Зубчасто-важільний механізм для відтворення кривих

Реферат: UA 86229 U UA 86229 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до зубчасто-важільних механізмів для відтворення кривих, зокрема до механізмів для розмітки плоских кривих: гіпоциклоїд, таких як астроїда та крива Штейнера, та гіпотрохоїдних роз, таких як трипелюсткова та чотирипелюсткова рози, та може бути використана в конструкторських бюро заводів та фабрик легкої промисловості та в навчальних цілях у ВНЗах. Відомий зубчасто-важільний механізм для відтворення кривих, який містить пару зубчастих коліс, пов'язаних між собою, одне з коліс жорстко кріпиться до основи, а друге має можливість перекочуватися по першому, кривошип шарнірно пов'язаний з другим колесом, яке містить палець, рух якого відтворює астроїду [И.И. Артоболевский "Механизмы в современной технике", Μ., 1980, t.IV, мех-м № 2369, стр. 204]. У відомому зубчато-важільному механізмі пара зубчастих коліс складає планетарну зубчасту передачу, в якій одне з зубчастих коліс має рух в площині, а друге колесо має внутрішнє зачеплення, що є складним у виготовленні, та має підвищені вимоги до їх співвісності. Відомий також зубчасто-важільний механізм для відтворення кривих, що містить корпус, в якому встановлено ведучий та ведений вали, на кожному з яких встановлено пару зубчастих коліс, в кожному по одному колесу закріплено жорстко та з їх зачепленням між собою, ведучий кривошип закріплений на ведучому валу, ведений кривошип закріплений з зубчастим колесом ведучого вала та два шатуни, з'єднані між собою за допомогою шарніра і з відповідними кривошипами [патент України № 72626, МПК: F 16Н 21/00, 2012 р.]. Зазначений зубчатоважільний механізм ліквідує недоліки механізмів, що використовують планетарні передачі, але траєкторії, по яких рухаються точки, які розташовані на шатунах механізму, є епітрохоїдами, що не дає можливості відтворювати відомі гіпоциклоїди: криву Штейнера (дельтоїду) та астроїду, та відомі гіпотрохоїдальні криві: трипелюсткову та чотирипелюсткову рози, що обмежує його функціональні можливості пристрою. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий зубчато-важільний механізм для відтворення кривих, в якому введенням нових елементів та зв'язків забезпечилась би розширення його функціональних можливостей. Поставлена задача вирішується тим, що зубчасто-важільний механізм для відтворення кривих, що містить корпус, в якому встановлено ведучий та ведений вали, на кожному з яких встановлено пару зубчастих коліс, в кожному по одному колесу закріплено жорстко та з їх зачепленням між собою, ведучий кривошип закріплений на ведучому валу, ведений кривошип закріплений з зубчастим колесом ведучого вала, два шатуни, з'єднані між собою за допомогою шарніра і з відповідними кривошипами, та пишучі засоби, згідно з корисною моделлю оснащений віссю з паразитним зубчастим колесом, встановленим на ній, при цьому шатун, який шарнірно з'єднаний з ведучим кривошипом, та шарнір, що з'єднує два шатуни, оснащені пишучими засобами, а паразитне колесо встановлено з зачепленням з зубчастими колесами, встановленими на валах. Доцільно, щоб довжини ведучого кривошипа до веденого мали співвідношення 1:2, довжини шатунів мали співвідношення 2:1, а кутові швидкості ведучого кривошипа до веденого мали співвідношення 2:1. Доцільно, щоб довжини ведучого кривошипа до веденого мали співвідношення 1:3, довжини шатунів мали співвідношення 3:1, а кутові швидкості ведучого кривошипа до веденого мали співвідношення 3:1. Оснащення зубчасто-важільного механізму для відтворення кривих, паразитним зубчастим колесом з можливістю взаємодії з колесами, жорстко встановленими на валах, дозволяє ведучому та веденому кривошипам, закріплених на валах, рухатись в протилежних напрямках, дозволяє механізму відтворювати гіпоциклоїди та гіпотрохоїдні криві, що розширює його функціональні можливості. Виконання довжин ведучого кривошипа до веденого у співвідношенні 1:2, довжини з'єднаних з ними шатунів у співвідношенні 2:1, а кутові швидкості ведучого кривошипа до веденого у співвідношення 2:1 дозволяє механізму відтворювати відому гіпоциклоїду - криву Штейнера (дельтоїду), та відому гіпотрохоїдальну криву - трипелюсткову розу, також розширює функціональні можливості механізму. Виконання довжини ведучого кривошипа до веденого у співвідношенні 1:3, довжини з'єднаних з ними шатуни у співвідношення 3:1, а кутові швидкості ведучого кривошипа до веденого у співвідношення 3:1 дозволяє механізму відтворювати відому гіпоциклоїду, як астроїда, та відому гіпотрохоїдальну криву - чотирипелюсткову розу, розширює його функціональні можливості. Корисна модель представлена на рисунках, де: фіг. 1 - розташування зубчастих коліс на валах та розташування кривошипів та шатунів в вихідному положенні, фіг. 2 - кінематична схема зубчасто-важільного механізму, налаштованого для відтворення кривої Штейнера 1 UA 86229 U 5 10 15 (дельтоїди), та трипелюсткової рози, фіг. 3 - кінематична схема зубчасто-важільного механізму, налаштованого для відтворення астроїди та чотирипелюсткової рози. Механізм (фіг. 2) містить корпус 1, в якому шарнірно, з можливість обертання, встановлені ведучий вал 2, ведений вал 3 та вісь 4, на яких жорстко закріплені відповідно зубчасті колеса 5, 6 та паразитне колесо 7, які зчеплені між собою. Ведений вал 3 також містить жорстко закріплене на ньому зубчасте колесо 8, яке кінематично пов'язане з зубчастим колесом 9, яке розташоване на ведучому валу 2, з можливість обертання відносно нього. До ведучого вала 2 закріплено ведучий кривошип 10, а до зубчастого колеса 9 закріплено ведений кривошип 11. Кривошипи 10 та 11 шарнірно з'єднані з парою шарнірно з'єднаних шатунів 12 та 13. При налаштуванні механізму для відтворення кривої Штейнера (дельтоїди) та трипелюсткової рози, довжини ведучого кривошипа 10 та шатуна 12 однакові (ОА=ВС), та вони за розмірами в два рази менші, ніж розміри веденого кривошипа 11 та шатуна 13 (ОВ=АС=r), (ОА=2ОВ=2r, АС=2ВС=2r). Шарнір, який з'єднує шатуни 12 та 13 містить пишучий засіб 14 (т.С). Шатун 13 містить пишучий засіб 15 (т.D), розміщений від шарніра, який з'єднує його з ведучим кривошипом, на відстані, рівній довжині ведучого кривошипа (OA=AD=r). Передаточне відношення коліс U8,9  20 z8 1  z 9 2 . Вихідне положення кривошипів 10, 11 та шатунів 12, 13 збігається з горизонтальною віссю, що показано на фіг. 1. Механізм працює наступним чином: при обертанні зубчастих коліс 5, 6 та 7 рух через вали 2 та 3 передається зубчастим колесам 8 та 9, та тим самим передається кривошипам 10 та 11, які U10,11  25 10 2 11 . Шарнірне обертаються в протилежні сторони з передаточним відношенням з'єднання кривошипів 10 та 11, шарнірно з'єднаних з шатунами 12 та 13, приводить до руху пишучі засоби 14, 15. Пишучий засіб 14 відтворює гіпоциклоїду під назвою - крива Штейнера (дельтоїда) по рівнянню (1)  2  r  cos 3 3 ;  2 y  2r  sin  r  sin 3 3 , (1)  - кут обертання веденого кривошипа, де r - розмір веденого кривошипа. x  2r  cos 30 Пишучий засіб 15 відтворює гіпотрохоїдальну криву під назвою - трипелюсткова роза по рівнянню (2)       x  2r  cos 2    cos      3 3  ;           y  2r   sin 3    sin      4 3   . (2)     35 40 При налаштуванні механізму для відтворення астроїди та чотирипелюсткової рози (фіг. 3), довжини ведучого кривошипа 10 та шатуна 12 однакові (ОА=ВС), та вони за розмірами в три рази менші, ніж розміри веденого кривошипа 11 та шатуна 13 (OB=AC=r), (OA=3OB=3r, AC=3BC=3r). Шарнір, який з'єднує шатуни 12 та 13, містить пишучий засіб 14 (т.С). Шатун 13 містить пишучий засіб 15 (т.D), розміщений від шарніра, який з'єднує його з ведучим кривошипом, на відстані, рівній довжині ведучого кривошипа U8,9  z8 1  z 9 3 Вихідне положення кривошипів (OA=AD=r). Передаточне відношення коліс 10, 11 та шатунів 12, 13 збігається з горизонтальною віссю, що також проілюстровано на фіг. 3. Пишучий засіб 14 відтворює гіпоциклоїду - криву під назвою - астроїда по рівнянню (3) 2 UA 86229 U 3  1 3 R  cos  R  cos 4 4 4 4 ; 3  1 3 y  R  sin  R  sin 4 4 4 4 , (3) де параметр R  4r . x  5 - кут обертання веденого кривошипа, r - розмір веденого кривошипа. Пишучий засіб 15 відтворює гіпотрохоїдальну криву під назвою - чотирипелюсткова роза по рівнянню (4)     x  2r cos3  4  cos      4  ;          y  2r   sin 3    sin      4 4   . (4)     10 Механізм працює наступним чином: При обертанні зубчастих коліс 5, 6 та 7 рух через вали 2 та 3 передається зубчастим колесам 8 та 9, та тим самим передається кривошипам 10 та 11, які обертаються в протилежні U10 ,11  15 20 25 30 35 10 3  11 1 . Шарнірне з'єднання кривошипів 10 та сторони з передаточним відношенням 11 між собою та з шатунами 12 та 13 приводить до руху пишучі засоби 14, 15. Зазначений механізм забезпечує відтворення гіпоциклоїд типу: кривої Штейнера (дельтоїди) та астроїди та гіпотрохоїдальних кривих: трипелюсткової та чотирипелюсткової рози, для креслення та розмітки і може бути використана в конструкторських бюро заводів та фабрик легкої промисловості та в навчальних цілях у ВНЗах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Зубчасто-важільний механізм для відтворення кривих, що містить корпус, в якому встановлено ведучий та ведений вали, на кожному з яких встановлено пару зубчастих коліс, в кожному по одному колесу закріплено жорстко та з їх зачепленням між собою, ведучий кривошип закріплений на ведучому валу, ведений кривошип закріплений з зубчастим колесом ведучого вала, два шатуни, з'єднані між собою за допомогою шарніра і з відповідними кривошипами, та пишучі засоби, який відрізняється тим, що додатково містить вісь з паразитним зубчастим колесом, встановленим на ній, при цьому шатун, який шарнірно з'єднаний з ведучим кривошипом, та шарнір, що з'єднує два шатуни, оснащені пишучими засобами, а паразитне колесо встановлено з зачепленням з зубчастими колесами, встановленими на валах. 2. Зубчасто-важільний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що довжини ведучого кривошипа до веденого мають співвідношення 1:2, довжини шатунів мають співвідношення 2:1, а кутові швидкості ведучого кривошипа до веденого мають співвідношення 2:1. 3. Зубчасто-важільний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що довжини ведучого кривошипа до веденого мають співвідношення 1:3, довжини шатунів мають співвідношення 3:1, а кутові швидкості ведучого кривошипа до веденого мають співвідношення 3:1. 3 UA 86229 U 4 UA 86229 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5