Создание и исследование новых рычажных механизмов является актуальной проблемой, так как они широко применяются для решения различных технических задач. В частности, такие механизмы могут использоваться в медицине. На рисунке а. изображена кинематическая схема четырехзвенного винто-рычажный механизма, спроектированного для преобразования вращательного движения винта в угловое перемещение рычага.
а – кинематическая схема б – план смещений
Четырехзвенный винто-рычажный механизм
Механизм выполнен стойке 1. Он состоит из трех подвижных частей – винта 2, гайки 3 и рычага 4. Винт 2 входит в трехподвижную сферическую кинематическую пару со стойкой 1, и со стороны гайки 3 в винтовое соединение. Рычаг 4 со стороны гайки 3 и стойки 1 входит в одноподвижные вращательные кинематические пары (шарниры). Ложка 5 – рабочий орган приведенного механизма.
Механизм выполнен стойке 1. Он состоит из трех подвижных частей – винта 2, гайки 3 и рычага 4. Винт 2 входит в трехподвижную сферическую кинематическую пару со стойкой 1, и со стороны гайки 3 в винтовое соединение. Рычаг 4 со стороны гайки 3 и стойки 1 входит в одноподвижные вращательные кинематические пары (шарниры). Ложка 5 – рабочий орган приведенного механизма.
Смещения точек и звеньев определены при помощи графо-аналитического метода [1]. План смещений изображен на рисунке б.
При повороте винта 2 вокруг собственной оси, гайка 3 получит смещение 
. Величина 
известна, а направление совпадает с направлением звена 3 (отрезок О2С), т.к. движение звена 3 параллельно звену 2. На плане это смещение показано вектором 
(пунктирной линией), имея ввиду, что на самом деле оно не выходит из полюса.
Уравнения, описывающие смещение точки С2, запишутся в виде
(1)
В первом уравнении системы (1) известно направление смещения звена 2. Оно показано 
, выходящем из точки С’3.
Для точки В система уравнений имеет вид
(2)
В первом уравнении системы (2) известно направление 
. Проведем на плане смещений 
из полюса р. На пересечении 
и 
находится точка В, а величина 
определится отрезком, выходящим из полюса. Смещение точки 
рассматривается относительно неподвижного центра вращения О2 и должно выходить из полюса, а смещение точки 
рассматривается относительно подвижного звена 2 и из полюса выходить не может. Для того чтобы корректно завершить план смещений построим вектор 
из полюса р, а вектор 
из точки С3 соответственно.
Точка D относится к ложке 5. Движение этой точки определяет геометрические размеры звеньев механизма. Направление смещения 
, а величина находится из произведения 
, где 
. На рисунке а пунктиром показано поло жение звеньев при смещении ложки 5 из точки D в D1, что соответствует желаемому перемещению рабочего органа. Из рисунка а видно, что геометрия разработанного механизма позволяет выполнить такое смещение.
Таким образом, определены смещения всех звеньев механизма для конкретного положения. Решена обратная задача, а именно при заданном перемещении выходного звена обнаружены положения всех звеньев кинематической цепи.