Устройство для передачи и преобразования движения – Раздел 3. Механизмы передач и преобразование движения. Разновидности, устройство, назначение.

alexxlab | 28.05.2020 | 0 | Разное

Устройство для передачи и преобразования вращательного движения

 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в составе приводов общего назначения. Целью изобретения является повышение точности, жесткости и нагрузочной способности. Указанная цель достигается за счет того, что при вращении входного вала 2 нагрузка одновременно передается через волновую и кривошипно-планетарную передачу на выходной вал 9. При этом генератор 3 волн своей внутренней поверхностью деформирует гибкое колесо 6, а наружной поверхностью с зубчатым венцом 4 взаимодействует с центральным колесом 5, связанным совместно с жестким колесом 8 с выходным валом 9. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 F 16 Н 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕОЮЗЩ

" 1ИЫ .- АВИВ

Fvibi;g (21) 4392794/25-28 (22} 18,03,88 (46) 07.06.90. Бюл. М 21 (72) Ю, В. Костиков, С.А. Михайловский, И.В.Никитин, В.Б,Тарабарин и Ф.И.Фурсяк (53) 621.833.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1089326, кл. F 16 Н 1/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в составе при. 5U 1569467 А1 водов общего назначения. Целью изобретения является повышение точности, жесткости и нагрузочкой способности, Указанная цель достигается за счет того, что при вращении входного вала 2 нагрузка одновременно передается через волновую и кривошипно-планетарную передачу нв выходной вал 9. При зтом генератор 3 волн своей внутренней поверхностью деформирует гибкое колесо 6, а наружной поверхностью с зубчатым венцом 4 взаимодействует с центральным колесом 5, связанным совместно с жестким колесом 8 с выходным валом 9. 1 ил, 1569467

Составитель С, Котельников

Редактор Н,Рогулич Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 1432 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 г

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в составе . приводов общего назначения, Целью-изобретения является повышение точности, жесткости и нагруэочной способности устройства для передачи и преобразования вращательного движения эа счет распределения нагрузки на несколько потоков с последующим их суммировани8м на выходном валу.

На чертеже изображено устройство,, продольный разрез.

Устройство для передачи и преобразования вращательного движения содержит корпус 1, внутри которого размещаются волновая и кривошипно-планетарная передачи, один или несколько кривошипных входных валов 2 с эксцентриковыми шейками для размещения на них генератора 3 волн наружного деформирования, выполненного в виде нескольких колец (в зависимости от числа волн деформации в волновой передаче) с зубчатым венцом 4 на наружной поверхности каждого кольца для взаимодействия с имеющим внутренние зубья центральным колесом 5 кривошипно-планетарной передачи, Т.е. генератор 3 волн является сателлитом"последней. Гибкое колесо 6 волновой передачи связано с корпусом 1 через муфту 7, а ее жесткое колесо

8 связано совместно с центральным колесом 5 кривошипно-планетарной передачи с выходным валом 9 устройства. При этом параметры волновой и кривошипно-планетарной передач выбираются из условия равенства их передаточных отношений и межцентровых расстоя ний.

Устройство работает следующим образом, Вращение одного (или нескольких) входных валов 2 приводит кольца генератора 3 волн в поступательное. движение по круговой траектории. При этом зубья генератора 3 волн перекатываются по зубчатому венцу центрального колеса 5 и приводят его

5 во вращение, Одновременно внутренними поверхностями кольца деформируют гибкое колесо 6, которое вращает жесткое колесо

8, а последнее совместно с центральным колесом 5 передает вращение на выходной

10 вал 9.

Одновременная передача движения через волновую и кривошипно-планетарную передачи за счет перераспределения нагрузок между зонами зацепления увеличивает

15 нагруэочную способность устройства, повышает его жесткость и точность.

Формула изобретения

Устройство для передачи и преобразования вращательного движения, содер>ка20 щее корпус, волновую передачу с генератором волн наружного деформирования, выполненного в виде колец, и входной и выходной валы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, жестко25 сти и нагруэочной способности за счет распределения нагрузки на несколько потоков с последующим их суммированием на выходном валу, устройство снабжено кривошипно-планетарной передачей, входной вал

30 выполнен в виде кривошипа и связан с генератором волн, на наружной поверхности каждого кольца последнего выполнен зубчатый венец для взаимодействия с внутренним зубчатым венцом центрального колеса

35 кривошипно-планетарной передачи, гибкое колесо волновой передачи связано с корпусом, жесткое — с выходным валом и центральным колесом. кривошипно-планетарной передачи, а передаточные отношения и

40 межцентровые расстояния волновой и кривошипно-планетарной передач равны.

  

findpatent.ru

Механизмы преобразования вращательного движения

Наиболее распространенными механизмами преобразования вращательного движения в прямолинейное являются знакомые нам по рис. 1 кривошипно-шатунный и по рис. 7, д — реечный, а также винтовой, эксцентриковый, кулисный, храповой и другие механизмы.

Винтовые механизмы

Винтовые механизмы широко применяются в самых разнообразных машинах для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, поступательного во вращательное. Особенно часто

винтовые механизмы применяются в станках для осуществления прямолинейного вспомогательного (подача) или установочного (подвод, отвод, зажатие) движения таких сборочных единиц, как столы, суппорты, каретки, шпиндельные бабки, головки и т. д.
Винты, применяемые в этих механизмах, называются ходовыми. Часто также винтовой механизм служит для подъема грузов или вообще для передачи усилий. Примером такого применения винтового механизма является использование его в домкратах, винтовых стяжках и т. д. В этом случае винты будут называться грузовыми. Грузовые винты обычно работают с незначительными скоростями, но с большими усилиями по сравнению с ходовыми винтами.

Основными деталями винтового механизма являются винт и гайка.

Обычно в винтовых механизмах (передачах винт—гайка) движение передается от винта к гайке, т. е. вращательное движение винта преобразуется в поступательное движение гайки, например механизм поперечного перемещения суппорта токарного станка. Встречаются конструкции, когда движение передается от гайки к винту, и винтовые передачи, в которых вращение винта преобразуется в поступательное того же винта, при закрепленной неподвижно гайке. Примером такого механизма может служить

винтовая передача верхней части стола (рис. 9, а) фрезерного станка. При вращении рукояткой 6 винта 1 в гайке 2, закрепленной винтом 3 в салазках 4 стола ,5, винт 1 начинает двигаться поступательно. Вместе с ним движется по направляющим салазок стол 5.

Эксцентриковые и кулачковые механизмы

Схема эксцентрикового механизма показана на рис. 9, б. Эксцентрик представляет собой круглый диск, ось которого смещена относительно оси вращения вала, несущего диск. Когда вал 2 вращается эксцентрик 1 воздействует на ролик 3, перемещая его и связанный с ним стержень 4 вверх. Вниз ролик возвращается пружиной 5. Таким образом, вращательное движение вала 2 преобразуется эксцентриковым механизмом в поступательное движение стержня 4.

Кулачковые механизмы широко применяются в станках-автоматах и других машинах для осуществления автоматического цикла работы. Эти механизмы могут быть с дисковым цилиндрическим и торцовым кулачками. Показанный на рис. 9, в механизм представляет собой кулачок 1 с канавкой 2 сложной формы на торце, в кoторую помещен ролик 3, соединенный с ползуном 4 посредством стержня 5. В результате вращения кулачка 1 (на разных его участках) ползун 4 получает разную скорость прямолинейного возвратно-поступательного движения.

Кулисный механизм

На рис. 9, г представлена схема кулисного механизма, широко применяемого, например, в поперечно-строгальных и долбежных станках. С ползуном 1, на котором закреплен суппорт с режущим инструментом , шарнирно связана при помощи серьги 2 качающаяся влево и вправо деталь 4, называемая кулисой. Внизу кулиса соединена посредством шарнирного соединения 6, причем своим нижним концом она поворачивается около этой оси во время качаний.

Качания кулисы происходят в результате поступательно-возвратных перемещений в ее пазу детали 5, называемой кулисным камнем и получающей движение от зубчатого колеса 3, с которым она соединена. Зубчатому колесу 3, называемому кулисной шестерней, вращение передается колесом, закрепленным на ведущем валу. Скорость вращательного движения кулисного колеса регулируется коробкой скоростей, связанной с электродвигателем.

Длина хода ползуна зависит от того, в каком виде установлен на кулисной шестерне кулисный камень. Чем дальше от центра шестерни расположен кулисный камень, тем больше окружность, которую он описывает при вращении шестерни, и, следовательно, тем больше угол качания кулисы и длиннее ход ползуна. И наоборот, чем ближе к центру колеса установлен кулисный камень, тем меньше все перечисленные движения.

Храповые механизмы

Храповые механизмы позволяют в широком диапазоне изменять величину периодических перемещений рабочих органов машин. Типы и область применения храповых механизмов разнообразны.

Храповой механизм (рис. 10) состоит из четырех основных звеньев: стойки 1, храповика (зубчатого колеса) 4, рычага 2 и детали 3 с выступом, которая носит название собачки. Храповик со скошенными в одну сторону зубьями насажен на ведомый вал механизма. На одной оси с валом шарнирно закреплен рычаг 2, поворачивающийся (качающейся) под действием приводной штанги 6. На рычаге также шарнирно укреплена собачка, выступ которой имеет форму, соответствующую впадине между зубьями храповика.

Во время работы храпового механизма приходит в движение рычаг 2, Когда он движется вправо, собачка свободно скользит по закругленной части зуба храповика, затем она под действием своей силы тяжести или специальной пружины заскакивает во впадину и, упираясь в следующий зуб, толкает его вперед. В результате этого храповик, а с ним и ведомый вал поворачиваются. Обратный поворот храповика с ведомым валом при холостом ходе рычага с собачкой 3 предотвращается стопорной собачкой 5, шарнирно закрепленной на неподвижной оси и прижатой к храповику пружиной.

Описанный механизм преобразует качательное движение рычага в прерывисто-вращательное движение ведомого вала.

Загрузка...

chiefengineer.ru

МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ. ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО

Раздел 3. Основы техники, технологий и проектирования

Тема 3.1. Механизмы и машины. Сверлильный станок

§ 16. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ. ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО

1. Какая передача применяется в велосипеде?

2. Как называется деталь, передающая движение?

3. Как называется деталь, воспринимающая движение?

Из предыдущего параграфа тебе уже известно, что механизмы предназначены для передачи и преобразования движения. Все механизмы состоят из деталей.

Детали делятся на несколько видов.

Крепежные (винты, гайки,

болты и т. п.) предназначены для соединения частей механизма.

Валы применяют для передачи движения закрепленным на них деталям (шкивам, зубчатым колесам, звездочкам и т. п.).

Оси выполняют функции поддержания деталей, вращающихся на них.

Опоры, (подшипники) – это детали, предназначенные для поддерживания валов.

Детали механизмов, передающие движение, называются ведущими, а детали, воспринимающие это движение, – ведомыми. В разнообразных механизмах широко используется вращательное движение. Это движение можно передавать с ведущей детали на ведомую с помощью соединений, которые называются передачами.

Различают

передачи трения (пасовые, фрикционные), передачи со сцеплением (зубчатые, червячные, цепные, винтовые) и другие (табл. 2).

Таблица 2. Механизмы передачи вращательного движения

Рис. 180. Кинематическая схема: 1 – двигатель; 2 – передаточный механизм; 3 – рабочий орган

Составляющие механизма, их связь, в том числе и механизм передачи движения, можно показать с помощью условных обозначений на кинематических схемах.

Кинематическая схема (рис. 180) – это графический документ, на котором с помощью условных обозначений деталей показана последовательность передачи движения от двигателя 1 через передаточный механизм 2 к рабочему органу машины 3 и их взаимосвязь.

На кинематических схемах изображают только те элементы (звенья) машины или механизма, которые участвуют в передаче движения (зубчатые колеса, ходовые винты, валы, шкивы и др.), без соблюдения размеров и пропорций.

Пасовая передача, с помощью которой можно передать вращательное движение на значительное расстояние, состоит из ведущего вала, ведущего шкива, приводного паса, ведомого шкива, ведомого вала. Шкив, закрепленный на валу электродвигателя сверлильного станка, является ведущим, а шкив, соединенный пасом с ведущим шкивом, получает от него вращательное движение и является ведомым. Соответствующие названия имеют и валы, на которых закреплены шкивы.

Ведущие и ведомые элементы пасовой и зубчатой передач всегда находятся в определенной зависимости один от другого. Для количественной оценки изменения скорости вращения, происходящего в передаче, введено понятие передаточного числа (и). Передаточное число пасовой передачи зависит от соотношения диаметров шкивов и выражается формулой:

Где n – частота вращения (количество оборотов в секунду) ведущего вала; n2 – частота вращения (количество оборотов в секунду) ведомого вала.

Ведущее колесо первым в передаче воспринимает движение (от двигателя, другой передачи) и передает его другому – ведомому колесу.

Если и = 1, это значит, что скорость вращения ведущего и ведомого колес одинакова. Если и > 1, то ведущее звено вращается быстрее, чем ведомое. Если и < 1 – скорость вращения ведущего колеса меньше скорости вращения ведомого.

В зубчатых передачах вращательное движение передается с помощью сцепления зубцов ведущего и ведомого колес. Зубчатые передачи не имеют проскальзывания, передают большие скорости и мощности.

Зубчатые передачи нашли широкое применение в автомобильных механизмах, тракторах, станках, механических часах и т. п. В современных машинах используют зубчатые колеса диаметром от нескольких миллиметров (механические часы) до нескольких метров (прокатный стан).

Передаточное число зубчатой передачи также можно определить по количеству зубцов ведущего и ведомого колес по формуле:

Где и – передаточное число; Z2 – число зубцов ведомого колеса; Z1 – число зубцов ведущего колеса (шестерни).

На практике передаточное число определяют подсчетом зубцов каждого колеса.

По форме зубцов различают несколько видов зубчатых колес: прямозубые, косозубые, шевронные (F-образные). Каждое соединение имеет свое условное обозначение (см. табл. 2).

Цепная передача – это механизм для передачи вращательного движения между параллельными валами с помощью двух звездочек и бесконечной цепи.

В самом простом варианте цепная передача (рис. 181) состоит из ведущего звена и ведомого (звездочек), размещенных на соответствующих валах, и цепи в виде замкнутого контура, находящегося в сцеплении со звездочками. По аналогии с пасовыми передачами свободный отрезок цепи, набегающий на ведущую звездочку, называется ведущим звеном, а второй, свободный, – ведомым. За счет сцепления цепи

С зубцами звездочек обеспечивается передаваемость обратного движени

predmety.in.ua

Устройство для передачи и преобразования вращательного движения — патент 1569467

Патент 1569467

Устройство для передачи и преобразования вращательного движения

 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в составе приводов общего назначения. Целью изобретения является повышение точности, жесткости и нагрузочной способности. Указанная цель достигается за счет того, что при вращении входного вала 2 нагрузка одновременно передается через волновую и кривошипно-планетарную передачу на выходной вал 9. При этом генератор 3 волн своей внутренней поверхностью деформирует гибкое колесо 6, а наружной поверхностью с зубчатым венцом 4 взаимодействует с центральным колесом 5, связанным совместно с жестким колесом 8 с выходным валом 9. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 F 16 Н 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕОЮЗЩ

" 1ИЫ .- АВИВ

Fvibi;g (21) 4392794/25-28 (22} 18,03,88 (46) 07.06.90. Бюл. М 21 (72) Ю, В. Костиков, С.А. Михайловский, И.В.Никитин, В.Б,Тарабарин и Ф.И.Фурсяк (53) 621.833.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1089326, кл. F 16 Н 1/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в составе при. 5U 1569467 А1 водов общего назначения. Целью изобретения является повышение точности, жесткости и нагрузочкой способности, Указанная цель достигается за счет того, что при вращении входного вала 2 нагрузка одновременно передается через волновую и кривошипно-планетарную передачу нв выходной вал 9. При зтом генератор 3 волн своей внутренней поверхностью деформирует гибкое колесо 6, а наружной поверхностью с зубчатым венцом 4 взаимодействует с центральным колесом 5, связанным совместно с жестким колесом 8 с выходным валом 9. 1 ил, 1569467

Составитель С, Котельников

Редактор Н,Рогулич Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 1432 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 г

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в составе . приводов общего назначения, Целью-изобретения является повышение точности, жесткости и нагруэочной способности устройства для передачи и преобразования вращательного движения эа счет распределения нагрузки на несколько потоков с последующим их суммировани8м на выходном валу.

На чертеже изображено устройство,, продольный разрез.

Устройство для передачи и преобразования вращательного движения содержит корпус 1, внутри которого размещаются волновая и кривошипно-планетарная передачи, один или несколько кривошипных входных валов 2 с эксцентриковыми шейками для размещения на них генератора 3 волн наружного деформирования, выполненного в виде нескольких колец (в зависимости от числа волн деформации в волновой передаче) с зубчатым венцом 4 на наружной поверхности каждого кольца для взаимодействия с имеющим внутренние зубья центральным колесом 5 кривошипно-планетарной передачи, Т.е. генератор 3 волн является сателлитом"последней. Гибкое колесо 6 волновой передачи связано с корпусом 1 через муфту 7, а ее жесткое колесо

8 связано совместно с центральным колесом 5 кривошипно-планетарной передачи с выходным валом 9 устройства. При этом параметры волновой и кривошипно-планетарной передач выбираются из условия равенства их передаточных отношений и межцентровых расстоя ний.

Устройство работает следующим образом, Вращение одного (или нескольких) входных валов 2 приводит кольца генератора 3 волн в поступательное. движение по круговой траектории. При этом зубья генератора 3 волн перекатываются по зубчатому венцу центрального колеса 5 и приводят его

5 во вращение, Одновременно внутренними поверхностями кольца деформируют гибкое колесо 6, которое вращает жесткое колесо

8, а последнее совместно с центральным колесом 5 передает вращение на выходной

10 вал 9.

Одновременная передача движения через волновую и кривошипно-планетарную передачи за счет перераспределения нагрузок между зонами зацепления увеличивает

15 нагруэочную способность устройства, повышает его жесткость и точность.

Формула изобретения

Устройство для передачи и преобразования вращательного движения, содер>ка20 щее корпус, волновую передачу с генератором волн наружного деформирования, выполненного в виде колец, и входной и выходной валы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, жестко25 сти и нагруэочной способности за счет распределения нагрузки на несколько потоков с последующим их суммированием на выходном валу, устройство снабжено кривошипно-планетарной передачей, входной вал

30 выполнен в виде кривошипа и связан с генератором волн, на наружной поверхности каждого кольца последнего выполнен зубчатый венец для взаимодействия с внутренним зубчатым венцом центрального колеса

35 кривошипно-планетарной передачи, гибкое колесо волновой передачи связано с корпусом, жесткое — с выходным валом и центральным колесом. кривошипно-планетарной передачи, а передаточные отношения и

40 межцентровые расстояния волновой и кривошипно-планетарной передач равны.

  

patentdb.ru

Устройство для преобразования движения

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам, преобразующим вращательное движение в возвратно-поступательное и наоборот, и может быть использовано в различных областях техники.

Известен зубчато-рычажный планетарный механизм с периодически изменяемой скоростью выходного звена (И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике, М., Наука, 1980 г., т.4, стр.153, рис.2316).

Известный механизм содержит водило, вращающееся вокруг неподвижной оси и входящее во вращательные пары с сателлитами, которые движутся по неподвижному зубчатому колесу. На осях сателлитов по другую сторону водила жестко закреплены рычаги, на концах которых вращаются ролики, центры которых описывают траектории в виде эпициклоиды при скольжении роликов в пазах рабочего органа, выполненного в виде диска.

Достаточно сложный механизм предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и имеет ограниченное применение, т.к. не обеспечивает обратного хода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является взятое за прототип устройство для преобразования движения по патенту на полезную модель RU 59181 «Устройство для преобразования движения». Дата подачи 20.06.2006 г., опубликовано 10.12.2006 г.

Устройство по прототипу содержит расположенную на валу торцевую планшайбу с равноудаленными от ее оси рабочими элементами в виде свободно вращающихся рабочих пластин, которые связаны с направляющим цилиндром, установленным с возможностью вращения и эксцентрично относительно оси планшайбы. Причем в направляющем цилиндре имеются торцевые диаметральные пазы, которые выполнены сквозными со стороны планшайбы и заглушенными с противоположного торца цилиндра. Пазы цилиндра предназначены для свободного перемещения в них рабочих пластин и придания им движения по эпициклоиде при вращении планшайбы. Эксцентриситет оси вращения рабочих пластин равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра относительно оси планшайбы.

Недостатки прототипа обусловлены тем, что устройство имеет ограниченное применение и невысокую эффективность, т.к. может работать только на низких давлениях из-за ограниченного количества пластин, которые могут разместиться в диаметральных пазах направляющего цилиндра, и наличия увеличенного плеча пластин, которое влечет за собой кратное увеличение крутящего момента на валу планшайбы. В конструкции существует проблема смазки пластин в направляющих пазах, которая необходима для предотвращения их заклинивания в пазах цилиндра. Поэтому требуются дополнительные средства и уплотнения, усложняющие устройство и снижающие его надежность. Кроме того, достаточно сложно изготовить планшайбу с таким расположением пластин и «подогнать» их под диаметральные пазы направляющего цилиндра для исключения биения. Ввиду невысокой эффективности прототип имеет узкую область практического применения и может быть использован в качестве исполнительных органов загребающих колес, подкачивающих насосов низкого давления, привода гидравлических моторов небольшой мощности, однако неприемлем для машин объемного вытеснения высокого давления.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является создание простого и надежного принципиально нового устройства, обеспечивающего повышение эффективности и расширение области практического применения.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для преобразования движения, включающем размещенную на валу торцевую планшайбу с равноудаленными от ее оси рабочими элементами, установленными с возможностью взаимодействия с торцевыми пазами направляющего цилиндра, установленного с возможностью вращения и эксцентрично относительно оси планшайбы, согласно изобретению рабочие элементы выполнены в виде, по меньшей мере, трех роликов, оси которых размещены под равными углами по окружности, имеющей диаметр, равный двум эксцентриситетам осей планшайбы и цилиндра, которые установлены в корпусе. Причем цилиндр установлен в направляющем пазу корпуса с возможностью вращения относительно него и выполнен полым, имеет внутренние радиально-расположенные пазы, количество которых вдвое превышает количество роликов.

Указанная совокупность признаков при простоте и надежности конструкции обеспечивает ей повышение эффективности и расширение области практического применения по сравнению с прототипом.

Кроме того, на достижение этого же технического результата направлены следующие признаки. Для плавности хода, снижения биения и пульсаций ролики в планшайбе могут быть установлены с возможностью вращения, а их рабочие поверхности, взаимодействующие с пазами цилиндра, выполнены из упругого материала, например полимера, каучука или резины. Для уменьшения крутящего момента устройство может иметь две несущие концы роликов торцевые планшайбы, которые установлены в корпусе оппозитно на коаксиальных валах по обоим торцам направляющего цилиндра, имеющего по всей длине сквозные торцевые пазы.

Вал планшайбы может быть ведущим и ведомым. Устройство позволяет преобразовывать вращательное движение вала планшайбы в возвратно-поступательное движение роликов по пазам направляющего цилиндра и его вращательное движение с двукратно меньшей скоростью, чем скорость вала планшайбы. И наоборот, возвратно-поступательное движение роликов по пазам направляющего цилиндра преобразуется во вращательные движения вала планшайбы и направляющего цилиндра с двукратной разницей их скоростей.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где

Фиг.1 - общий вид устройства в продольном разрезе;

Фиг.2 - то же в поперечном разрезе;

Фиг.3 - траектория движения ролика.

Устройство для преобразования движения имеет корпус 1, в котором эксцентрично с возможностью вращения установлены полый направляющий цилиндр 2 и торцевые планшайбы 3 и 4, расположенные оппозитно друг другу на коаксиальных валах 5 и 6. В планшайбах 3 и 4 с возможностью вращения установлены четыре ролика 7, оси которых расположены под равными углами (90°) по окружности, имеющей диаметр, равный двум эксцентриситетам осей планшайб 3, 4 и цилиндра 2. В направляющем цилиндре 2 выполнены восемь сквозных внутренних радиально-размещенных пазов 8 для свободного перемещения в них роликов 7, имеющих обрезиненную рабочую поверхность.

Работа устройства подтверждается примером конкретного выполнения устройства с двумя торцевыми планшайбами, несущими четыре ролика, и осуществляется следующим образом.

От внешнего привода (не показан) вращение передается на вал 5 с планшайбой 3 и на планшайбу 4 через ролики 7, которые, вращаясь на своих осях, методом внутреннего зацепления вращают направляющий цилиндр 2 и совершают возвратно-поступательное движение в его пазах 8. За два оборота вала 5 цилиндр совершает один оборот, а в постоянном контакте с пазами 8 находятся три ролика 7, поступательное перемещение каждого из которых по пазу цилиндра происходит от точки вхождения ролика в паз, через верхнюю мертвую точку до точки выхода ролика из паза.

Обратное преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное осуществляется при воздействии внешнего привода (не показан) на ролики 7, которые, перемещаясь по пазам 8 направляющего цилиндра 2, приводят во вращение планшайбы 3 и 4 с валом 5 и цилиндр 2 при соотношении их скоростей 2:1.

Траектория движения ролика (фиг.3) выглядит следующим образом.

Точка Р (ролик), вращаясь со скоростью W2 по окружности O2, вписанной в радиус окружности O1, совершает поступательное движение на прямой А10-А11, вращающейся вокруг точки O1, и равномерно сближается и удаляется по ней от точек образующей окружности O1 при вращении. При перемещении по дуге O2 точка Р от точки O1 сближается с окружностью O1 из положения А10-А11 через положение А20-А21 до ВМТ (верхняя мертвая точка). Далее при перемещении от ВМТ точка Р удаляется от точек образующей окружности O1 последовательно через положения В20-В21, В10-В11 до точки O2. Угловая скорость W1 вращения проекций точек прямой А10, А20, В20, В10 на окружности O2 в два раза выше угловой скорости W2 проекций точек А11, А21, В21 и В11.

При использовании устройства преобразования движения, например в машинах объемного вытеснения, зоной сжатия (нагнетания) рабочей среды является зона внутри паза от точки вхождения ролика в паз до верхней мертвой точки ролика в пазе, зоной разрежения (всасывания) - зона внутри паза от верхней мертвой точки ролика в пазе до точки выхода ролика из паза, а зоной холостого хода - зона от точки выхода ролика из паза до точки вхождения ролика в паз. При этом в качестве ротора выступает направляющий цилиндр, а в корпусе устройства выполняются входные и выходные отверстия, сообщающиеся с каналами пазов. В насосах и компрессорах вал планшайбы выполняет функцию ведущего звена, а в гидро/пневмомоторах - ведомого. Применение заявляемого устройства позволит существенно увеличить КПД машин и их рабочий объем при значительном уменьшении габаритов.

Принципиально новая, простая и надежная конструкция устройства преобразования движения, существенно повышающая его эффективность, найдет широкое применение в машиностроении различных отраслей народного хозяйства, позволит сократить материальные и финансовые затраты на изготовление и эксплуатацию.




edrid.ru

Способ и устройство преобразования движения

 

Способ и устройство преобразования движения предназначены для взаимного преобразования равномерного и неравномерного движений и используются в механизмах с переменным передаточным отношением, например двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, насосах и т.п. Преобразование движения осуществляют путем ввода во взаимодействие одного тела с другим поверхностями, часть (части) которых образована цилиндром и/или конусом, имеющих точки с различным удалением от оси вращения. Вращая одно из тел, передают движение другому телу, обеспечивая при этом возможность возвратных перемещений соединенного с ним тела или его части. Данное изобретение позволяет повысить эффективность и надежность устройства, а также уменьшить трудоемкость изготовления. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, к способам и конструкциям преобразования или передачи движения, а также для получения необходимых перемещений в различных устройствах гидравлических, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания (ДВС), насосов, расходомеров различных типов: с качающимися лопастями, поршнями и т.п., в частности в роторных.

Характеристика аналогов Известен способ передачи с целью получения переменного передаточного отношения [1], заключающийся в применении некруглых зубчатых колес. Известна конструкция механизма с переменным передаточным отношением [1], содержащая два некруглых цилиндрических зубчатых колеса, взаимодействующих между собой. Недостатком известного эффекта и конструкций является применение сложных в изготовлении зубчатых колес. Прототип Известно устройство преобразования движения [2], содержащее соединение, как минимум, двух тел. Критика прототипа Недостатком известной конструкции является то, что передаточное отношение изменяется ступенчато, а также изготовление секторных колес, по сравнению с обычными круглыми колесами, является более трудоемким. Недостатком является и то, что невозможно использование колес такой формы в цепных, ременных и иных передачах. Цель изобретения Целью изобретения является повышение эффективности и надежности передач, а также уменьшение трудоемкости изготовления. Повышение эффективности заключается в возможности применения колес различных друг от друга размеров, в том числе диаметров, что позволит повышать или понижать передаточное отношение. Возможность передачи движения на большое расстояние посредством цепной, ременной или другой передачи так же повысит эффективность. Повышение надежности будет обеспечиваться отсутствием скачкообразного изменения передаточного отношения, что исключит перегрузку механизма. Сущность изобретения Способ преобразования движения, заключается в том, что круглое тело (шестерню, звездочку, шкив и т.п.) закрепляют на валу эксцентрично и вводят во взаимодействие с другим телом. Взаимодействие может осуществляться как непосредственно, например шестерня с шестерней, так и через промежуточный элемент или элементы, например звездочка со звездочкой в цепной передаче через цепь. К примеру, при вращении эксцентрично насаженной на вал шестерни ее различные точки радиальной поверхности будут описывать траектории в форме окружностей различных диаметров, соответствующих удалению данных точек от оси или точки вращения данной шестерни. Если соединить с этой поверхностью другую шестерню и обеспечить постоянное их взаимодействие, при этом создав условия для возвратного (поступательного, качательного, поворотного) движения этой шестерни, то эксцентричная шестерня, набегая на вторую, будет отодвигать ее от своего центра вращения, а затем, сбегая, придвигать ее к нему. Этим самым второй шестерне будет передаваться движение, без разрыва потока мощности, с различных мест первой шестерни, которые имеют различное удаление от оси вращения последней. В итоге, на вторую шестерню будет передаваться движение с мест, имеющих разные радиусы вращения относительно оси на которой закреплена первая шестерня. Получая движение с тех точек первой шестерни, которые проходят различный путь (длину) за один ее оборот, вторая шестерня будет вращаться то быстрее, то медленнее, пропорционально тому пути, который проходит точка первой шестерни, с которой взаимодействует на данный момент вторая шестерня. В конечном итоге, при равномерном вращении эксцентричной шестерни другая взаимодействующая с ней будет вращаться неравномерно и наоборот, если равномерно вращать вторую шестерню, то неравномерно будет вращаться эксцентрично закрепленная. Шестерня, шкив, звездочка или другое тело могут иметь соосные поверхности (делительная, поверхность вершин, поверхность впадин, радиальная и др.), отличающиеся или неотличающиеся от поверхности круговой фигуры (цилиндра, конуса и др.). Если необходимо получить движение с определенным законом изменения скорости движения, то можно применить один некруглый и один круглый элемент. Некруглая шестерня может иметь соосные поверхности, отличающиеся от поверхности кругового цилиндра, которые могут быть выполнены в виде поверхностей, образующей которых может являться эллипс или фигура иной формы, с помощью которой будет достигаться необходимый закон движения. Применяя различные диаметры эксцентрично и неэксцентрично закрепленных колес, возможно получение понижения или повышения передаточного отношения с одновременным изменением закона движения. В сущности данная конструкция может быть выполнена в виде кривошипно-зубчатого, кривошипно-цепного или кривошипно-ременного механизма. В итоге, применяя круглое колесо со смещенным центром (осью) вращения или точкой поворота, различные части его рабочей части (поверхности) будут проходить относительно неподвижной точки с различной скоростью, при этом то удаляясь от нее, то приближаясь к ней. Если с эксцентрично закрепленным колесом (шестерней) ввести во взаимодействие (в зацепление) другое тело (шестерню), обеспечивая постоянную их связь и дав возможность возвратного (возвратно-поступательного, качательного) движения присоединенной шестерни, то последняя будет вращаться с переменной скоростью, в то время как эксцентричная шестерня будет иметь постоянную скорость. Передача может осуществляться как с повышением, так и с понижением передаточного числа, т.е. колеса могут иметь разные размеры. С целью изменения эксцентриситета какого-либо колеса в нужный момент, его выполняют охватывающим эксцентрик, поворачивая который изменяют эксцентриситет. На фиг. 1 представлено устройство преобразования движения. На фиг. 2 изображен боковой вид устройства. Описание конструкции в статическом состоянии Устройство преобразования движения состоит из колеса 1, эксцентрично закрепленного на валу 2, и взаимодействующей с ним шестерни 3. Шестерня 4 жестко закреплена на одном валу 5 с шестерней 3. Вал 5 с шестернями 3, 4 взаимодействует через подшипник 6 с выступом 7 диска 8, который закреплен через подшипник 9 на колесе 1. В тоже время вал 5 соединен через подшипники 10, 11 звеном 12 с валом 13, на котором закреплена шестерня 14. Работа конструкции При равномерном вращении колеса 1 постоянно взаимодействующая с ним шестерня 3 будет вращаться неравномерно, с плавно изменяющейся скоростью, совершая при этом возвратные движения. Находящаяся на одном валу 5 шестерня 4 будет передавать неравномерное движение шестерне 14. Преимущества изобретения Применение данного способа и устройства позволит преобразовывать равномерное движение в неравномерное или наоборот, путем применения обыкновенных круглых колес, шестерен и других деталей, несложных в изготовлении, а также избежать перегрузок механизма, что повысит его надежность. Повышение эффективности работы будет достигаться возможностью передачи движения на большие расстояния путем применения цепной или ременной передачи, а также возможностью повышения или понижения передаточного отношения передачи. Используемая литература: 1. Крайнев А.Ф. "Словарь-справочник по механизмам". М., Машиностроение, 1987, с. 238. 2. Артоболевский И. И. "Механизмы в современной технике", том. 3, М., "Наука", 1973, с. 145, фиг. 166.


Формула изобретения

1. Способ преобразования движения, заключающийся в преобразовании равномерного и/или неравномерного движений путем взаимодействия двух или более тел, отличающийся тем, что по меньшей мере одно из тел вводят во взаимодействие с другим (другими) поверхностью (поверхностями), часть (части) которой образована с помощью по меньшей мере одного цилиндра и/или конуса, имеющей точки с различным удалением от оси (центра) его вращения (поворота), вращая (поворачивая) по меньшей мере одно из которых, передают движение другому (другим), обеспечивая при этом возможность возвратных перемещений соединенного с ним по меньшей мере одного тела или его части. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно из тел выполняют круглым, имеющим ось вращения (точку поворота), не совпадающую с его геометрическим центром. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что во взаимодействие вводят как минимум по одному некруглому и круглому телам. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что во взаимодействие вводят как минимум два круглых тела. 5. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что, как минимум, одному из тел или его части (частям) одновременно с его вращением (поворотом) дают возможность совершать движения по заданной траектории. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что движение является поступательным. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что движение является поворотным. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменяют эксцентриситет, как минимум, одного из тел. 9. Устройство преобразования движения, содержащее соединение, как минимум, двух тел, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из тел соединено с другим (другими) поверхностью (поверхностями), часть (части) которой образована с помощью по меньшей мере одного цилиндра и/или конуса, причем поверхность имеет точки с различным удалением от оси (центра) вращения (поворота) тела, при вращении (повороте) по меньшей мере одного из которых, при передаче движения другому (другим) имеется возможность возвратных перемещений соединенного с ним по меньшей мере одного тела или его части. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что, как минимум, одно из тел выполнено с возможностью совершения им или по меньшей мере одним его элементом заданной траектории. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что траекторией является прямая. 12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что траекторией является дуга. 13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что телами являются зубчатые элементы. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что телами являются шестерни. 15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один гибкий элемент, взаимодействующий, как минимум, с двумя телами. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен в виде цепи. 17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен в виде ремня. 18. Устройство по п.9, отличающееся тем, что, как минимум, одно из тел выполнено охватывающим по меньшей мере один эксцентрик.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

findpatent.ru

Механизм для преобразования возвратного движения во вращательное

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к зубчатым механизмам для преобразования возвратного движения во вращательное, и может быть использовано в приводе велосипеда. Механизм содержит стойку, ведомое зубчатое колесо (храповик), ведущее звено, совершающее возвратное движение (ползун или коромысло), и промежуточное звено (собачку), шарнирно закрепленное на ведущем звене и образующее зубчатое зацепление с храповиком. Зубчатый венец собачки, предназначенный для зацепления с храповиком, выполнен с начальной поверхностью, профиль которой является логарифмической спиралью с полюсом в шарнире собачки. Собачка механизма может иметь с храповиком цевочное зацепление, а угол давления =35o5o. Технический результат - обеспечение постоянства угла давления при рабочем ходе механизма, что повышает качество его работы. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к зубчатым механизмам для преобразования возвратного движения во вращательное. Оно может быть использовано в приводе велосипеда.

Простейшим устройством, решающим задачу преобразования возвратного движения во вращательное, является четырехзвенный рычажный механизм [см. Крайнев А.Ф. Механика машин. Фундаментальный словарь. - М.: Машиностроение, 2000. - с. 313, 314] , содержащий ведущий ползун (или коромысло), шатун и ведомый кривошип. Его недостаток - неизменное передаточное отношение, равное единице. Известны устройства для преобразования возвратного движения во вращательное, включающие механическую передачу (канатную [Довиденас В.И. Веломобили. - Ленинград: Машиностроение, 1986. - с.112], цепную [см., например, веломобиль по а.с. 749727, В 62 К 15/00, 17/00], зубчатую [например, педальный привод транспортного средства по а.с. 1018872, В 62 М 1/04], или рычажного типа [см. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. - М.: Машиностроение, 1978 - с.367], а также муфту свободного хода, связанную с ведомым валом. Эти устройства обеспечивают возможность выбора нужного передаточного отношения, но сложны по конструкции. Существует конструктивное решение преобразователя возвратного движения во вращательное, соединяющее функции передачи и муфты свободного хода в одном механизме, выбранное в качестве прототипа. Реечная передача [а.с. 1281787, F 16 Н 19/04, 27/04] содержит возвратно-поступательно движущееся входное звено, вращающееся ведомое зубчатое колесо и промежуточное звено (рейку), представляющее собой сектор круглого зубчатого колеса с внешними или внутренними зубьями, образующее зацепление с ведомым колесом и шарнирно связанное с ведущим звеном. Причем ось шарнира смещена относительно начальной окружности зубчатого сектора на некоторое расстояние, что конструктивно обеспечивается специальным кронштейном, закрепленным на секторе. Указанное смещение обуславливает передачу движения от зубчатого сектора к ведомому колесу только в одном направлении. При обратном ходе привода сектор проскальзывает по зубьям колеса и оно остается неподвижным либо вращается по инерции в одном направлении. Недостатком данной конструкции является непостоянство угла давления в зацеплении сектора с колесом. Вследствие чего этот угол не является оптимальным в течение всего периода зацепления. А это ведет в снижению к.п.д и повышенному износу деталей, т.е. снижению качества работы механизма. Для повышения качества работы путем обеспечения постоянного заданного угла давления в механизме, содержащем стойку, ведомое зубчатое колесо (храповик), ведущее звено, совершающее возвратные движения (ползун или коромысло), промежуточное звено - собачку (рейку), шарнирно закрепленное на ведущем звене и образующее зацепление с ведомым колесом, зубчатый венец собачки выполнен с начальной поверхностью, профиль которой является логарифмической спиралью с полюсом в шарнире собачки, описываемой уравнением r = aectg, где - заданный угол давления в зацеплении: угол между вектором абсолютной скорости ведомой точки и вектором нормальной силы в зацеплении [Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. - М.: Наука, 1968. - С.332]; r, - полярные координаты спирали; а - постоянная, равная радиусу r при угле =0. (Как известно, логарифмическая спираль - бесконечная кривая, которая одним "концом" асимптотически приближается к своему полюсу (т.е. не достигает полюса), а другим - уходит в бесконечность [Савелов А.А. Плоские кривые. Систематика, свойства, применения. - М., 1960. - 296 с.]. Задавая постоянную а, тем самым задаем начало ее отсчета. Удобно назначать постоянную а из диапазона рабочего зацепления собачки (замеряя длину от шарнира ее крепления). При этом величина угла не превышает 180o). Профиль зубьев в таком зацеплении может быть различным, например эвольвентным. Однако наиболее технологичным и обеспечивающим достаточную прочность является цевочное зацепление с цевками на ведомом колесе или на венце собачки. При этом оптимальный угол давления в зависимости от условий работы передач колеблется в диапазоне =355o. С целью облегчения выхода из зацепления при холостом ходе механизма зубья собачки с "тыльной" стороны выполнены с фаской 45o. На фиг. 1 изображен механизм с цевками на ведомом колесе и зубчатым венцом на выпуклой поверхности собачки; на фиг.2 - цевочное зацепление увеличено; на фиг.3 - механизм с цевками на вогнутой поверхности собачки. Механизм состоит из стойки 1, ведомого зубчатого колеса 2, венец которого состоит из цевок 3, ведущего коромысла 4, собачки 5 с зубчатым венцом на выпуклой поверхности. Шаг P цевок 3 (фиг.2) равен шагу венца собачки. Начальная поверхность собачки имеет профиль, выполненный по логарифмической спирали 6 с полюсом в шарнире крепления собачки 5 к ведущему звену 4. В механизме на фиг. 3 звено 4 является ползуном (т.е. совершает возвратно-поступательное движение), а цевки расположены на внутреннем венце собачки. Устройство работает следующим образом. При повороте ведущего звена 4 (фиг.1) против хода часовой стрелки (рабочий ход (р.х.) механизма) собачка 5 зацепляется с ведомым валом 2, в результате чего последнее вращается по ходу часовой стрелки. При обратном ходе ведущего звена 4 или его остановке (холостой ход (х. х.)) собачка 5 проскальзывает по тыльной стороне поверхности зубьев колеса, которое остается неподвижным или вращается по инерции. Наличие фаски способствует снижению потерь на трение в фазе холостого хода. Благодаря тому что начальная поверхность собачки имеет профиль, очерченный по дуге логарифмической спирали, обеспечивается постоянство угла давления при рабочем ходе механизма. Рекомендуемый угол давления =35o обеспечивает максимальное кпд и нагрузочную способность передачи. Угол фаски для облегчения выхода зубьев собачки из зацепления предлагается выполнять в 45o. Данное устройство может быть использовано не только в приводах велосипедов и веломобилей, но и многих других механизмов с мускульным приводом, например в сепараторах, картофелечистках, наждаках.

Формула изобретения

Механизм для преобразования возвратного движения во вращательное, преимущественно привода велосипеда, содержащий стойку, ведомое зубчатое колесо - храповик, ведущее звено, совершающее возвратное движение - ползун или коромысло, промежуточное звено - собачку, шарнирно закрепленное на ведущем звене и образующее зубчатое зацепление с храповиком, отличающийся тем, что зубчатый венец собачки, предназначенный для зацепления с храповиком, выполнен с начальной поверхностью, профиль которой является логарифмической спиралью с полюсом в шарнире собачки, описываемой уравнениемr=аеctg,где - заданный угол давления в зацеплении;r, - полярные координаты спирали;а - постоянная, равная радиусу r при угле =0.2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что собачка образует с храповиком цевочное зацепление, а угол давления =35°±5°.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

findpatent.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о