САМОУСТАНАВЛИВАЮЩАЯСЯ ПЯТИКОНТАКТНАЯ ВРАЩАТЕЛЬНАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ПАРА

Название	САМОУСТАНАВЛИВАЮЩАЯСЯ ПЯТИКОНТАКТНАЯ ВРАЩАТЕЛЬНАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ПАРА
Разработчик (Авторы)	Дворников Л.Т., Живаго Э.Я.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2137965
Дата регистрации	20.09.1999
Правообладатель	Сибирский государственный индустриальный университет
Область применения (класс МПК)	F16H 25/00 (1995.01), F16C 11/00 (1995.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединениям деталей машин.

В известном патенте [1] указывается на существование различных пар по числу контактов между звеньями. Там записано: "сферическая с пальцем пара есть пара двухконтактная. Возможно и большее число контактов между звеньями".

Известна самоустанавливающаяся трехподвижная кинематическая пара, представляющая собой подвижное звено в виде шара, взаимодействующего с трехгранной лункой [2, с. 57, рис. 1.46, 3а]. В такой паре возможны три относительных движения вокруг всех трех осей декартовой системы координат.

Возможность гарантированной самоустановки шара в трехгранной лунке, казалось бы, естественно показывает путь нахождения самоустанавливающейся кинематической пары с одной степенью свободы, т.е. одноподвижной - вращательной.

Однако вариант с трехгранной лункой есть предельный случай. Шар может самоустанавливаться на плоскости и в двухгранном желобе, но ни в четырехгранной, ни в пятигранной лунке шар самоустанавливаться не может, он гарантированно будет контактировать лишь с тремя плоскостями, что с очевидностью вытекает из теоремы о трех силах [3, с. 36, пункт 3]. По этой причине, в частности, на практике широкое применение получила так называемая одноподвижная вращательная кинематическая пара [4, табл. 1, вторая снизу], представляющая собой цилиндрический валик с двумя буртиками и взаимодействующую с ним цилиндрическую втулку. Однако это техническое решение имеет существенные недостатки. Вследствие неизбежной неточности изготовления цилиндрических поверхностей валика и втулки, обусловленной случайностями результатов при механической обработке деталей, контакт в такой паре не может быть обеспечен по всей цилиндрической поверхности, нельзя также гарантированно обеспечить совмещение геометрических осей валика и втулки. Кроме того, неизбежны осевые зазоры между втулкой и валиком, приводящие к относительным их осевым смещениям. В целом такая пара оказывается несамоустанавливающейся и более чем одноподвижной, что обуславливает отклонение от теоретически заданных движений. Никакие усовершенствования пары валик-втулка не дают точного решения задачи - самоустановки.

На этом основании при создании самоустанавливающейся вращательной кинематической пары за прототип принимаем самоустанавливающуюся пару - шар в трехгранной лунке [2, с. 57, рис. 1.46, 3а]. Недостатком такой пары является возможность проворачиваемости подвижного звена относительно осей, перпендикулярных оси заданного вращения.

Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка прототипа, что достигается тем, что подвижное звено выполняется в виде двух шаров, соединенных между собой жестко стержнем, при этом второй шар взаимодействует с двухгранным желобом, представляющим единое целое с трехгранной лункой.

На чертеже изображена предлагаемая самоустанавливающаяся пятиконтактная кинематическая пара. Пара состоит из шара 1, взаимодействующего с трехгранной лункой 2, и шара 3, взаимодействующего с двухгранным желобом 4, при этом шары 1 и 3 жестко связаны между собой, например, прямолинейным стержнем 5, а трехгранная лунка и двухгранный желоб представляют собой единое целое.

Кинематическая пара работает следующим образом. Так как шар 1 в двухгранном желобе и шар 3 в трехгранной лунке самоустанавливаемы, то жесткая связь шаров посредством стержня 5 не нарушит самоустановки, т.к. двухгранный желоб вдоль оси X не ограничен какими-либо условиями, следовательно, вся система становится самоустанавливающейся, число контактов между звеном, состоящим из частей 1, 3 и 5, и звеном, состоящим из частей 2 и 4, окажется равным пяти. При этом невозможными станут движения вокруг и вдоль оси Z, вокруг и вдоль оси Y, вдоль оси X, т.е. пара становится одноподвижной, обеспечивающей одно вращательное движение вокруг оси X.

Формула изобретения

Самоустанавливающаяся пятиконтактная вращательная кинематическая пара, включающая самоустанавливающуюся трехподвижную кинематическую пару, представляющую собой подвижное звено в виде шара, взаимодействующего с трехгранной лункой, отличающаяся тем, что подвижное звено выполнено в виде двух шаров, соединенных между собой жестко стержнем, при этом второй шар взаимодействует с двухгранным желобом, представляющим единое целое с трехгранной лункой.

Изобретение "САМОУСТАНАВЛИВАЮЩАЯСЯ ПЯТИКОНТАКТНАЯ ВРАЩАТЕЛЬНАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ПАРА" (Дворников Л.Т., Живаго Э.Я.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога