SU1021830A1

SU1021830A1 - Artificial joint

Info

Publication number: SU1021830A1
Application number: SU813310503A
Authority: SU
Inventors: Виктор Самуйлович Поляк; Юрий Борисович Синкевич
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-06-07

Abstract

1. ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ, содержащее ползун со сферической поверхностью и охватывающую его направл ющую со сквозным отверстием, отличающеес тем, что, с целью повыщени нагрузочной способности соединени при передаче крут щего момента, на ползуне выполнен участок с цилиндрической поверхностью, а Л .., тг.и;эв. сквозное отверстие направл ющей выполнено четырехгранным с двум противолежащими плоскими, параллельными друг другу гран ми, взаимодействующими с цилиндрической поверхностью ползуна. 2.Соединение по п. 1, отличающеес тем, что две другие противолежащие грани отверсти направл ющей, взаимодействующие со сферической поверхностью ползуна , выполнены плоскими и параллельны друг другу с рассто нием между ними, равным диаметру сферической поверхности ползуна. 3.Соединение по п. 1, отличающеес тем, что две другие противолежащие грани отверсти направл ющей, взаимодействующие со сферической поверхностью I ползуна, выполнены в виде частей одной цилиндрической поверхности, ось которой (Л перпендикул рна к оси цилиндрической поверхности ползуна, а диаметр равен диаметру сферическрй поверхности ползуна. Ю оо со г/г,/1. HINGE CONNECTION, containing a slider with a spherical surface and a guide with a through hole, characterized in that, in order to increase the load capacity of the connection during torque transmission, a section with a cylindrical surface is made on the slider, and L. .i; ev. The through hole of the guide is made four-sided with two opposite flat faces parallel to each other interacting with the cylindrical surface of the slider. 2. The connection according to claim 1, characterized in that the two other opposite faces of the guide hole, interacting with the spherical surface of the slide, are flat and parallel to each other with a distance between them equal to the diameter of the spherical surface of the slide. 3. The connection according to claim 1, characterized in that the two other opposite faces of the guide hole, interacting with the spherical surface I of the slide, are made as parts of one cylindrical surface, the axis of which is (L perpendicular to the axis of the cylindrical surface of the slide, and the diameter is diameter of the spherical surface of the slide. U oo with g / g, /

Description

Изобретение относитс к детал м машин и может быть использовано в узлах, где требуетс выполнение поступательного движени и двух вращательных (качательных ) движений вокруг осей, перпендикул рных к направлению поступательного движени . Известно шарнирное соединение в виде кардана, содержаш,ее ползун с гран ми, очерченными по цилиндрическим поверхност м , с ос ми, перпендикул рными к оси вала, на котором размещен ползун, и охватывающую его направл ющую со сквозным четыре гранным отверстием. Данное шарнирное соединение позвол ет осуществить поступательное движение ползуна вдоль отверсти направл ющей и два вращательных движени вокруг осей, перпендикул рных к направлению поступательного перемещени . Кроме того, соединение обеспечивает передачу четырехгранного отверсти направл ющей за счет контакта граней ползуна с гран ми отверсти направл ющей 1. Однако при повороте оси вала ползуна на некоторый угол oтнocитeл нo оси отверсти направл ющей невозможно одновременное осуществление поступательного движени с вращательным вокруг осей, перпендикул рных к направлению поступательного перемещени . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс шарнирное соединение, выполненное в виде кинематической пары, один из элементов которой представл ет собой направл ющую со сквозным цилиндрическим отверстием и шпоночн ш пазом, а другой - ползун в виде шара, размещенного в цилиндрическом отверстии направл ющей и установленного на цилиндрическом пальце, в свою очередь размещенном в шпоночном пазу направл ющей. Пара допускает одновременное поступательное перемещение вдоль цилиндрического отверсти направл ющей с двум вращательными движени ми вокруг осей, перпендикул рных к направлению поступательного движени . Кроме того, пара допускает . передачу крут щего момента вокруг оси сквозного цилиндрического отверсти направл ющей за счет контакта цилиндрического пальца со шпоночным пазом 2. Недостатком известного шарнирного соединени вл етс его невысока нагрузочна способность при передаче крут щего момента. Целью изобретени вл етс повышение нагрузочной способности соединени при передаче крут щего .момента. Поставленна цель достигаетс тем, что в щарнирном соединении, содержащем ползун со сферической поверхностью и охватйвающую его направл ющую со сквозным отверстием, на ползуне выполнен участок с цилиндрической поверхностью, а сквозное отверстие направл ющей выполнено четырехгранным с двум противолежащими плоскими, параллельными друг другу гран ми , взаимодействующими с цилиндрической поверхностью ползуна. Две другие противолежащие грани отверсти направл ющей, взаимодействующие со сферической поверхностью ползуна , могут быть выполнены плоскими и параллельными друг другу с рассто нием между ними, равным диаметру сферической поверхности ползуна. Кроме того, две другие противолежащие грани отверсти направл ющей, взаимодействующие со сферической поверхностью ползуна, могут быть выполнены в виде частей одной цилиндрической поверхности , ось которой перпендикул рна к оси цилиндрической поверхности ползуна, а диаметр равен диаметру сферической поверхности ползуна. На фиг. 1 показано шарнирное соединение , разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид А на фиг. 1, вариант конструкций (контактирующие поверхности ползуна и направл ющей условно показаны с зазором ); на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1 (шарнирное соединение при ползуне, повернутом вокруг оси Z, перпендикул рной к плоским гран м отверсти направл ющей, взаимодействующим с цилиндрической поверхностью ползуна). Шарнирное соединение состоит из направл ющей 1 с четырехгранным сквозным отверстием 2 (фиг. 1-3), охватывающим ползун 3 с присоединенной к нему штангой 4, передающей движение ползуна относительно направл ющей на элементы механизма (не показаны). На ползуне 3 выполнен участок цилиндрической поверхности 5 и участок сферической поверхности 6. Сквозное отверстие 2..направл ющей 1 выполнено с двум плоскими гран ми 7, взаи .модействующими с цилиндрической поверхностью 5 ползуна 3. Сферические участки б ползуна взаимодействуют с гран ми 8 отверсти направл ющей, выполненными либо плоскими и параллельными друг другу с рассто нием между ними, равным диаметру сферической поверхности 6 ползуна 3 (фиг. 2), либо в виде частей одной цилиндрической поверхности, ось которой перпендикул рна к оси цилиндрической поверхности 5 ползуна 3, а диаметр равен диаметру сферической поверхности 6 ползуна 3 (фиг. 4). Шарнирное соединение позвол ет осуществить поступательное движение ползуна 3 на оси.Х вдоль сквозного отверсти 2 и вращательные движени (качани ) вокруг оси Y цилиндра и вокруг оси Z, перпендикул рной к ос м X и Y. СоединениеThe invention relates to machine parts and can be used in assemblies where translational movement and two rotational (swinging) movements are required around axes perpendicular to the direction of translational movement. A hinge joint in the form of a cardan, containing its slider with faces circumscribed on cylindrical surfaces, with axes perpendicular to the axis of the shaft on which the slider is located, and covering its guideline with a through four faceted hole, is known. This hinge joint allows for the translational movement of the slider along the opening of the guide and two rotational movements around the axes perpendicular to the direction of translational movement. In addition, the connection ensures the transfer of the tetrahedral guide hole by contacting the sides of the slider with the faces of the opening of the guide 1. However, when the axis of the slide shaft is rotated at a certain angle from the axis of the guide hole, it is not possible to perform simultaneous translational motion with the rotation around the axes perpendicular to the direction of translational movement. The closest in technical essence to the present invention is a hinge joint, made in the form of a kinematic pair, one of the elements of which is a guide with a through cylindrical bore and keyway, and the other is a slider in the form of a ball placed in a cylindrical bore of the guide and mounted on a cylindrical pin, which in turn is placed in a guide keyway. The pair allows simultaneous translational movement along the cylindrical bore of the guide with two rotational motions around axes perpendicular to the direction of translational motion. In addition, the pair admits. transferring the torque around the axis of the through cylindrical bore of the guide due to the contact of the cylindrical pin with keyway 2. A disadvantage of the known hinged connection is its low loading capacity during the transmission of torque. The aim of the invention is to increase the load capacity of the connection during the transmission of torque. The goal is achieved by the fact that in a hinged joint containing a slider with a spherical surface and a guide with a through hole that embraces it, a section with a cylindrical surface is made on the slider, and the through hole of the guide is made tetrahedral with two opposite flat faces parallel to each other, interacting with the cylindrical surface of the slide. Two other opposite faces of the guide hole, interacting with the spherical surface of the slider, can be made flat and parallel to each other with a distance between them equal to the diameter of the spherical surface of the slider. In addition, two other opposite faces of the guide hole, interacting with the spherical surface of the slide, can be made as parts of one cylindrical surface, the axis of which is perpendicular to the axis of the cylindrical surface of the slide, and the diameter is equal to the diameter of the spherical surface of the slide. FIG. 1 shows a swivel joint; in fig. 2 is a view A of FIG. one; in fig. 3 shows a section BB in FIG. one; in fig. 4 is a view A of FIG. 1, a variant of the designs (the contacting surfaces of the slider and the guide are conventionally shown with a gap); in fig. 5 is a section BB in FIG. 1 (swivel with the slider rotated around the Z axis, perpendicular to the flat face of the guide hole, interacting with the cylindrical surface of the slider). The hinge joint consists of a guide 1 with a tetrahedral through hole 2 (Fig. 1-3), covering the slider 3 with the rod 4 attached to it, transmitting the movement of the slider relative to the guide to the elements of the mechanism (not shown). The slider 3 has a portion of the cylindrical surface 5 and a portion of the spherical surface 6. The through hole 2..the guide 1 is made with two flat edges 7 interacting with the cylindrical surface 5 of the slide 3. The spherical sections b of the slide interact with the faces 8 of the hole guide, made either flat and parallel to each other with a distance between them equal to the diameter of the spherical surface 6 of the slide 3 (Fig. 2), or in the form of parts of a single cylindrical surface whose axis is perpendicular to the axis and the cylindrical surface 5 of the slide 3, and the diameter is equal to the diameter of the spherical surface 6 of the slide 3 (Fig. 4). The pivot joint allows for the translational movement of the slide 3 on the axis. X along the through hole 2 and rotational movements (swings) around the cylinder Y axis and around the Z axis perpendicular to the axes X and Y.

запрещает перемещение ползуна перпендикул рно к оси .X к вращение вокруг оси X, т. е. может передавать крут щий момент вокруг нее. Поскольку в передаче крут щего момента участвует вс цилиндрическа поверхность ползуна, имеюща относительно большой диаметр, возникающие контактные и изгибные напр жени имеют сравнительно небольшую величину, что позвол ет повысить нагрузочную способность предлагаемого соединени по сравнению с известным.prohibits the movement of the slide perpendicular to the axis .X to rotation around the axis X, i.e. it can transmit a torque around it. Since the entire cylindrical surface of the slide, which has a relatively large diameter, is involved in the transmission of torque, the resulting contact and bending stresses have a relatively small value, which makes it possible to increase the load capacity of the proposed joint compared to the known one.

Выполнение граней 8 отверсти 2, взаимодействующих со сферическими участками поверхности 6 ползуна 3, цилиндрическими , позволит при необходимости снизить контактные напр жени , действующие перпендикул рно к гран м 8 (фиг. 4).Making faces 8 of aperture 2 interacting with spherical parts of the surface 6 of the slide 3, cylindrical, will, if necessary, reduce the contact stresses acting perpendicular to the faces 8 (Fig. 4).

SudSud

Шарнирное устройство может использоватьс , например, как шарнирна муфта в тех случа х, когда помимо двух обеспечиваемых карданом вращательных степеней свободы требуетс наличие третьей - поступательной.The hinge device can be used, for example, as a hinge coupling in cases where, in addition to the two rotational degrees of freedom provided by the cardan, a third one is required - translational.

Поскольку кинематическа схема устройства аналогична схеме кардана, использование его в качестве шарнирной муфты вызывает (так же, как в кардане) некоторую неравномерность вращени ведомого вала при равномерном вращении ведущего вала, причем эта неравномерность возрастает с увеличением угла а. поворота ползуна вокруг оси Z (фиг. 5). Как и в случае кардана, равномерность вращени ведомого вала может быть обеспечена последовательной установкой двух муфт.Since the kinematic scheme of the device is similar to that of the cardan, using it as a hinge coupling causes (as well as in the cardan) some unevenness in the rotation of the driven shaft with uniform rotation of the drive shaft, and this unevenness increases with increasing angle a. rotation of the slider around the Z axis (Fig. 5). As in the case of the cardan, the uniform rotation of the driven shaft can be ensured by the successive installation of two couplings.

ф(/г.2f (/ g.2

Б-БBb

фуг,3fug, 3

Б-6B-6

Фг/г.Fg / g

фуг.fug.

Claims

1. SWIVEL CONNECTION containing a slider with a spherical surface and covering its guide with a through hole, characterized in that, in order to increase the load capacity of the connection when transmitting torque, a section with a cylindrical surface is made on the slider, and the through hole of the guide is square with two opposite flat, parallel to each other faces interacting with the cylindrical surface of the slider.

2. Connection by π. 1, characterized in that the two other opposite faces of the guide hole interacting with the spherical surface of the slider are made flat and parallel to each other with a distance between them equal to the diameter of the spherical surface of the slider.

3. The connection on π. 1, characterized in that the two other opposite faces of the guide hole interacting with the spherical surface of the slider are made in the form of parts of one g of the cylindrical surface, the axis of which is perpendicular to the axis of the cylindrical surface of the slider, and the diameter is equal to the diameter of the spherical surface of the slider.