка 3 образует с винтовым шатуном 2 винтовую кинематическую пару p₅ и с коромыслом 4 вращательную кинематическую пару пятого класса p₅ . Опора 5-6 коромысла 4 выполняется подвижной, поступательно движущейся и состоящей из штока 5 и поршня 6, образующих единое звено, приводимое в движение подачей жидкости через отверстие а в штоковую полость А или через отверстие b в поршневую полость В, при этом ползун образует с гидроцилиндром 7, выполненным на стойке О₂, поступательную кинематическую пару p ₅. Всего подвижных звеньев в механизме 5 (n=5), а кинематических пар пятого класса 6 (р₅=6). Введя значения для n и р₅ в формулу подвижности [1, стр.87], получим

W=4n-3p₅=4·5-3·6=20-18=2.

Полученный результат доказывает, что механизм имеет две степени свободы и движение в нем задается двум звеньям.

Работает механизм следующим образом. Задавая независимо движение кривошипу 1 и опоре 5-6 коромысла 4 подачей жидкости через отверстие а в штоковую полость А или через отверстие b в поршневую полость В гидроцилиндра 7, шатун 2 начнет вкручиваться в гайку 3, приводя ее в движение, при этом длина шатуна начнет изменяться, а обрабатывающий элемент R будет двигаться по сложной геликоидальной траектории, обрабатывая сложную внутреннюю поверхность деталей машин.

Использованные источники

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

2. RU 2309051, кл. B43L 11/00. Механизм для воспроизведения пространственных кривых. - Опубл. в Б.И., 2007. - 30.

Пространственно-геликоидный механизм, включающий в себя кривошип, шатун, выполненный в виде винта, гайку и коромысло, отличающийся тем, что на гайке установлен режущий инструмент, а механизм снабжен гидроцилиндром, шток которого является опорой коромысла.