Механическое вычислительное устройство

(п)935975 ОП ИСАЫИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистичесиикРеспублик(51)М. Кл,С 06 С 3/06 3 ЬеударстваеЫ 1 кааитет СССР во деаи кзобретеккк в атврыткй(088.8) Опубликовано 15,06.82. Бюллетень Щ 22 Дата опубликования описания 17.06,82ЕХАНИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВОИзобретение предназначено для получения перемещения, пропорционально(о третьей степени и/или корню кубическому задающего перемещения, а также для выполнения некоторых тригонометрических операций и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления.Известны вычислительные устройства (умножающие механизмы), содержащие две подвижные во взаимно перпендикулярных направлениях каретки, ползун с направляющей, параллельной на (. правлению перемещения одной из каре-. ток, одноплечий рычаг с неподвижной осью вращения, при этом обе каретки и рычаг подвижно соединены между собой посредством пазов в них и помещенного туда пальца, а рычаг связан подвижно с ползуном, что позволяет при задающих перемещениях ползуна и первой каретки во взаимно перпендикулярных направлениях получить результирующее перемещение второй каретки, пропорциональное произведению задающих перемещений при постоянном коэффициенте пропорциональности,т. е. масштабе 1,Возведение в куб может быть произведено с помощью соответствующейсовокупности двух умножающих механизмов: первого умножающего механизмадля осуществления возведения в квадрат некоторой величины и второго ум"10ножающего механизма для умноженияпервоначальной величины перемещенияна результат, полученный первым умножающим механизмом. Поскольку механизм возведения в куб, а также в5более высокую степень состоит из совокупности множительных механизмов,он не обеспечивает высокой точностииэ-за наличия большого количестваподвижных сопряжений./20Наиболее близким к изобретению является механизм возведения в. куб, содержащий крестообразное основание ипрямой кулисный угол, одна сторона3 93597которого закреплена поворотно на одной иэ сторон основания и которыйперемещается одним углом вдоль второй стороны основания пропорционально третьеЙ степени задаваемого перемещения21.Недостатком известного устройстваявляется ограниченность его функциональных возможностей, которые сводятся лишь к реализации математической Ооперации возведения в куб,Цель изобретения - расширениекласса решаемых задач одним механическим вычислительным устройством,а именно получения возможности кроме Оматематических операций возведенияв куб и извлечения корня кубическогореализовать некоторые тригонометрические зависимости,Для достижения поставленной целимеханическое вычислительное устройство, содержащее два кинематическисвязанных и помещенных в направляющиекорпуса ползуна, в каждом из которыхвыполнены паз, в котором расположенсоответствующий палец, выходной полэун, помещенный в направляющую корпуса, содержит также суммирующий двуплечий рычаг, два кривошипных вала,связанных между собой зубчатой передачей, с передаточным отношением, равным трем, на каждом иэ кривойипныхвалов жестко закреплены соответствующий палец ползуны выполнены Т-образными, причем пазы в них перпендикуляр 3ны направлению движения ползунов,суммирующий двуплечий рычаг укрепленшарнирно на одном конце выходногоползуна и подвижно соединен своимиплечами с концами Т-образных ползунов,а на корпусе и на одном из Т-образных ползунов закреплена концами воз-вратная почжина. На фиг. 1 представлено устройство, главный вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг, 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиР.Предлагаемое устройство включает два отдельных синусных механизма, ф один из которыхсодержит кривошипный вал 1 с кривошипным регулируемым пальцем 2, сопрягаемым с пазом ползуна 3, второй синусный механизм также содержит кривошипный вал 4 с регулируемым кривошипным пальцем 5, сопрягаемым с пазом ползуна б. Кривошипные валы 1 и 4 смонтированы на подшипниках в 5 4корпусе 7 и соединены между собой кинематически посредством зубчатой передачи, состоящей из зубчатых колес8 и 9. Причем зубчатое колесо 8, жестко укрепленное на валу 1, имеет число зубьев в три раза больше, чем число зубьев колеса 9, жестко укрепленного на валу 4. Ползуны 3 и 6 помещены в направляющие корпуса 7 и кинематически соединены посредством соответственно пальцев 10 и 11 с двуплечим суммирующим рычагом 12, а последний шарнирно соединен с полэуном 13,Полэун 13 имеет направляющие в корпусе 7. Кривошипный палец 2 валасоединен шарнирно возвратной пружиной 14 с корпусом 7 посредством пальца 15, геометрическая ось которогорасположена в горизонтальной плоскэсти, проходящей через геометрическиеоси валов 1 и 4. Зксцентриситет кривошипного пальца 2 вала 1 по величине установлен большим в три раза,чем эксцентриситет кривошипного пальца 5 вала 4. Устройство работает следующим образом,В начальном положении геометрические оси валови 4 и кривошипных пальцев 2 и 5 расположены в одной горизонтальной плоскости, причем кривошипные пальцы 2 и 5 находятся слева соответствующих валов 1 и,3. Путем внешнего воздействия на полэун 3 осуществляют его перемещение от начального положения вверх в сторону положительного направления его движения на некоторую величину х , при этомкривошипный вал 1, кинематически связанный с ползуном 3 посредством кривошипного пальца 2, поворачивается на некоторый угол Чот начального положения в направлении вращения часовой стрелки. Благодаря действию растягиваемой пружины 14 на кривошип 2 вала 1 исключается заклинивание синусного механизма в его мертвом положении, когда оси кривошипа 2 совпадают с продольной осью полэуна 3. Иежду линейным перемещением ползуна 3 (х) и угловым перемещением кривошипного вала 1 (ф) первый синусный механизм обеспечивает зависимость х, = И яй Ч где Й,д - эксцентриситет кривошипного пальца 2 вала При повороте кривошипного вала 1 вместе с зубчатым колесом 8 на угол10 В-- 51 П-ЗУ ) = 3 х = В 51 пгВ 23 51 п З) где В 5- - эксцентриситет кривошипного пальца 5 вала 4.Перемешения полэуна 3 и ползуна б воспринимаются рычагом 12 суммиру ющего механизма, ползун 13 которого перемещается на величину х от своего начального положения 25 х -" - (х +х) =2 (В х 1 1 л. 2 Э 6 2 В х 51 П 9, -- - 51 п ЗУ,),330 Последнюю зависимость можно представить в виде 1 4 3 . Вх - (В 51 пх 35 2 3 43 2 33 5 4х 51 П ЗУ ) = - (- 51 пт 1- 51 П 3), 14 ао 5 9359зубчатое колесо 9 с кривошипным валом 4 осуществляет поворот в направлении против направления, вращения часовой стрелки на угол 4 , по величине в три раза большей величины угла 9, т. е. 94 = -3. При этом ползун 6 второго синусного механизма перемещается от своего нацального положения на величину х , равную 75 6т, е, перемещение ползуна 13 является пропорциональным величине перемещения ползуна 3 в третьей степени, а коэф 2 фициент пропорциональности равен 230Необходимая величина В 2 и величина В = 2(3 достигается регулированием положения кривошипных пальцев 2 и 5 относительно соответствующих валов 1 иПомимо выполнения математической операции возведения в куб, устройство реализует операцию извлечения кубического корня, если задавать перемещения ползуну 13, а измерять перемещения ползуна 3 и обеспечивает триго-. нометрические эависимости.х = В х3 х 51 п 9 между угловым перемещением вала 1 и линейным перемещением ползуна 3 (х); х = -В 51 п 31 между перемещением Ч вала 1 и х ползуна 6; х., = В 51 п Ч- В 2 - 51 П Рд между перемещением Ч вала 1 и перемещением ползуна 13.Ели обеспечить кинематическую связь кривошипных валов 1 и 4 посредством зубчатой передачи с передаточным отношением, равным двум, то механизм позволит получить перемещение ползуна 6, пропорционального квадрату перемещения ползуна 3 с коэффицицентом пропорциональности 4 Р , аЯ. также тригонометрические операции х = В 51 пУ и х = -В со 5 29 + + В, при этом необходимость в суммирующем механизме полностью отпадает.Способность воспроизводить тригонометрические Функции расширяет функциональные воэможности устройства, определяющие его эффективность.Так как получаем х = - В 51 пЪ 13 3 т = 2 ВВ 3 ВФормула изобретения 45 5055 Механическое выцислительное устрой-. ство, содержащее два кинематически связанных и помещенных в направляющих корпуса ползуна, в каждом из которых выполнен паз, в котором расположей соответствующий палец, выходной полэун, помещенный в направляющую корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, устройство содержит суммирующий двуплечий рычаг, два кривошипных вала, связанных между собой зубчатой передачей с передаточным отношением, равным трем, на каждом иэ7 935975 8кривошипных валов жестко закреплен одном из Т-обраэйых ползунов закрепсоответствующий палец, ползуны выпол- лена концами возвратная пружина.иены Т-образными, причем пазы в них Источники информации,.перпендикулярны направлению движения принятые во внимание при экспертизе ползунов, суммирующий,двуплечий ры-1. Кожевников С, Н. и др, Механизчаг укреплен шарнирно на одном кон- мы, Справочное пособие. М., "Машиноце выходного ползуна и подвижно сое" строение", 1976, с. 599, рис. 10-37. динен своими плечами с концами Т-об. Авторское свидетельство СССР разных ползунов, а на корпусе и на . Ю 91831, кл. С 06 С 3/06, 1950.