Уравновешенный кривошипно-ползунный механизм

Название	Уравновешенный кривошипно-ползунный механизм
Разработчик (Авторы)	Дворников Леонид Трофимович, Гудимова Людмила Николаевна, Балицкая Наталья Владимировна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2666994
Дата регистрации	13.09.2018
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Область применения (класс МПК)	F16H 21/00 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к машиностроению, а именно к кривошипно-ползунным механизмам.

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]

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.

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 (р₅) на кинематические пары более высоких классов, а именно двухподвижные р₄, трехподвижные р₃.

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.

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].

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.

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.

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 р₅=4 и третьего р₃=1 классов оказывается равной единице

W=6n-5p₅- 4р₄-3р₃-2р₂-р₁=6⋅4-5⋅4-3⋅1=1,

т.е. механизм является вполне работоспособным.

Формула изобретения

Уравновешенный кривошипно-ползунный механизм, включающий кривошип, шатун и ползун, отличающийся тем, что шатун соединен с ползуном через дополнительное звено, образующее сферическую пару с шатуном и вращательную кинематическую пару с ползуном, при этом геометрическая ось плоского шарнира смещена относительно центра сферического шарнира.

Изобретение "Уравновешенный кривошипно-ползунный механизм" (Дворников Леонид Трофимович, Гудимова Людмила Николаевна, Балицкая Наталья Владимировна ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога