Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ(71) Заявитель Институт надежности машин Национальной Академии Наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт надежности машин Национальной Академии Наук Беларуси(57) 1. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее два эксцентриковых вала, не менее трех цевочных реек и зубчатую трохоидную рейку, отличающееся тем, что зубчатая трохоидная рейка выполнена секционной, причем число секцийравно числу цевочных реек и отдельные секции сдвинуты друг относительно друга на 1/ шага секции зубчатой трохоидной рейки, при этом расстояние между вершинами зубьев соседних секций зубчатой трохоидной рейки Т 1 равно 2 1, где 1 - расстояние между вершинами зубьев соседних секций зубчатой трохоидной рейки- число секций трохоидной рейки- радиус образующей трохоиды. 584 Полезная модель относится к машиностроению, в частности к трохоидным передачам, и может применяться в устройствах позиционирования, механизмах подачи станков и в роботах. Известен привод на основе трохоидной передачи 1, предназначенный для осевой регулировки рулевой колонки в автомобилях. Устройство содержит рулевую колонку с выфрезерованным на поверхности трохоидным профилем, приводной модуль в который входят две трохоидных рейки, зацепляющиеся с профилем рулевой колонки, два эксцентриковых вала, содержащих два кулачка, оси которых расположены диаметрально противоположно с эксцентриситетом относительно общей оси, и ременную передачу, соединяющую два эксцентриковых вала. Недостатком данного устройства служит сложность получения трохоидного профиля на рулевой колонке и ограниченная область применения передачи. В качестве ближайшего аналога служит передача для преобразования вращательного движения в поступательное 2. Передача содержит два эксцентриковых вала, три цевочных рейки, имеющих общую ось вращения,зубчатую трохоидную рейку, каретку, движущуюся поступательно вследствие попеременного вхождения цевочных реек в зацепление с зубчатой трохоидной рейкой и линейную направляющую качения, позволяющую получить плавность хода и высокую точность позиционирования. Недостатком данной конструкции является сложность получения сплошного трохоидального профиля широкой зубчатой трохоидной рейки, несимметричность расположения отверстий в цевочных рейках под эксцентриковые валы, что приводит к увеличению габаритных размеров и неравномерности распределения усилий на цевках цевочных реек. Задачей полезной модели является уменьшение массогабаритных характеристик и приведение к равномерному распределению нагрузок на цевках цевочных реек. Поставленная задача решена в устройстве для преобразования вращательного движения в поступательное,содержащем два эксцентриковых вала, не менее трех цевочных реек и зубчатую трохоидную рейку. Зубчатая трохоидная рейка выполнена секционной, причем число секцийравно числу цевочных реек и отдельные секции сдвинуты друг относительно друга на 1/ часть шага секции зубчатой трохоидной рейки, при этом расстояние между вершинами зубьев соседних секций зубчатой трохоидной рейки Т 1 равно 2 1, где- радиус образующей трохоиды. Сокращение массогабаритных характеристик достигается благодаря уменьшению расстояния между центрами цевок крайних цевочных реек при сдвиге секций зубчатой трохоидной рейки относительно друг друга на расстояние 1. Равномерное распределение нагрузки на цевках достигается благодаря тому, что расположение отверстий в цевочных рейках становится симметричным относительно центров цевочных реек, и поэтому плечи приложения усилий в зацеплении можно принять примерно равными. Данное положение приводит также к возможности увеличения размеров эксцентрикового вала как наиболее нагруженной части при работе передачи, при фиксированных размерах цевочных реек. Полезная модель поясняется чертежами, для случая, когда число секций зубчатой трохоидной рейки равно 3. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенной передачи. На фиг. 2 показаны профили секций зубчатой трохоидной рейки, смещенные друг относительно друга по длине на 1/3 часть шага зуба секции зубчатой трохоидной рейки. На фиг. 3 показано расстояние между центрами цевок Т 3 крайних цевочных реек для аналога. На фиг. 4 показано расстояние между центрами цевок Т 2 крайних цевочных реек для предложенной передачи. Передача (фиг. 1) содержит зубчатую трохоидную рейку, которая состоит из трех секций 1, 2, 3, сдвинутых друг относительно друга на 1/3 часть шага зуба секции 1 зубчатой трохоидной рейки (фиг. 2), два эксцентриковых вала 4, 5, входной вал 6, к которому подсоединяется вал двигателя (не показан), три цевочных рейки 7, 8, 9. Эксцентриковые валы 4 и 5 имеют три коленчатых части 10, 11, 12, оси которых сдвинуты друг относительно друга с эксцентриситетом на угол, равный 120 относительно центральной оси. Каждая цевочная рейка 7, 8, 9 имеет отверстия под коленчатые части 10, 11, 12 эксцентриковых валов 4 и 5 и цевки 13, 14, 15, 16, находящиеся в контакте с секциями 1, 2, 3 зубчатой трохоидной рейки. Оси коленчатых частей 10, 11, 12 совпадают с осями отверстий соответствующих цевочных реек 7, 8, 9 и параллельны друг другу. Передача работает следующим образом. При вращении входного вала 6, соединенного с валом двигателя(не показан), цевочная рейка 7, цевки которой 13, 14, 15, 16 находятся на поверхности зуба секции 3 зубчатой трохоидной рейки, имеющей ниспадающий наклон, благодаря приложению момента со стороны вала двигателя(не показан) к эксцентриковым валам 4 и 5, начинает отталкиваться от секции 3 и совершать сложное плоское движение, центры цевок 13, 14, 15, 16 при этом описывают трохоиду. Входной вал 1 совершает равномерное прямолинейное движение вместе с кареткой (не показана). Далее в процесс зацепления вступает цевочная рейка 9, которая начинает совершать работу по преодолению сил полезного сопротивления совместно с цевочной рейкой 7. Когда ось отверстия цевочной рейки 7 займет крайнее нижнее положение по отношению к общей оси вращения, точка контакта цевок 13, 14, 15, 16 цевочной рейки 7 перейдет на участок профиля зуба секции 3 2 584 зубчатой трохоидной рейки, имеющий восходящий наклон, и цевочная рейка 7 перестает совершать полезную работу. Схему одного цикла работы цевочных реек 7, 8, 9 можно записать следующей циклограммой 7-7-9-9-9-8-8-8-7. Далее цикл работы повторяется, но в зацеплении участвуют следующие зубья секций 1, 2, 3 зубчатой трохоидной рейки. При увеличении числа цевочных реек и секций зубчатой трохоидной рейки увеличится и число одновременно работающих цевочных реек, что снижает риск поломки высоконагруженных деталей. Из фиг. 3 и 4 видно,что при сдвиге секций 1, 2, 3 зубчатой трохоидной рейки происходит уменьшение расстояния между центрами цевок крайних цевочных реек 7 и 9, и как следствие уменьшаются габаритные размеры передачи. Предложенная полезная модель благодаря своей конструкции позволит уменьшить массогабаритные характеристики передачи и получить равномерное распределение нагрузки на цевках цевочных реек. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.