Преобразующий зубчатый механизм

ИДЕТЕЛЬ К АВТОРСКОМ Теория меха-77, 79-80 ия механизмов101).СССР28, 1981.СССР983. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Нижегородский политехнический институт(57) Изобретение м.б. использовано в машиностроении. Цель - расширение функциональных воэможностей. Преобразующий зубчатый механизм содержит корпус 3, две планетарные ступени 1 и 2, Каждая ступень имеет центральные колеса 6 и 7, входное и выходное водила 4 и 5 с сателлитами 8 и 9, кинематически соединенными между собой по начальным окружнОстямОтношение чисел зубьев центральных колес и сателлитов равно двум, Сателлиты могут быть соединены кинематической связью в виде вращательной пары, сферической пары или двух подвижных звеньев й трех вращательных кинематических пар, 3 з.п. ф-лы, 2 ил.1726874 10 15 20 30 35 40 45 55 Изобретение относится к устройствам, предназначенным для преобразования вращательного движения входного авена в возвратно-вращательное выходного и может быть использовано преимущественно в машиностроении, а также в станкостроении, транспортирующих машинах и т,п,Известны рычажные, кулисные или кулачковые механизмы, состоящие из кинематически связанных звеньев: ползуна, рычага, коромысла, шатуна, кулисы, кулачка, зубчатого колеса и стойки. С помощью этих механизмов можно преобразовывать вращательное движение в возвратно-вращательное, но эти механизмы имеют ряд недостатков - большие габариты и инерционные нагрузки, малый угол размаха коромысла, а также не обеспечивают изменение положения оси вращения выходного звена на заданный угол,Известно также устройство для перемещения исполнительного органа, содержащее корпус с размещенными в нем двумя планетарными механизмами, каждый из которых имеет водило, солнечное колесо, сателлит и паразитное колесо, расположенное между последними на оси водила. Водило второго планетарного механизма жестко соединено с сателлитом первого, а солнечное колесо первого планетарного механизма заторможена. Водила обоих планетарных механизмов выполнены одинаковой длины, При вращении первого водила второй сателлит совершает прямолинейное перемещение по диаметральной линии, проходящей через ось вращения первого водила.Недостатками этого механизма являются большие габариты, ограниченный ход исполнительного органа, невозможность возвратно-вращательного движения выходного звена.Известна зубчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем две ступени планетарных механизмов, каждая из которых включает ведущий вал с кривошипом, установленное на нем зубчатое колесо с внутренними зубьями и сателлит с наружными зубьями. Зубчатое колесо установлено в этой передаче на кривошипе эксцентрично и ось колеса с внутренними зубьями также эксцентрична относительно оси ведущего вала а эксцентриситеты обоих зубчатых колес равны по величине и однонаправлены. Ведущие валы соседних ступеней соединены между собой, кривошипы расположены диаметрально противоположно, а зубчатые колеса с внутренними зубьями соединены между .собой и имеют одинаковые числа зубьев.При вращении ведущего вала первой ступени первый сателлит совершает круговое поступательное движение совместно с кривошипом и приводит во вращение ведомое колесо с внутренними зубьями, За один оборот ведущего вала ведомое колесо поворачивается на угол, определяемый отношением числа зубьев ведомого колеса и сателлита, Вторая ступень в этой передачеработает аналогично,Недостатком этой зубчатой передачиявляется невозможность в процессе наладки или работы механизма изменять взаимное расположение осей входного и выходного звеньев в пространстве и поворачивать выходное звено за один оборот входного на любой заданный угол, что ограничивает его функциональные возможности, в частности этот механизм неприменим для получения возвратно-вращательного движения выходного звена,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей передачи,Указанная цель достигается тем, что в преобразующем зубчатом механизме, содержащем корпус, размещенные в нем две планетарные ступени, каждая из которых имеет неподвижные центральные колеса с внутренними зубьями, входное и выходное водила с сателлитами, сателлиты по начальным окружностям кинематически соединены между собой, а отношение чисел зубьев центральных колес и сателлитов равно двум,Возможно вместо вращательной кинематической пары применять сферическую пару, элементы которой закреплены на начальных окружностях сателлитов. В предлагаемом преобразующем механизме сателлиты могут быть соединены кинематической цепью из двух подвижных звеньев и трех кинематических пар,При соединении сателлитов одной вращательной парой обеспечивается возможность преобразования вращательного 50 движения входного звена в возвратно-вращательное выходного с регулируемым углом размаха, Соединив выходное звено с известными устройствами регулировки угловой скорости (вариатор, коробка передач), можно получить механизм, в котором эа один оборот входного звена выходное будет совершать несколько оборотов в одном направлении, а затем столько же оборотов в обратном и потому механизм может найти применение в различных техническихустройствах от инвалидных колясок допрессов,При соединении сателлитов сферической парой гарантируется поворот оси входного и выходного звеньев вокруг оси Х впределах угла, допускаемого сферическимсоединением.На фиг.1 схематически показан внешний вид механизма; на фиг,2 - вариант выполнения механизма с сателлитами,соединенными кинематической цепью,Преобразующий зубчатый механизм содержит две входную и выходную планетарные ступени 1 и 2, размещенные в корпусе3, Каждая имеет водила 4 и 5, невращающиеся центральные зубчатые колеса 6 и 7 свнутренними зубьями (зубчатое колесо 7 является пассивным звеном, используемымдля получения лучших условий передачисил) и зацепляющиеся с ними сателлиты 8 и9,Сателлиты по начальным окружностямкинематически соединены между собой поменьшей мере одной вращательной парой,а отношение чисел зубьев центральных колес и сателлитов равно двум. При этом обеспечивается возможность преобразовыватьвращательное движение входного звена ввозвратно-вращательное движение выходного с регулируемым углом размаха и изменение в процессе наладки или работымеханизма взаимного расположения входного и выходного звеньев по оси Х, отпадают требования к соосности входного ивыходного звеньев, которые в этом случаемогут соединяться с другими элементамиприводов жесткими муфтами, и снижаютсятребования к точности обработки рамы, накоторой крепят элементы привода, удешевляется их изготовление. 8 предлагаемомзубчатом механизме сателлиты могут бытьсвязаны сферической парой 10. котораяпредставляет собой, например, сферический шарнир, элементы которого закреплены на начальных окружностях сателлитов 8и 9. При таком выполнении механизма появляется возможность поворачивать осивходного и выходного звеньев вокруг оси Хв пределах угла, допускаемого сферическимсоединением. Кроме того, в механизме сателлиты можно соединить кинематической связью, включающей подвижное звено 11, три вращательные кинематические пары 12, 13, 14 . и подвижное звено 15. Это позволит оси входного и выходного звеньев поворачивать вокруг оси Х на любой угол, Изменяя длину звеньев 11 или 15, соединяющих сателлиты, можно передавать движение налюбое практически необходимое расстояние,Числа зубьев колес в предложенном механизме выбираются с соблюдением требо 5 ваний, предьявляемых при проектированиисателлитных механизмов, но с обязательным выполнением дополнительных условий: 26=22 в: 27=229, где 2 - число зубьевсоответствующего зубчатого колеса или са 10 теллита,Угловые скорости водил 4 и 5 при этомполучают значения, которые связаны зависимостью: 15 гав3 падг 9 ви а 52 ьв Х- агссов2 ь,д. где в - угловая скорость звена;а - угол поворота соответствующего водила от начального положения;г - радиус начальной окружности соответствующего сателлита,Очевидно. что при гав = гищ, сц = а 5:25в 4 = ж 5, т.е, водило 5 будет совершать полный оборот за один оборот водила 4. Осивходной и выходной ступени 1 и 2 размещены с эксцентриситетом ЬХ (+ 2(ъ - гв),где ЬХ - расстояние между осями водил 4 и5 по оси Х; гч - радиус начальной окружности соответствующего сателлита.Преобразующий зубчатый механизм работает следующим образом.При вращении водила 4 движение передается на сателлит 8, у которого точки, расположенные на его начальной окружности, будутдвигаться по прямым, проходящим через геометрический центр центрального колеса 6. Таккак сателлиты соединены в точках, лежащих на40 их начальных окружностях, то при прямолинейном возвратно-поступательном перемещении сферической пары 10 по оси Х этодвижение преобразуется в планетарной передаче в сложное вращательное движение сател 45 лита 9 и возвратно-вращательное водила 5,Числа зубьев колес, выбраны из условия26=22 в и 27=229, где 2 - число зубьев соответствующего зубчатого колеса или сателлита,что позволяет обеспечить преобразованиевращательного движения входной ступени ввозвратно-вращательное выходной.Предлагаемое соединение колес обеспечивает максимальный угол размаха водила 5, который определяется соотношением2 гв+АХ55а =л-агссоз2 гдегде г - радиус начальной окружности соответствующего сателлита;а - угол размаха водила 5;ЬХ - расстояние между осями водил 4 и 5 поосиХ,Из приведенных формул видно, что угол размаха водила 5 можно не только задавать в стадии проектирования, выбирая гщ и г 9, но и изменять в процессе эксплуатации механизма, варьируя значениями ЬХ в заданных пределах. Очевидно. что при этом будет меняться и закон изменения угловых скоростей водила.Кроме того, в пределах, допускаемых сферической парой 10, в процессе наладки или даже во время работы планетарные ступени 1 и 2 могут быть повернуты относительно друг друга вокруг оси Х.Предлагаемый малогабаритный преобразующий механизм обеспечит при его применении в приводах. например. строгальных станков, механических прессов, качающихся конвейеров увеличение КПД с 16 до 94 ф ; уменьшение габаритов приводов; уменьшение металлоемкости конструкций; снижение. энергетических затрат в 5-6 раэ, а также требований к точности изготовления элементов приводов; уменьшение затрат на изготовление, монтаж и наладку; уменьшение инерционных нагрузок в приводах, повышение долговечности и надежности их работы, увеличение межремонтныхсроков, повышение производительности5 машин в среднем в 4 раза,Формула изобретения1. Преобразующий зубчатый механизм,содержащий корпус, размещенные в немдве планетарные ступени, каждая из кото 10 рых имеет неподвижные центральные колеса с внутренними зубьями, входное ивыходное водила с сателлитами, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширенияфункциональных воэможностей, сателлиты15 по начальным окружностям кинематическисоединены между собой, а отношение чиселзубьев центральных колес и сателлитов равно двум.2. Механизм поп,1, отл ича ю щи й 20 с я тем, что кинематическая связь представляет собой по меньшей мере одну вращательную кинематическую пару.3. Механизм по п,2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что вращательная кинематическая25 пара выполнена сферической,4. Механизм поп.1, отл ича ющи йс я тем, что кинематическая связь выполнена из двух подвижных звеньев и трех кинематических пар,301726874 оставитель И.Лобанехред М.Моргентал Корректор Н,Ревская Редактор О.Спесивых оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1267 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5