BG112000A

BG112000A - Spatial mechanism with two degrees of freedom with universal joints

Info

Publication number: BG112000A
Application number: BG112000A
Authority: BG
Inventors: Йосиф Леви
Original assignee: Йосиф Леви
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-10-31
Also published as: BG66916B1

Abstract

The invention relates to a spatial mechanism with two degrees of freedom with universal joints, providing constant spatial targeted movement and functionality, depending on the parameters of the mechanism which finds an application in various mechanical devices. The mechanism consists of three levers (2a, 2b and 2c) installed between the slits (4) of a lower disc (1_L) and upper disc (1_U), whereby one of the ends of each lever (2) is fixed to one of the slots (4) of the lower disk (1_L), and the other – to one of the slots (4) of the upper disk (1_U) through a universal joint (3) for each one. A ring with a screw (6) is screwed in the center of each disc (1) through a spacer (7), whereby around the spacer (7), a locking triangular washer (8) rotates freely, and a tensile spring (5) connects the two rings with a screw (6). The mechanism allows the passing of the upper disc (1_U) under the lower disc (1_L), whereby it increases its field of action. According to the maximum angle of deflection or for the sake of economy, between the lever (2) and the disc (1), a universal joint or bolt pivot bearing (28) can be used with or without an angle limiter for safety (17/19).

Description

ПРОСТРАНСТВЕН МЕХАНИЗЪМ С ДВЕ СТЕПЕНИ НА СВОБОДА С КАРДАННИ СЪЕДИНИТЕЛИSPATIAL MECHANISM WITH TWO DEGREES OF FREEDOM WITH PTO SWITCHES

Патентът се отнася до пространствен механизъм с две степени на свобода с карданни съединители осигуряващ постоянно пространствено целево движение и функционалност, намиращ приложение в различни механични устройства.The patent relates to a spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings providing constant spatial target movement and functionality, finding application in various mechanical devices.

Известен е пространствен механизъм с две степени на свобода съставен от два кинематично или компютърно свързани механизъма с по една степен на свобода, осигуряващ постоянно пространствено целево движение и функционалност.A spatial mechanism with two degrees of freedom is known, consisting of two kinematically or computer-connected mechanisms with one degree of freedom each, providing constant spatial target movement and functionality.

Недостатък на известният механизъм е комплицираната му структура.A disadvantage of the known mechanism is its complicated structure.

Задачата на патента е да създаде прост пространствен механизъм с две степени на свобода осигуряващ постоянно пространствено целево движение и функционалност.The task of the patent is to create a simple spatial mechanism with two degrees of freedom providing constant spatial target movement and functionality.

Задачата е решена от пространствен механизъм съставен от три лоста монтирани между прорези на долен и горен диск, като единият край на всеки лост е свързан с един прорез от долния диск а другият край е свързан с един прорез от горния диск с помоща на по един карданен съединител. В центъра на всеки диск през спейсер е завинтена халка с винт, като около спейсера свободно се върти триъгълна шайба, а опънова пружина свързва двете халки с винт.The problem is solved by a spatial mechanism consisting of three levers mounted between slots on the lower and upper disk, one end of each lever is connected to a slot from the lower disk and the other end is connected to a slot from the upper disk by means of a cardan connector. A ring with a screw is screwed in the center of each disk through a spacer, a triangular washer rotates freely around the spacer, and a tension spring connects the two rings with a screw.

Предимствата на механизма е простата му структура.The advantages of the mechanism is its simple structure.

Примерно изпълнение на механизма е показано на приложените фигури както следва:An exemplary embodiment of the mechanism is shown in the attached figures as follows:

Fig 1. показва трите проекции и една изометрична на пространственият механизъм с две степени на свобода с карданни съединители където (1L) е долният диск, (1_U) е горният диск, (3) е карданният съединител, (4) е прорез, (2_а), (2_Ь) и (2_с) са лостовете, където горният диск (1_U) е изместен на Χ,-Υ координати спрямо долният диск (1L).Fig 1. shows the three projections and one isometric of the spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings where (1L) is the lower disk, (1_U) is the upper disk, (3) is the cardan coupling, (4) is a slot, (2_a ), (2_b) and (2_c) are the levers where the upper disk (1_U) is shifted by Χ, -Υ coordinates relative to the lower disk (1L).

Fig 2. показва трите проекции и една изометрична на пространственият механизъм с две степени на свобода с карданни съединители където горният диск (1_U) е изместен на -Χ,Υ координети спрямо долният диск (1L).Fig 2. shows the three projections and one isometric of the spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings where the upper disk (1_U) is shifted by -Χ, Υ coordinates relative to the lower disk (1L).

Fig 3. показва фронтален изглед на частен случай на пространственият механизъм с две степени на свобода с карданни съединители, където (5) е опъновата пружина, (6) е халката с винт, (7) е спейсера и (8) е триъгълната шайба.Fig. 3. shows a front view of a special case of the spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings, where (5) is the tension spring, (6) is the screw ring, (7) is the spacer and (8) is the triangular washer.

Fig 4. е надлъжното, завъртяно на 90 градуса сечение А-А на лоста (2) от Fig 3.Fig 4. is the longitudinal, 90-degree rotated section AA of the lever (2) of Fig 3.

Fig 4a. показва лоста (2) и карданният съединител (3) във всеки край на лоста (2), втулката (10) и лагерният шифт (11).Fig. 4a. shows the lever (2) and the universal joint (3) at each end of the lever (2), the sleeve (10) and the bearing shift (11).

Fig 4 b. показва лоста (2) и карданният съединител (3) в единият край на лоста (2), а в другият болтов шарнир лагер (28), контра гайка (13), сферична втулка (14) на болтовия шарнир лагер (28), пасващ болт (15) и дистанционна втулка (16).Fig 4 b. shows the lever (2) and the universal joint (3) at one end of the lever (2) and at the other the bolt hinge bearing (28), the counter nut (13), the spherical sleeve (14) of the bolt hinge bearing (28), fitting bolt (15) and spacer (16).

Fig 4 с. показва лоста (2) като и в двата му края са монтирани болтов шарнир лагер (28) върху един или два от които са прикрепени свободно вяртящ се ъглов лимитен ограничител (17), поради спейсера (18) или фиксиран ъглов лимитен ограничител (19).Fig. 4 shows the lever (2) with bolt hinge bearing (28) mounted on both ends on one or two of which a freely rotating angle limiter (17) is attached due to the spacer (18) or a fixed angle limiter. limiter (19).

Fig 5. показва разрезите В-В и С-С от Fig 3, където (12) са два лагерни щифта.Fig 5. shows the sections B-B and C-C of Fig 3, where (12) are two bearing pins.

Fig 6. е разрезите D-D от Fig 3. показваща блокираща движението функция на триъгълната шайба (8), а Е-Е лимитираща движението функция на триъгълната шайба (8) върху пространственият механизъм с две степени на свобода с карданни съединители.Fig 6. is the sections D-D of Fig 3. showing the movement-blocking function of the triangular washer (8), and E-E limiting the movement function of the triangular washer (8) on the spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings.

Fig 7. показва карданният съединител сглобен от болт с вилкообразна глава (20) всеки завинтен в отделен диск (1), двата лагерни щифта (21), кубичното тяло (22), вторият болт с вилкообразна глава (24), лагерният щифт (25), опъновата пружина (5), спейсера (7) и триъгълната шайба (8).Fig 7. shows the cardan coupling assembled from a fork head bolt (20) each screwed into a separate disk (1), the two bearing pins (21), the cubic body (22), the second fork head bolt (24), the bearing pin (25 ), the tension spring (5), the spacer (7) and the triangular washer (8).

Fig 8. представя изометрия при която според частно целево движение и функционалност на пространственият механизъм с две степени на свобода с карданни съединители прорезите (4) на дискове (1) са успоредни.Fig 8. shows an isometry in which according to a private target movement and functionality of the spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings, the slots (4) of the disks (1) are parallel.

Fig 9. представя изометрия според Fig 8. при която двата диска (1) се намират в обща равнина след определено движение един спрямо друг.Fig 9. represents an isometry according to Fig 8. in which the two disks (1) are in a common plane after a certain movement relative to each other.

Fig 10. представя изометрия според Fig 8. и Fig 9. при която двата диска (1) са от другата си страна като продължение на демонстрираното между тях движение.Fig. 10 shows an isometry according to Fig. 8 and Fig. 9, in which the two disks (1) are on their other side as a continuation of the movement demonstrated between them.

Fig 1 la. показва фиксираната халка с винт (6) в центъра на диск (1), поради фланцева гайка (27) и лагерният щифт (26) и завинтената в халка с винт (6) триъгълната шайба (8).Fig. 1 la. shows the fixed ring with a screw (6) in the center of the disk (1), due to the flange nut (27) and the bearing pin (26) and the triangular washer (8) screwed into the ring with a screw (6).

Fig 11 Ь. показва освободена халка с винт (6).Fig. 11 b. shows a loose ring with a screw (6).

Fig lie. показва фиксиран карданен съединител (20/24) поради гайка (27) и лагерният щифт (26).Fig lie. shows a fixed universal joint (20/24) due to a nut (27) and a bearing pin (26).

Fig 11 d. показва освободен карданен съединител (20/24).Fig 11 d. shows released universal joint (20/24).

Механизмът по-горе представен се състои от три лоста (2а), (2Ь) и (2с) монтирани между прорези (4) на долен диск (1_L) и горен диск (1_U), като единият край на всеки лост (2) е закрепен за един прорез (4) на долен диск (1_L), а другият за един прорез (4) за горен диск (1_U) чрез по един карданен съединител (3). В центъра на всеки диск (1) през спейсер (7) е завинтена халка с винт (6), като около спейсера (7) свободно се върти триъгълна шайба (8), а опънова пружина (5) свързва двете халки с винт (6).The mechanism shown above consists of three levers (2a), (2b) and (2c) mounted between slots (4) on the lower disk (1_L) and the upper disk (1_U), one end of each lever (2) being attached to one slot (4) on the lower disc (1_L) and the other to one slot (4) on the upper disc (1_U) by means of a cardan connector (3). A ring with a screw (6) is screwed in the center of each disk (1) through a spacer (7), a triangular washer (8) rotates freely around the spacer (7), and a tension spring (5) connects the two rings with a screw (6). ).

Механизмът, съгласно патента действа по следният начин: Карданният съединител (3) между неподвижния долен диск (1L) и произволен лост (2) определя момент около оста на лоста равен на нула при движението на механизъма. Наличието на втори карданен съединител (3) между този лост (2) и горния диск (1_Ц), създава допълнителна вътрешна връзка в пространственият механизъм позволяваща на горният диск (1_U), като изпълнително звено, пространствено целево движение и функционалност зависещи от геометрията на механизъма при прилагане на две независими движения върху два елемента от механизъма дори при сферичната връзка на болтов шарнир лагер (28) между краищата на останалите два лоста (2) дисковете (1).The mechanism according to the patent operates as follows: The cardan coupling (3) between the fixed lower disk (1L) and an arbitrary lever (2) determines a moment about the axis of the lever equal to zero during the movement of the mechanism. The presence of a second universal joint (3) between this lever (2) and the upper disk (1_C) creates an additional internal connection in the spatial mechanism allowing the upper disk (1_U), as an actuator, spatial target movement and functionality depending on the geometry of the mechanism. when applying two independent movements on two elements of the mechanism even with the spherical connection of a bolted hinge bearing (28) between the ends of the other two levers (2) the discs (1).

Опъновата пружина (5) свързваща двете халки с винт (6) позволява връщане на механизма в равновесно положение, ако заданието за използване на механизъма го изисква.The tension spring (5) connecting the two rings with a screw (6) allows the mechanism to return to equilibrium, if the task for using the mechanism requires it.

За избягване на загуби от триене опъновата пружина (5) може да свързва карданният съединител (20/24) сглобен от болтове с вилкообразна глава, кубичното тяло (22) и лагерните щифтове (21/25 ), вместо двете халки с винт (6).To avoid friction losses, the tension spring (5) can connect the propeller coupling (20/24) assembled from fork head bolts, the cubic body (22) and the bearing pins (21/25) instead of the two screw rings (6). .

Чрез триъгълната шайба (8) механизмът може да се застопори в някакво централно положение или да се ограничи в движението си.By means of the triangular washer (8) the mechanism can be locked in some central position or restricted in its movement.

Според максималния ъгъл на отклонение или икономичност между оста на лост (2) и диск (1), при движение на механизма може да се използва карданен съединител или болтов шарнир лагер (28) с или без ъглов лимитен ограничител за сигурност (17/19).Depending on the maximum deflection angle or economy between the lever shaft (2) and the disc (1), a universal joint or bolt hinge bearing (28) with or without an angular safety limit stop (17/19) can be used when moving the mechanism. .

Геометрията на прорезите (4) в дисковете (1), в зависимост от пространственото целево движение и функционалност на механизма позволява удвояване областта на работа на механизма, когато горният (1U) диск премине равнината на долния диск (1L) и работи под нея.The geometry of the slots (4) in the disks (1), depending on the spatial target movement and functionality of the mechanism allows doubling the area of operation of the mechanism when the upper (1U) disk passes the plane of the lower disk (1L) and works below it.

Claims

Author's claims.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings comprising three levers mounted between slots on the lower and upper disc, one end of each lever being connected to a slot in the lower disc and the other end being connected to a slot in the upper disc by one cardan coupling.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 1. wherein the cardan coupling can be replaced by any other coupling allowing the connection of two power transmission shafts as a constant characteristic motion.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 1, wherein in the center of each disk through a spacer is screwed a ring with a screw and a tension spring connects the two rings with a screw.

Spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 3, with a triangular washer rotating freely, axially about one or both spacers.

Spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claims 1 and 3, where the two screw rings can be replaced by the cardan coupling assembled from a fork head bolt, where in the fork bolt head by two bearing pins is mounted cubically a body mounted in the fork head of a second bolt connected by a bearing pin, perpendicular and in one plane with the two bearing pins, the two second bolts with a fork head being connected to the tension spring.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 5, wherein a triangular washer rotates freely, axially, axially around the one or both fork head bolts.

Spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to the claims so far where at each end of a lever of the mechanism is mounted a cardan coupling consisting of a sleeve, around the lever connected to it by a bearing pin, and by two other bearing pins, perpendicular and in a plane with the first pin, the sleeve is connected to a slot of a disk.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 7, wherein two of the levers are provided with a cardan coupling at one end and a bolt hinge bearing is mounted at the other, the bolt of which is screwed axially into the lever countered with a nut , as the spherical sleeve of the bolt hinge bearing by means of a matching bolt and a spacer sleeve are attached to a slot on a disk.

A two-stage propeller mechanism with gimbal couplings according to claims 7 and 8, wherein one or two of the bolt hinge bearings are equipped with a rotating angular limit stop due to a spacer.

A two-stage spatial mechanism with cardan couplings according to claim 8, wherein one or two of the bolt hinge bearings are equipped with a fixed angular limit stop due to the spherical sleeve and the fitting bolt.

11. Spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to the claims so far, where the geometry of the slots in the discs depends on the spatial target movement and functionality of the mechanism, where the matching bolts are adequately mounted in the slots and on each disc in the center is attached to the ring with a screw, through a bearing pin and a flange nut.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 11, wherein the triangular washer is loosely screwed onto one or both rings with a screw.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 11, wherein the screw rings are replaced by cardan couplings according to claim 5, wherein a fork head bolt is fixed in the center of each disk by a bearing pin and a flange nut.

A spatial mechanism with two degrees of freedom with cardan couplings according to claim 13, wherein the triangular washer is loosely screwed onto one or both fork head bolts.