Зубчатая передача

(71) Заявитель Могилевский машиностроительный институт(73) Патентообладатель Могилевский машиностроительный институт(57) 1. Зубчатая передача с составными зубчатыми колесами, содержащая ведущий и ведомый валы, на которых установлены двухпоточные составные зубчатые колеса, взаимодействующие с цельными паразитными зубчатыми колесамивнешними зубьями, причем ось вращения последних расположена вне межосевой линии составных зубчатых колес и установлена с возможностью качательного движения относительно точки подвеса паразитных зубчатых колес, отличающаяся тем, что точка подвеса отстоит от оси вращения паразитных зубчатых колес на величину , определяемую из зависимости(2 пар)2/2(2 пар)2 - 21/2,где- радиус начальной окружности составного зубчатого колеса при минимальном вылете зубчатых секторов, - радиус начальной окружности составного зубчатого колеса при максимальном вылете зубчатых секторов,пар - радиус начальной окружности паразитного зубчатого колеса,а - расстояние между осями составных зубчатых колес. 4733 1 2. Зубчатая передача по п. 1, отличающаяся тем, что между зубчатыми секторами каждого из силовых потоков составного зубчатого колеса при минимальном вылете составляющих его секторов имеется угловой зазор, в который укладывается число зубьев , равное целой части отношения/ ,где- угол между точкой начала взаимодействия первого зуба сектора с зубьями паразитного зубчатого колеса и вершиной этого зуба, - угол между точкой начала взаимодействия первого зуба сектора с зубьями паразитного зубчатого колеса и линией центров составных зубчатых колес, - угол между линией центров составных зубчатых колес и точкой выхода из зацепления последнего зуба предыдущего зубчатого сектора, - угловой шаг зубьев зубчатых секторов. 3. Зубчатая передача по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными паразитными зубчатыми колесами для взаимодействия с зубчатыми секторами каждого из силовых потоков составных зубчатых колес, установленными симметрично основным паразитным зубчатым колесам относительно линии центров составных зубчатых колес. 4. Зубчатая передача по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что паразитные зубчатые колеса закреплены в башмаках, установленных с возможностью вращательного движения в подшипнике, центр кривизны которого совпадает с точкой подвеса паразитного зубчатого колеса. Изобретение относится к передаточным механизмам и может быть использовано в приводах машин, механизмов и рабочих органов для регулирования скорости вращения деталей. Известен зубчато-рычажный механизм с циклически изменяющимся передаточным отношением, в котором паразитное зубчатое колесо имеет внешние зубья, а ось их вращения лежит вне межосевой линии зубчатых колес и совершает при изменении передаточного отношения передачи качательное движение относительно точки подвеса 1. Недостатком этого механизма является невозможность произвольного изменения его передаточного отношения. Известна также зубчатая передача с переменным передаточным отношением, в которой зубчатые сектора, перемещающиеся для изменения собственного вылета по параллельным образующим конических корпусов направляющим и образующими два силовых потока, также взаимодействуют с паразитными зубчатыми колесами внутреннего зацепления 2. Недостатком этой передачи являются значительные габаритные размеры, обусловленные размерами паразитных зубчатых колес внутреннего зацепления. Известна также зубчатая передача с переменным передаточным отношением, в которой консольные зубчатые сектора составных зубчатых колес образуют два силовых потока и взаимодействуют с паразитными зубчатыми колесами внутреннего зацепления 3. Недостатками этой передачи являются невысокие нагрузочная способность и надежность функционирования, обусловленные консольным расположением зубчатых секторов. В основу изобретения положена задача уменьшения размеров зубчатых колес, а, следовательно, и габаритов передачи с переменным передаточным отношением. Сущность изобретения состоит в том, что в зубчатой передаче с составными зубчатыми колесами, содержащей ведущий и ведомый валы, на которых установлены двухпоточные составные зубчатые колеса, взаимодействующие с цельными паразитными зубчатыми колесами с внешними зубьями, причем ось вращения последних лежит вне межосевой линии составных зубчатых колес и установлена с возможностью качательного движения относительно точки подвеса паразитных зубчатых колес, согласно изобретению, точка подвеса отстоит от оси вращения паразитных зубчатых колес на величину , определяемую из зависимости(2 пар)2 / 2(2 пар)2 - а 21/2,где - радиусначальной окружности составного зубчатого колеса при минимальном вылете зубчатых секторов, - радиус начальной окружности составного зубчатого колеса при максимальном вылете зубчатых секторов,пар - радиус начальной окружности паразитного зубчатого колеса,2 4733 1 а - расстояние между осями составных зубчатых колес. Функциональные свойства зубчатой передачи можно значительно улучшить, если между зубчатыми секторами каждого из силовых потоков составного зубчатого колеса при минимальном вылете составляющих его секторов выполнить угловой зазор, в который укладывается число зубьев , равное целой части отношения/,где- угол между точкой начала взаимодействия первого зуба сектора с зубьями паразитного зубчатого колеса и вершиной этого зуба, - угол между точкой начала взаимодействия первого зуба сектора с зубьями паразитного зубчатого колеса и линией центров составных зубчатых колес, - угол между линией центров составных зубчатых колес и точкой выхода из зацепления последнего зуба предыдущего зубчатого сектора, - угловой шаг зубьев зубчатых секторов. Целесообразно также снабдить зубчатую передачу дополнительными паразитными зубчатыми колесами для взаимодействия с зубчатыми секторами каждого из силовых потоков составных зубчатых колес, установленными симметрично основным паразитным зубчатым колесам относительно линии центров составных зубчатых колес. В последнем случае имеет смысл установить паразитные зубчатые колеса в башмаках, совершающих при изменении передаточного отношения передачи вращательное движение в подшипнике, центр кривизны которого совпадает с точкой подвеса паразитного зубчатого колеса. Отвечающая сущности изобретения конструкция зубчатой передачи с переменным передаточным отношением позволяет уменьшить размеры паразитных зубчатых колес и тем самым уменьшить габаритные размеры передачи,технологически простыми средствами обеспечить траекторию движения оси паразитных зубчатых колес максимально близкой к истинной, представляющей собой дугу эллипса с фокусами, совпадающими с осями вращения составных зубчатых колес,исключить поломки и заклинивание передачи при изменении вылета зубчатых секторов от минимального значения в сторону его увеличения,увеличить вылет зубчатых секторов и, следовательно, диапазон регулирования передаточного отношения передачи за счет обеспечения дополнительного торцового перекрытия зубчатых секторов,обеспечить приемлемую компоновку передачи и требуемые траектории перемещения осей паразитных зубчатых колес. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает вид спереди на предлагаемую зубчатую передачу фиг. 2 изображает разрез по А-А на фиг. 1 фиг. 3 изображает разрез по А-А на фиг. 1 для случая, когда с составными зубчатыми колесами взаимодействуют основное и дополнительное паразитные зубчатые колеса фиг. 4 изображает схему взаимодействия зубчатых секторов составного зубчатого колеса с паразитным зубчатым колесом фиг. 5 изображает разрез по Б-Б на фиг. 3 фиг. 6 изображает схему определения траектории перемещения центра паразитных зубчатых колес. Зубчатая передача собрана в корпусе 1 и включает входной 2 и выходной 3 шлицевые валы, на которых с возможностью осевых перемещений с помощью шлицевых отверстий установлены корпуса 4. На корпусах 4 смонтированы под одинаковым углом к осям соответствующих валов призматические 5 и цилиндрические 6 направляющие, взаимодействующие с соответствующими направляющими поверхностями зубчатых секторов 7. Два корпуса 4 и набор из четного числа одинаковых зубчатых секторов 7, причем половина из них установлена зеркально по отношению к другой половине, образуют двухпоточное составное зубчатое колесо,условный начальный диаметр которого изменятся в требуемых пределах. Зубчатые сектора каждого из силовых потоков обоих составных зубчатых колес взаимодействуют со своим паразитным зубчатым колесом 8. Оба паразитных зубчатых колеса 8 установлены на подшипниках 9 на оси 10, которая закреплена в отверстиях рычага 11. Второй конец рычага 11 закреплен на корпусе 1 в точке подвеса, отстоящей от центра паразитного зубчатого колеса на расстоянии . Корпуса 4 через нажимные подшипники 12 и обоймы 13 связаны с рычагами 14, способными при помощи винта 15 поворачиваться при регулировании передаточного отношения относительно шарниров 16, положение которых регулируется винтами 17. При этом возможные зазоры выбираются с помощью пружин 18. В передаче с симметричным регулированием передаточного отношения (с одинаковыми составными зубчатыми колесами) размеропределяется следующим образом. Очевидно, что центр паразитного зубчатого колеса перемещается по дуге эллипса с полуосями большой с 2 пар 3 4733 1 малой е(2 пар/2)2 - (а/2)21/2. Поскольку смещение указанного центра от среднего положения невелико, то дуга эллипса может быть заменена дугой окружности с радиусом, равным радиусу кривизны эллипса в точке его пересечения с малой осью, который равенс 2/е(2 пар)2/2(2 пар)2 - а 21/2. Для обеспечения нормальной работы передачи (исключения поломок и заклинивания зубьев) необходимо исключить торцовое перекрытие зубчатых секторов одного потока при минимальном вылете зубчатых секторов, потому что тогда при других значениях вылета оно будет исключено автоматически. Это условие будет выполнено, если между крайними зубьями соседних секторов одного потока при минимальном их вылете будет угловой зазор, равный сумме углов ,и , величина которых определяется как размерами колесазаготовки для изготовления зубчатых секторов и паразитного зубчатого колеса, так и размерами зубьев. В указанный угловой зазор должно укладываться числозубьев колеса-заготовки, определяемое из выражения/ . Поскольку центры паразитных зубчатых колес 8 смещены относительно линии центров составных зубчатых колес, появляется возможность разместить симметрично паре основных дополнительную пару паразитных зубчатых колес, что улучшит качество функционирования передачи. В этом случае использование рычагов 11 становится невозможным и оси 10 паразитных зубчатых колес целесообразно устанавливать в башмаках 19, опорная поверхность которых выполнена по дуге окружности с центром, совпадающим с точкой подвеса рычага 11. Зубчатая передача работает следующим образом. В исходном положении установленные на ведущем 2 и ведомом 3 валах корпуса 4 занимают крайние положения, обеспечивая благодаря взаимодействию направляющих 5 и 6 с направляющими поверхностями секторов 7 минимальный вылет секторов ведущего составного зубчатого колеса и максимальный вылет секторов ведомого составного зубчатого колеса. Сообщаемое ведущему валу 2 вращательное движение передается ведомому валу 3 благодаря зацеплению зубьев секторов с зубьями паразитных зубчатых колес 8. При этом зубчатая передача при минимальном межосевом расстоянии, обусловленном смещением центров паразитных зубчатых колес от межосевой линии составных зубчатых колес, имеет наибольшее передаточное отношение и свободные концы рычагов 14 удалены друг от друга на максимальное расстояние. Номинальное положение рычагов 14 обеспечивается регулировочными винтами 17, а устранение зазоров в сопряжениях корпусов 4, нажимных подшипников 12 и обойм 13 обеспечивается пружинами 18. Вращением винта 15 обеспечивается сближение их свободных концов и их поворот относительно шарниров 16, в результате чего рычаги через обоймы 13 и нажимные подшипники 12 обеспечивают сближение корпусов 4 ведущего составного зубчатого колеса и создают предпосылки для расхождения под действием пружины 18 корпусов 4 ведомого составного зубчатого колеса. При этом вылет ведущих зубчатых секторов 7 увеличивается, а ведомых уменьшается на строго одинаковую величину, что приводит к уменьшению передаточного отношения передачи до 1 и далее до наименьшего значения. Обратным вращением винта 15 обеспечивается увеличение передаточного отношения передачи. Изменение вылета зубчатых секторов составных зубчатых колес обуславливает необходимость обеспечения наряду с вращательным движением паразитных зубчатых колес вокруг собственной оси требуемые пространственные перемещения осей 10. Это достигается установкой осей 10 в качающихся рычагах 11. При симметричной установке основных и дополнительных паразитных зубчатых колес, что повышает плавность работы передачи и увеличивает диапазон регулирования передаточного отношения, оси 10 устанавливаются в башмаках 19, обеспечивающих перемещение геометрической оси вращения паразитных зубчатых колес по дуге окружности требуемого радиуса. Источники информации 1. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике Справочное пособие. - Т. 4. - М. Наука, 1980. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.