Планетарная эксцентриковая передача

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Автор Даньков Александр Михайлович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Планетарная эксцентриковая передача, включающая корпус (1), в котором установлены ведущий элемент - водило (4) с установленным на нем сателлитом (12), взаимодействующим с неподвижным центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления (18), и ведомый вал (53), отличающаяся тем, что центральное зубчатое колесо внутреннего зацепления (18) выполнено двухпоточным и один из его венцов (48) выполнен упругоподвижным в окружном направлении относительно другого венца (49) на половину окружного шага между зубьями, сателлит (12) смонтирован на двухопорном кривошипе(9) и имеет подвижные в осевом направлении корпуса (11), на которых закреплены стойки(13) с наклонными к оси сателлита (12) пазами (14) для тел-посредников (15), взаимодействующих с направляющими поверхностями (16), выполненных в телах зубчатых секторов (17), образующих двухпоточное составное полисекторное зубчатое колесо, кривошип (9) 12836 1 2010.02.28 установлен с возможностью вращения в эксцентричных расточках приводной, эксцентрично установленной с возможностью вращения во фланце (5) водила (4), и неприводной, эксцентрично установленной с возможностью вращения во фланце (6) водила (4),промежуточных вставок (7), на торцах вставок (7) закреплены зубчатое колесо (25),имеющее внешний (27) и внутренний (28) зубчатые венцы, и зубчатое колесо (26), имеющее только внутренний (28) зубчатый венец, при этом внутренние зубчатые венцы (28) обоих зубчатых колес находятся в зацеплении с зубчатыми колесами (29), установленными на концах расположенного в полости кривошипа (9) валика (30), причем внешний (27) зубчатый венец зубчатого колеса (25) находится в зацеплении с неполным зубчатым венцом (32) с внутренними зубьями, выполненным за одно целое с зубчатым колесом (33), на фланце (5) водила (4) закреплено зубчатое колесо (34), имеющее зубчатый венец с внешними зубьями, идентичный зубчатому венцу зубчатого колеса (33), и оба зубчатых колеса(33, 34) являются центральными колесами дополнительных планетарных передач и входят в зацепление с идентичными сателлитами (35, 36), установленными на общем дополнительном водиле (37), причем сателлит (35) находится в зацеплении с зубчатым колесом(38), жестко закрепленным на корпусе (1), а сателлит (36) находится в зацеплении с зубчатым колесом (39), установленным в корпусе (1) с возможностью вращения и имеющим еще и соосный цилиндрическому конический зубчатый венец (40), взаимодействующий с закрепленной на управляющем валу (42), установленном на корпусе (1), конической шестерней (41), при этом на подвижных корпусах (11) сателлита (12) установлены нажимные подшипники (20), снабженные обоймами (21), на которых выполнены толкатели (22),взаимодействующие с фасонными пазами (23) установленных на торцах фланцев (5, 6) водила (4) поворотных кулачков (24), а на одном из подвижных корпусов (11) сателлита(12) выполнены направляющие поверхности (44, 45) для взаимодействия с плавающим элементом (46), взаимодействующим в свою очередь с фиксирующими плавающий элемент (46) в продольном оси передачи направлении направляющими (47), жестко связанными с консольно смонтированным в корпусе (1) фланцем (52), выполненным за одно целое с ведомым валом (53). Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механическим передачам для плавного регулирования скорости вращения выходного вала. Известна плавнорегулируемая зубчатая передача, содержащая корпус, ведущий и ведомый валы, установленные на валах составные зубчатые колеса, на ступицах которых установлены смонтированные в обоймах нажимные подшипники, и расположенное в собственном корпусе промежуточное зубчатое колесо, снабженная механизмом изменения вылета зубчатых секторов составных зубчатых колес 1. В этой передаче силовая кинематическая цепь, включающая промежуточное звено,выполненное в виде трехсекционного зубчатого колеса, имеет сложную конструкцию и отличается высокой трудоемкостью изготовления. Кроме того, наличие у промежуточного зубчатого колеса венца с внешними зубьями обусловливает большие габариты передачи и недостаточно широкий диапазон регулирования передаточного отношения. Известна также планетарная передача типа-- , содержащая центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями, сателлит, водило и механизм для передачи вращения с передаточным отношением, равным 1, между параллельными валами, обладающая высокой преобразующей способностью 2. Недостатком этой передачи является невозможность плавного изменения ее передаточного отношения. Задачей изобретения является упрощение конструкции силовой кинематической цепи,уменьшение габаритных размеров и расширение диапазона регулирования передаточного 2 12836 1 2010.02.28 отношения плавнорегулируемой зубчатой передачи благодаря выполнению оси составного зубчатого колеса подвижной. Сущность изобретения состоит в том, что в известной планетарной эксцентриковой передаче, включающей корпус (1), в котором установлены ведущий элемент - водило (4) с установленным на нем сателлитом (12), взаимодействующим с неподвижным центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления (18), и ведомый вал (53), согласно изобретению, центральное зубчатое колесо внутреннего зацепления (18) выполнено двухпоточным и один из его венцов (48) выполнен упругоподвижным в окружном направлении относительно другого венца (49) на половину окружного шага между зубьями,сателлит (12) смонтирован на двухопорном кривошипе (9) и имеет подвижные в осевом направлении корпуса (11), на которых закреплены стойки (13) с наклонными к оси сателлита (12) пазами (14) для тел-посредников (15), взаимодействующих с направляющими поверхностями (16), выполненными в телах зубчатых секторов (17), образующих двухпоточное составное полисекторное зубчатое колесо, кривошип (9) установлен с возможностью вращения в эксцентричных расточках приводной, эксцентрично установленной с возможностью вращения во фланце (5) водила (4), и неприводной, эксцентрично установленной с возможностью вращения во фланце (6) водила (4), промежуточных вставок (7),на торцах вставок (7) закреплены зубчатое колесо (25), имеющее внешний (27) и внутренний (28) зубчатые венцы, и зубчатое колесо (26), имеющее только внутренний (28) зубчатый венец, при этом внутренние зубчатые венцы (28) обоих зубчатых колес находятся в зацеплении с зубчатыми колесами (29), установленными на концах смонтированного в полости кривошипа (9) валика (30), причем внешний (27) зубчатый венец зубчатого колеса (25) находится в зацеплении с неполным зубчатым венцом (32) с внутренними зубьями,выполненным за одно целое с зубчатым колесом (33), на фланце (5) водила (4) закреплено зубчатое колесо (34), имеющее зубчатый венец с внешними зубьями, идентичный зубчатому венцу зубчатого колеса (33), и оба зубчатых колеса (33), (34) являются центральными колесами дополнительных планетарных передач и входят в зацепление с идентичными сателлитами (35), (36), установленными на общем дополнительном водиле (37), причем сателлит (35) находится в зацеплении с зубчатым колесом (38), жестко закрепленным на корпусе (1), а сателлит (36) находится в зацеплении с зубчатым колесом (39), установленным в корпусе (1) с возможностью вращения и имеющим еще и соосный цилиндрическому конический зубчатый венец (40), взаимодействующий с закрепленной на управляющем валу (42), установленном на корпусе (1), конической шестерней (41), при этом на подвижных корпусах (11) сателлита (12) установлены нажимные подшипники (20), снабженные обоймами (21), на которых выполнены толкатели (22), взаимодействующие с фасонными пазами (23) установленных на торцах фланцев (5, 6) водила (4) поворотных кулачков (24),а на одном из подвижных корпусов (11) сателлита (12) выполнены направляющие поверхности (44, 45) для взаимодействия с плавающим элементом (46), взаимодействующим в свою очередь с фиксирующими плавающий элемент (46) в продольном оси передачи направлении направляющими (47), жестко связанными с консолью смонтированным в корпусе (1) фланцем (52), выполненным за одно целое с ведомым валом (53). Такая конструкция планетарной эксцентриковой передачи позволяет за счет уменьшения числа составных зубчатых колес упростить силовую кинематическую цепь плавнорегулируемой зубчатой передачи, уменьшить, исключив внешнее зацепление составного и цельного зубчатых колес, габаритные размеры плавнорегулируемой зубчатой передачи,расширить диапазон регулирования передаточного отношения за счет использования повышенной преобразующей способности передач с подвижными геометрическими осями. Обе модификации передачи имеют одинаковую преобразующую способность, но модификация передачи с консольным кривошипом имеет меньшую нагрузочную способность за счет некоторого снижения жесткости конструкции. При этом эта модификация переда 3 12836 1 2010.02.28 чи имеет более простую и надежную кинематическую цепь регулирования передаточного отношения передачи. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает вид спереди на передачу фиг. 2 - вид А на фиг. 1 фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 2 фиг. 5 - разрез по Д-Д на фиг. 4 фиг. 6 - вид Е на фиг 5 фиг. 7 - разрез по Ж-Ж на фиг. 4 фиг. 8 - разрез по И-И на фиг. 4. Передача собрана в корпусе 1, в котором на подшипниках 2 и 3 установлено водило 4 передачи с фланцами 5 и 6. В эксцентричных расточках фланцев 5 и 6 с возможностью вращения установлены вставки 7, в эксцентричных расточках которых на подшипниках 8 установлен кривошип 9. На кривошипе 9 смонтированы подвижные в осевом и зафиксированные в окружном направлении шпонкой 10 корпуса 11 сателлита 12. На корпусах 11 смонтированы стойки 13, в телах которых выполнены наклонные к оси сателлита пазы 14. В пазах 14 установлены тела-посредники 15 в виде прямоугольных призм, взаимодействующих с направляющими поверхностями 16, выполненными в телах зубчатых секторов 17, образующих составное полисекторное зубчатое колесо. Зубья зубчатых секторов 17 находятся в зацеплении с зубьями центрального зубчатого колеса 18, закрепленного в корпусе 1 болтами 19. На ступицах корпусов 11 сателлита 12 установлены нажимные подшипники 20, на которые надеты обоймы 21 с толкателями 22. Толкатели 22 взаимодействуют с фасонными пазами 23 поворотных кулачков 24, смонтированных на фланцах 5 и 6 водила. На торцах вставок 7 закреплены зубчатые колеса 25 и 26. Зубчатое колесо 25 имеет внешний 27 и внутренний 28 зубчатые венцы, а зубчатое колесо 26 - только внутренний венец 28. Зубчатые венцы 28 зацепляются с зубчатыми колесами 29, установленными на валике 30, расположенном с возможностью вращения в полости 31 кривошипа 9. Внешние зубья 27 колеса 25 находятся в зацеплении с неполным зубчатым венцом 32 с внутренними зубьями, выполненным за одно целое с зубчатым колесом 33. На фланце 5 водила 4 закреплено зубчатое колесо 34 с зубчатым венцом, идентичным венцу зубчатого колеса 33. Зубчатые колеса 33 и 34 являются центральными колесами планетарных передач и находятся в зацеплении с идентичными сателлитами 35 и 36, установленными на общем водиле 37. Сателлит 35 находится в зацеплении с зубчатым колесом 38, закрепленным на корпусе 1 передачи, а сателлит 36 находится в зацеплении с зубчатым колесом 39,установленным в корпусе 1 с возможностью вращения и имеющим конический зубчатый венец 40. С зубчатым венцом 40 находится в зацеплении шестерня 41, закрепленная на управляющем валу 42. Управляющий вал 42 смонтирован в опоре 43, закрепляемой на корпусе 1 передачи. На периферии одного из корпусов 11 сателлита 12 выполнены направляющие поверхности 44 и 45 для взаимодействия с плавающим элементом 46 крестовой муфты, в свою очередь взаимодействующим с направляющими 47. Зубчатое колесо 18 имеет зубчатые венцы 48 и 49, причем зубчатый венец 48 упруго связан с зубчатым венцом посредством пластинчатой пружины 50 и может поворачиваться относительно него на величину половины шага между зубьями в обоих направлениях. Направляющие 47 с помощью тяг 51 жестко соединены с фланцем 52, выполненным за одно целое с выходным валом 53 передачи, установленным в корпусе 1 на подшипниках 54. Передача работает следующим образом. При вращении ведущего элемента передачи водила 4 - установленный на кривошипе 9 сателлит 12, зубчатый венец которого образован секторами 17, обкатывается по центральному колесу 18, совершая при этом вращение относительно собственной оси в направлении, противоположном направлению вращения водила. При этом требуемому для зацепления с зубьями колеса 18 вылету зубчатых секторов 17 соответствует строго определенный эксцентриситет кривошипа 9 относительно оси вращения водила, определяемый угловым положением вставок 7 во фланцах 5 и 6 водила 4. Вращение сателлита 12 через крестовую муфту, включающую направляющие поверхности 44 и 45 на корпусе 11, плавающий элемент 46 и направляющие 47, жестко связан 4 12836 1 2010.02.28 ные тягами 51 с фланцем 52, сообщается последнему, и соответственно, выходному валу 53. Передаточное отношение такой передачи равно отношению условного числа зубьев представляющего собой составное полисекторное зубчатое колесо сателлита 12 к разности чисел зубьев центрального колеса 18 и сателлита 12, и при минимальном вылете зубчатых секторов 17 оно принимает минимальное значение. Благодаря равенству чисел зубьев цилиндрических зубчатых колес 33 и 34, 35 и 36, 38 и 39 управляющий вал 42 при вращении водила 4 с любой скоростью остается неподвижным. При необходимости изменить передаточное число передачи вал 42 вращают в требуемом направлении. Это вращение через коническую зубчатую передачу 41-40, зубчатые колеса 39-36-33 передается неполному зубчатому колесу 32. Вращение зубчатого колеса 32 сообщается зубчатому колесу 25 и, соответственно, приводной вставке 7, установленной во фланце 5 водила 4. Благодаря наличию у зубчатого колеса 25 внутренних зубьев его вращение через установленные на валу 30 зубчатые колеса 29 сообщается зубчатому колесу 26 и неприводной вставке 7, установленной во фланце 6. Вследствие синхронного поворота вставок 7, установленных во фланцах 5 и 6, на один и тот же угол изменяется эксцентриситет установленного в их эксцентричных расточках кривошипа 9 относительно оси вращения водила 4. При минимальном вылете зубчатых секторов 17 относительно оси вращения сателлита 12 эксцентриситет кривошипа 9 имеет максимальное значение и наоборот. При повороте вставок 7 толкатели 22 обойм 21 будут перемещаться в фасонных пазах 23 поворотных кулачков 24. Форма пазов 23 такова, что при уменьшении эксцентриситета кривошипа 9 (что требует увеличения условного начального диаметра сателлита 12) толкатели 22 перемещают обоймы 21, и они через подшипники 20 обеспечивают сближение корпусов 11 сателлита 12. Закрепленные на корпусах 11 стойки 13 и тела-посредники 15 образуют клиновой механизм, обеспечивающий радиальные перемещения секторов 17. При сближении корпусов 11 сектора 17 перемещаются к периферии, увеличивая условный начальный диаметр сателлита 12 до величины, обеспечивающей зацепление зубьев секторов 17 и колеса 18. Передаточное отношение передачи будет при этом плавно увеличиваться до максимального значения, при котором эксцентриситет кривошипа 9 будет минимальным, а условный начальный диаметр кривошипа - максимальным. При вращении вала 42 в противоположном направлении эксцентриситет кривошипа 9 будет увеличиваться, а условный начальный диаметр сателлита 12 уменьшаться. В этом случае передаточное отношение передачи будет плавно уменьшаться. При произвольном значении условного начального диаметра сателлита 12, определяемом величиной вылета зубчатых секторов 17, угловой шаг между секторами 17 может быть некратен шагу между зубьями. В этом случае поломка передачи предотвращается тем, что сателлит 12 и центральное зубчатое колесо 18 выполнены с разделяющимся силовым потоком (двухпоточными), причем зубчатые сектора 17, относящиеся к различным силовым потокам, не имеют торцового перекрытия, а зубчатый венец 48 второго силового потока колеса 18 может смещаться в окружном направлении относительно венца 49 на величину половины шага между зубьями. В исходное положение венец 48 возвращается пластинчатой пружиной 50. Источники информации 1. Патент РБ 3433, МПК 616 3/42,16 15/42, 2000. 2. Скойбеда А.Т., Кузьмин А.В., Макейчик Н.Н. Детали машин и основы конструирования Учеб. / Под общ. ред. А.Т. Скойбеды. - Минск Вышэйшая школа, 2000. - С. 303,рис. 11.3, в. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7