Коробка передач

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1442757 1)4 Р 16 Н 3/6 СССРНРЫТИЙ ДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ГО ЩВЗМЯряц". 1."9 ,"11 ИС РЕТ имович6(088.8)е свидетР 16 НПЕРЕДАЧ ство СССР3, 1978. ОБ бка перед(57) Пр относит быть ис агаема к оль е ных тем, чт нематически е каждого ифференци У СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Литовское научно-производственное объединение по комплексному проектированию станкостроительных предприятий(56) АвторскоельВ 953301, кл, 3/б машиностроению, может ована в качестве узла ой настройки в металлоре х и отличается от известс целью расширения кивозможностей, в качестодержащегося в коробке а с двумя входными и одним выходным звеньями использован дифференциалпрямое и обратное значение передаточного отношения между выходным и первым входным звеньями которого равно целому числу -1 ) К )+1 а кинематическая связь между вторым входным звеном каждого дифференциала и входным валом коробки выполнена в виде ряда переключаемых зубчатых передач, совокупность значений передаточных отношений которого представлена арифметическим рядом, а число значений и диапазон регулирования передаточного отношения равны К. Предлагаемое изобретение позволяет сущест венно расширить возможность автоматизации настройки замкнутых кинематических связей в зубообрабатывающих и резьбообрабатывающих станках, повышая их гибкость.и открывая возможность их применения в гибких автоматизироЪванных производствах. 4 з.п. ф-лы,.Решетник заренко Заказ 6372 Тираж 784 Подписное 5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проек ВНИИПИ по 3035, Мосу лам ква Составитель В.АпарховТехред Л.Сердюкова Коррект рственного комитета Сзобретений и открытийЖ, Раушская наб., 1442757Изобретение относится к машино; строению и может быть использовано вкачестве узла кинематической настрой,ки в металлорежущих станках.5Целью изобретения является расширение кииематических возможностей коробки передач.,На фиг. 1-12 представлены кинематические схемы коробок передач с раз Оличными значениями передаточных отношений между центральными колесами приостановленном водиле т. 2 (на четныхпФигурах представлены ускоряющие, а нанечетных Фигурах - защемляющие ва-15рианты исполнения коробки передач).Каждая коробка передач содержитпоследовательно связанные дифференциалы, в состав каждого из которыхвходит по два центральных колеса 1 п 20и 2 п, водило Зп и одновенцовые илидвухвенцовые сателлиты 4 п, управляемые тормозы 51 и муфты 6 Е и зубчатыепередачи 71 для кинематической связидифференциалов с входным валом 8 25коробки передач, параллельному выходному валу 9, где индексы и и 1 собозначают соответственно номерадифференциала и степень члена полинома, представляющего передаточное30отношение коробки.Передаточное отношение между выходным и первым входным звеном каждого использованного в коробке пере, дач дифференциала нри условно заторможенном втором входном звене (со,стороны предыдущего дифференциала)1 1равно +К или +В коробках передач, показанныхна фиг. 1-8, центральное колесо 1,начиная с второго дифференциала, связано с водилом 3 предыдущего дифференциала, а центральное колесо 2 каждого дифферейциала связано с управляемым тормозом 5 и через ряд переключаемых муфтами 6 зубчатых передач7 с входным валом 8.В ускоряющих коробках передач(Фиг. 1 и 3) центральное колесо 1,первого дифференциала соединено свыходным валом коробки, а водило Зппоследнего дифференциала связано стормозом 5 п и через переключаемыезубчатые передачи 7 п с входным валом 558, а на фиг. 3 и 4 колесо 1, связано. с тормозом 5 п и валом 8, а водилоЗп соединено с выходньщ валом. В замедляющих коробках передач (фиг. 2 и 4) центральное колесо 1, заторможено, а водило 3 соединено с выходным валом, а на фиг, 6 и 8 колесо 1 сое-, динено с выходным валом, а водило 3 заторможено.В коробках передач, показанных на фиг. 9-12, центральное колесо 1, начиная со второго дифференциала, связано с центральным колесом 2 предыдущего дифференциала, а водило 3 каждого дифференциала связано с управляемым тормозом 5 и через ряд переключаемых муфтами 6 зубчатых передач 7 с входным валом 8. В ускоряющих вариантах на Фиг. 9 и 11 центральное колесо 1, соединено с выходным валом коробки, а центральное колесо 2 п - с тормозом 5 п и через зубчатые передачи 7 п с выходным валом 8. В замедляющих вариантах на фиг. 10 и 12 центральное колесо 1, заторможено, а центральное колесо 2соединено с выходным валом.Коробка передач работает следующим образом.Вращение с входного вала 8 через зубчатые передачи 7 передается на дифференциалы и далее на выходной вал. Передаточное отношение коробки зависит от комбинации включенных тормозов 5 или зубчатых передач 7 .Угловые. скорости звеньев каждого содержащегося в коробке передач дифФеренциала связаны формулой Виллисагде ы и о 2 - угловые скорости соответственно 1-го и 2-гоцентральных колес;ы - угловая скорость водила 3,- передаточное отношениемежду центральными колесами при условно заторможенном водке 3.Любое из трех конечных звеньев дифференциала может быть использовано в качестве выходного (ведомого) и тогда два других будут входными (ведущими) .Из Формулы (1) получаем три выражения для каждого их трех звеньев, - (1 - ,. в )свЫ В корсбке передач, изображенной на фиг. 1, передаточное отношение между центральным колесом 1 и водилом 3 при условно заторможенном колесеМ2 1 + К, а передаточное"вотношение между центральными колесами из формулы (1) , = 1-К. Кине -15 матика этого исполнения коробки описывается формулой (3), которая после подстановок приобретает вид ы,= К ы ф (1 - К)шв Для и таких дифференциалов, связанных между собой так, что центральное колесо 1, начиная с второго дифференциала, соединено с водилом 3 предыдущего дифференциала, угловая скорость первого центрального колеса первого дифференциала 1 являющегося выходным звеном ускоряющей коробки передач, определяется выражением 1 ф К "зч+ (1 К)ГК К ++ К(6) а передаточное отношение коробки 35 ь где хэ=,= О, 1, 2,ь(1 - К ) с" в- (1-К) ОывУ У2, , (К - 1),О 1 2у9 55 передаточные отношения кинематических связей между соответственно водилом Зп, вторыми центральными колесами 2 2.) 2, и входным валом 8, выполненных в виде ряда переключаемых зубчатых передач.Пслином (7) отражает кинематическую структуру коробки передач (фиг1) и представляет ее передаточное отношение в виде цифрового кода, основанием счисления является целое положительное число К, а количество разрядов кода равно и + 1.Набор заданной цифры в каждом разряде кода осуществляется включением тормоза 5 или одной из муфт 6 в соответствующей кинематической связи с входным валом, Набор кода заданного передаточного отношения осуществляется включением соответствующей коду комбинации тормозов 5 и муфт 6.В конкретном примере исполнения коробка передач, заменяюцая гитару деления зубофрезерного станка, может содержать два пятеричных дифференциала, Для осуществления , = К = 5 и= -4 зубчатые колеса, содержащиеся в каждом дифференциале, могут быть выполнены, например, со следующими количествами зубьев: первое центральное - Х, = 20, второе центральное внутреннего зацепления Х= 80.Структурная формула настройки коробки передач в этом конкретном примере исполнения имеет вщ где. , ь. в принимают значение О, 1,2, 3, 4, а=1 - 124.Для настройки коробки, например, на82 нужно сначала перевести число 82 из десятеричной в пятеричную систему счисления, а затем, получив д - 312, включить в кинематических связях дифференциалов с входным валом 8 соответствующие муфп 6, а именно в связи водило 3, - муфта, замыкающей зубчатую передачу, 1 з = 3, а в связях вторых центральных колес второго и первого дифференциалов муфты, замыкающих зубчатые передачи, соответственно 1. 2 = 1 и= 2.Коробка передач, изображенная на фиг. 2, отличается от исполнения на фиг, 1 только тем, что водило последнего дифференциала 3соединего с выходным валом коробки, а первое центральное колесо первого дифференциала 1 заторможено. В нем используются ш таких же, как и в коробке(К - 1) . 40 5на фиг. 1, дифференциалов, И связаны они между собой, их вторые центральные колеса - с входным валом 8 также, как и в исполнении на Фиг. 1. Вследствие указанного отличия водило 3 каждого используемого в данном исполнении дифференциала становится выходныг звеном, а первое центральное колесо 1 - первым входным, что в 10 свою очередь означает изменение передаточного отношения между выходным и первым входным на число, обратное1 з 1 К т,е, д =, = = - с 1ф31 дК1Иначе говоря, направление кинематического потока в коробке изменяется на противоположное, вследствие чего коробка передач при том же д1 - К становится замедляющей.20Из (2) следуе т ы 1: К " ы, - К (1 - К) со 2. (8) Передаточное отношение коробки 25описывается следующим полиномом ПЪ - п+ 1 д 2, +К д 22++ 2 (ч К 2 тф (9) 30(К), -- (1 - К) =. О, 1, 2, 22 ,(К - 1),ге (1 - К) = О, 1, 2, 8 Коробка передач этого исполнения позволяет настраивать передаточные отношения, меньшие единицы 1,представленные и ниде кода с основанием 45 , счисления К и количествомразрядов ш,В конкретном примере исполнения коробка передач может содержать три таких же, как в рассмотренном вьппе примере "пятеричных" дифФеренциала. 50 Структурная формула такой коробки получит нид: дМ ддг д 21г 5 з 5 г 5+ + Ф55Коробка передач в этом примере исполнения может настраиваться на ряд передаточных отношений д = 0,008 - 0,992 с шагом 0,008, а диапазон ре 57 6гулиронания, как и н предыдущем исполнении на фиг. 1, равен 124,Для настройки коробки, например, на д = 0,816 нужно перевести его в пятеричную систему счисления и, получив д,= 0,402, набрать его н виде кода путем включения соответствующей комбинации муфт 6 и тормозов 5, а именно д 2 = 2, д = О, д 2, = 4.В изображенной на фиг. 3 коробке передач использованы дифференциалы, для котоРых д г= = -К дз1+К.Передаточные отношения для схем фиг. 3 и 4 имеют вид++ (+К) 1. + ИК) дг,(11) Из (10) и (11) следует, что члены полинома для нечетных разрядон будут отрицательными, что несколько изменяет структуру кода передаточного отношения,В конкретном примере исполнения коробка передач на Фиг. 3 может содержать, как и в примере исполнения на фиг. 1,.два "пятеричных" дифференциала, характеризующихся д= -5 иСтруктурная формула этого примера исполнения имеет вид д=5 дЗ -5 дг+ дг,. А пятеричный код для набора передаточного отношения, например,82 имеет вид 4(4)2=5 4-5 4+ 2 В коробке передач, изображенной на фиг. 4 могут быть использованы три таких же "пятеричных" дифференциала, что и в предыдущем примере, но с противоположным направлением кинематического потока, Структурная формула этого примера 1 . 1, 1++ (+К) д (13)Итак, в коробках передач на фиг.5- 7 противоположная, по сравнению с фиг, 1-4, последовательность разрядов в коде.И, наконец, для исполнений коробки, где , = +К (фиг. 9-12) имеем 57 8лов выполнены в виде зубчатых передач внешнего зацепления с передаточ-, ными отношениями, равными - "1". Тогда знаки перед членами структурных полиномов меняются через один, что может быть учтено при наборе кода или скомпенсировано выполнением кинематических связей между дифференциалами и входным валом 8 коробки через одну отрицательными. Эти исполнения дают дополнительные воэможности при выборе конкретных конструктивных исполнений коробки передач.И, наконец, в исполнениях с реверсивнйми кинематическими связями между соседними дифференциалами или между каждым дифференциалом и входным валом при заданном ряде передаточных отношений может быть сокращено количество зубчатых передач в кинематических связях между дифференциалами и входным валом (кроме связи высшегоКразряда) до - , если К - четное чисК - 1ло или до 2 , если К - четноеК - 1число или до2если К - нечет+ К; 1 + - ; +К, равноценны по своимК 40 кинематическим воэможностям, но каждый из них может дать те или иные преимущества при выборке конкретного конструктивного решения.Возможны исполнения, в которых 45 выходные и первые входные звенья соседних дифференциалов связаны, например, с помощью зубчатых передач. На- личие этих передач в коробке учитывается в структурных формулах (10)- 50 .(15) вводом перед каждым членом полинома коэффициента, равного произ- ведению передаточных отношений зубчатых передач между всеми дифференциалами, предшествующих данному. Воз" можны, например, исполнения, в которых передаточные отношения всех связей между выходными и первыми входными звеньями соседних дифференцианое число,В конкретном примере исполнения"пятеричнойускоряющей трехразрядной коробки передач кинематическиесвязи 1-го и 2-го разрядов могутбыть выполнены реверсируемыми, передаточные отношения каждый иэ которыхмогут принимать значения + 1 илй +2.Передаточное отношение, например,= 62 в таком примере исполнениякоробки набирается, как код 222=5 2+5 2+2,а, например, 1 = 63 - как код 3(-2) (-2) = 5 3 - 5 2 в .2 При том же диапазоне регулирования 124 такая коробка содержит в кинематических связях с входным валом 8 зубчатых передач против 12 в исполнениях с нереверсируемыми связями, а общее количество коммутирующих устройств 13 против 15,Коробка передач за счет возможности увеличения внутреннего передаточного отношения дифференциалов (основания счисления кода). при заданном9 14427 арифметическом ряде передаточных отношений значительно упрощает ее кинематическую структуру и конструкцию.С увеличением заданного диапазона регулирования преимущества коробок5 передач с большими основаниями счисления становятся более ощутимыми. Изобретение позволяет существенно расширить возможности автоматизации настройки замкнутых кинематических связей в зубообрабатывающих и резьбообрабатывающих станках, повышая их гибкость и открывая возможность их применения в гибких автоматизированных производствах.Формула изобретения1, Коробка передач, содержащая входной и выходной валы, управляемые муфты сцепления, тормоза, последовательно соединенные дифференциалы, первое входное звено каждого из которых жестко связано с выходным зве ном последующих, вторые входныезвенья дифференциалов связаны посредством управляемых муфт с тормозами или кинематически с входным .валом, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, прямое или обратное значение передаточного отношения межды выходным и первым входнымзвеньями каждого дифференциала при заторможенном втором входном звене равно целому числу К,гпервое входное звено последнего дифференциала связано посредством управляемых муфт с тормозом или кинематически с входным 57 10.валом, каждая кинематическая связьвыполнена в виде ряда переключаемыхзубчатых передач, число которых равно К - 1, гдеК - целое число,кроме единицы. 2. Коробка передач по п, 1, о т - л ич а ю щ а я с я тем, что в качестве связанного с входным валом коробки второго входного звена каждого дифференциала использовано од" но из его центральных колес, а передаточное отношение между центральными колесами каждого дифференциала1равно 1К или 1 +К3. Коробка передач по п, 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве связанного с входным валом коробки второго входного звена каждого дифференциала использовано его водило, а передаточное отношение между центральными колесами каждого дифференциала равно +К.4, Коробка передач по п, 1, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что кинематические связи между дифференциалами и входным валом коробки имеют через одну отрицательное передаточное отношение, а передаточное отношение кинематических связей между соседними дифференциалами равно -1.5. Коробка передач по и. 1, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что кинематические связи между соседними дифференциалами или между входным валом и дифференциалом,кроме кинематической связи последнего дифференциала, реверсируемы.