RU2666994C1

RU2666994C1 - Balanced slider-crank mechanism

Info

Publication number: RU2666994C1
Application number: RU2017111758A
Authority: RU
Inventors: Леонид Трофимович Дворников; Людмила Николаевна Гудимова; Наталья Владимировна Балицкая
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2018-09-13

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to the machine building, namely to the slider-crank mechanisms. Balanced slider-crank mechanism contains crank, connecting rod and slider. Connecting rod is connected to the slider via the additional link with the connecting rod forming spherical pair (spherical joint) and rotational kinematic pair (flat joint) with the slider. Flat joint geometric axis is offset relative to the spherical joint center.

EFFECT: enabling the excess links elimination.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к кривошипно-ползунным механизмам.The invention relates to mechanical engineering, namely to crank-slide mechanisms.

Известен кривошипно-ползунный механизм, который включает в себя подвижные звенья - кривошип, шатун и ползун [1, стр. 124, рисунок 5.5]. Звенья такого механизма соединены между собой и с неподвижным звеном стойкой в одноподвижные кинематические пары - плоские шарниры. Недостатком такого механизма является то обстоятельство, что в нем присутствуют избыточные связи, которые приводят к изнашиванию шарниров, т.к. при сборке механизма возникает необходимость деформирования звеньев между геометрическими их осями, являющимися не строго параллельными. Для установления числа избыточных связей используется известная формула Н.И. Колчина [2, стр. 88]Known crank-slide mechanism, which includes moving links - crank, connecting rod and slider [1, p. 124, figure 5.5]. The links of such a mechanism are interconnected and with a fixed link of the rack in single-moving kinematic pairs - flat hinges. The disadvantage of this mechanism is the fact that it contains excess bonds that lead to wear of the hinges, because when assembling the mechanism, it becomes necessary to deform the links between their geometric axes, which are not strictly parallel. To establish the number of excess bonds, the well-known formula of N.I. Kolchin [2, p. 88]

q=m(Σp- n),q = m (Σp- n),

где q - число избыточных связей, m - число общих связей, наложенных на весь механизм, Σр - общее число кинематических пар, n - число подвижных звеньев. В кривошипно-ползунном механизме, показанном в [1], m = 3 (плоский механизм), Σр = 4 , n = 3 , откуда следует, что число избыточных связей в нем по приведенной формуле q = 3 .where q is the number of excess bonds, m is the number of common bonds superimposed on the whole mechanism, Σp is the total number of kinematic pairs, n is the number of movable links. In the crank-slide mechanism shown in [1], m = 3 (flat mechanism), Σp = 4 , n = 3 , which implies that the number of excess bonds in it according to the above formula is q = 3 .

Наиболее близким к заявляемому механизму по технической сущности является самоустанавливающийся кривошипно-ползунный механизм Л.Н. Решетова [3, стр. 71], в котором решается проблема избыточности за счет замены кинематических пар пятого класса ( р ₅) на кинематические пары более высоких классов, а именно двухподвижные р ₄, трехподвижные р ₃.Closest to the claimed mechanism by technical nature is a self-aligning crank-slide mechanism L.N. Reshetova [3, p. 71], wherein the redundancy problem is solved by replacing the kinematic pairs of the fifth class (p ₅₎ on the kinematic pairs of higher classes, namely dvuhpodvizhnye p _4, p ₃ trehpodvizhnye.

Однако реализовать такое предложение для плоского механизма оказывается практически невозможным, т.к. механизм при этом становится пространственным, а входное и выходное звенья оказываются движущимися в разных плоскостях.However, it turns out to be practically impossible to realize such a proposal for a planar mechanism, since the mechanism in this case becomes spatial, and the input and output links turn out to move in different planes.

Задачей изобретения является полное исключение избыточных связей в плоском кривошипно-ползунном механизме, с обеспечением движения входного (кривошипа) и выходного (ползуна) звеньев в одной плоскости [4, стр. 12].The objective of the invention is the complete exclusion of excess bonds in a flat crank-slide mechanism, with the movement of the input (crank) and output (slider) links in the same plane [4, p. 12].

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается уравновешенный кривошипно-ползунный механизм, включающий в свой состав кривошип, шатун и ползун, при этом шатун соединяется с ползуном через дополнительное звено, образующее сферическую кинематическую пару с шатуном и вращательную кинематическую пару с ползуном, при этом геометрическая ось плоского шарнира смещена относительно центра сферического шарнира.The essence of the invention lies in the fact that it is proposed balanced crank-slide mechanism, which includes a crank, connecting rod and slider, while the connecting rod is connected to the slider through an additional link, forming a spherical kinematic pair with a connecting rod and a rotational kinematic pair with a slider, while geometric the axis of the flat joint is offset from the center of the spherical joint.

На чертеже представлен уравновешенный кривошипно-ползунный механизм. Он состоит из кривошипа 1, шатуна 2, дополнительного звена 3 и ползуна 4. Шатун 2 соединен с ползуном 4 через дополнительное звено, образующее сферическую пару с шатуном 2 (сферический шарнир) и вращательную кинематическую пару с ползуном 4, ось которой смещена по отношению к оси сферического шарнира.The drawing shows a balanced crank-slide mechanism. It consists of a crank 1, a connecting rod 2, an additional link 3 and a slider 4. A connecting rod 2 is connected to the slider 4 through an additional link forming a spherical pair with a connecting rod 2 (spherical joint) and a rotational kinematic pair with a slider 4, the axis of which is offset with respect to axis of the spherical joint.

Работает механизм следующим образом. При задании кривошипу вращательного движения относительно стойки, он через шатун 2, и вспомогательное звено 3 передает движение ползуну 4. Это происходит за счет того, что ось сферического шарнира (точка С) шатуна и вращательная кинематическая пара дополнительного звена 3, соединенного со звеном 4 не совпадают. Благодаря чему механизм становится уравновешенным, т.е. не имеющим избыточных связей. Это доказывается тем, что подвижность по универсальной формуле Малышева А.П. при числе звеньев n=4 , числах кинематических пар пятого р ₅ =4 и третьего р ₃ =1 классов оказывается равной единицеThe mechanism works as follows. When the crank is given a rotational movement relative to the strut, it transfers the motion to the slider 4 through the connecting rod 2 and auxiliary link 3. This is due to the fact that the axis of the spherical hinge (point C) of the connecting rod and the rotational kinematic pair of the additional link 3 connected to link 4 are not match. Due to which the mechanism becomes balanced, i.e. not having excessive connections. This is proved by the fact that the mobility according to the universal formula of A. Malyshev when the number of links n = 4 , the numbers of kinematic pairs of the fifth p ₅ = 4 and the third p ₃ = 1 classes is equal to one

W=6n-5pW = 6n-5p ₅₅ - 4р- 4p _4four -3р-3r ₃₃ -2р-2r ₂₂ -р-R _1one =6⋅4-5⋅4-3⋅1=1,= 6⋅4-5⋅4-3⋅1 = 1,

т.е. механизм является вполне работоспособным.those. the mechanism is fully functional.

Источники информацииInformation sources

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Учебник для ВТУЗов, 3-е изд., перераб. М.: 1975. 638 с. 1. Artobolevsky I.I. Theory of mechanisms and machines. Textbook for technical schools, 3rd ed., Revised. M .: 1975.638 p.

2. Колчин Н.И. Анализ и синтез механизмов. Сборник статей // Н.И. Колчин // Труды второго всесоюзного совещания по основным проблемам теории машин и механизмов. М.: 1960. С. 85-99.2. Kolchin N.I. Analysis and synthesis of mechanisms. Collection of articles // N.I. Kolchin // Proceedings of the second all-union meeting on the main problems of the theory of machines and mechanisms. M .: 1960.S. 85-99.

3. Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы: Справочник. 2-ое изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1985. 272 с. 3. Reshetov L.N. Self-aligning mechanisms: a Handbook. 2nd ed., Revised. And add. - M.: Mechanical Engineering, 1985.272 p.

4. Дворников Л.Т. К проблеме синтеза многоподвижных соединений звеньев механических систем // Л.Т. Дворников // Материалы одиннадцатой научно-практической конференции по проблемам механики и машиностроения. Новокузнецк. СибГИУ. - 2001. - С. 9-21.4. Janitors L.T. To the problem of the synthesis of multi-moving compounds of links of mechanical systems // L.T. Dvornikov // Materials of the eleventh scientific-practical conference on the problems of mechanics and mechanical engineering. Novokuznetsk. SibGIU. - 2001 .-- S. 9-21.

Claims

A balanced crank-slide mechanism, including a crank, a connecting rod and a slider, characterized in that the connecting rod is connected to the slider through an additional link forming a spherical pair with a connecting rod and a rotational kinematic pair with a slider, while the geometric axis of the flat hinge is offset relative to the center of the spherical hinge.