РЕГУЛИРУЕМАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1994 года по МПК F16H3/76 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании регулируемых зубчатых приводов широкого назначения.

Известна регулируемая планетарная передача (РПП), содержащая центральное колесо с внутренними зубьями, водило с основным и паразитным сателлитами и набор соосных центральных колес с различным количеством внешних зубьев.

Недостатком известной передачи является невозможность регулирования скорости без разрыва потока мощности или без продольного скольжения зубьев под нагрузкой.

Наиболее близкой к изобретению является РПП, содержащая центральное колесо с внутренними зубьями, состоящее из нескольких жестких секторов, соединенных друг с другом внахлестку, центральное колесо с внешними зубьями, водило с основным и паразитным сателлитами и управляющий механизм.

Эти передачи лишены недостатков, характерных для передачи аналога, однако не могут обеспечить изменение диаметра зубчатого колеса более чем в 1,5 раза даже при наличии упругой связи между колесом с внешними зубьями и сателлитом, так как отклонение контура центрального колеса с внутренними зубьями от окружности при регулировании достигает больших величин. Это влечет за собой либо нарушение зацепления между ним и сателлитом, либо резкое снижение нагрузочной способности вариатора из-за введения упругой связи между центральным колесом с внешними зубьями и сателлитом.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования скорости выходного звена при сохранении высокой нагрузочной способности.

Это достигается тем, что в РПП, содержащей корпус, входной и выходной валы, планетарный ряд, включающий водило, несущее основной и паразитный сателлиты, центральные колеса с внешними зубьями и с внутренними зубьями с изменяемыми размерами, закрепленное в корпусе, и дискретный механизм изменения размеров центрального колеса.

Центральное колесо с внутренними зубьями с изменяемыми размерами составлено из образующих n-угольник со стороной L, n прямых зубчатых реек, установленных в корпусе с возможностью поступательного перемещения относительно центра n-угольника, перпендикулярно делительной плоскости зубчатых реек.

Передача снабжена установленным соосно основному планетарному ряду дополнительным планетарным рядом, включающим связанное с входным валом водило, несущее на радиусе R от оси передачи основной сателлит и два взаимодействующих между собой паразитных сателлита, первый из которых для взаимодействия с основным сателлитом этого же ряда установлен с возможностью вращения, ось второго шарнирно посредством рычага связана с осью первого паразитного сателлита и вторым рычагом - с осью водила этого же ряда, и связанное с корпусом центральное колесо с внутренними зубьями для взаимодействия со вторым паразитным колесом, имеющее диаметр в n раз больший диаметра основного сателлита этого же ряда, ось последнего кинематически связана с осью основного сателлита основного планетарного ряда, а расстояние r между их осями выбрано равным r = K₂R, где
R = [L - d. tg(π /n)] /(K₁. sin( π /n)),
d - диаметр основного сателлита основного планетарного ряда;
К₁, К₂ - коэффициенты, зависящие от n.

Указанные отличия являются существенными, потому что в сравнении с прототипами позволяют изменять размеры центрального колеса с внутренними зубьями и соответственно передаточное отношение в несколько раз без нарушения зацепления и без снижения нагрузочной способности передачи.

На фиг. 1 показана схема регулируемой планетарной передачи (РПП); на фиг. 2 - схема основного планетарного ряда, фронтальная проекция; на фиг. 3 - схема дополнительного планетарного ряда, фронтальная проекция.

РПП состоит из входного вала 1, совмещенного с водилом 2 дополнительного планетарного ряда. На водиле с возможностью радиального перемещения закреплен ползун 3, на котором размещена ось 4 основного сателлита 5 дополнительного планетарного ряда на расстоянии R от оси водила 2. На этом же ползуне с возможностью вращения закреплен паразитный сателлит 6, одновременно входящий в зацепление с сателлитом 5 и вторым паразитным сателлитом 7, ось которого шарнирно связана рычагом 8 с осью паразитного сателлита 6 и рычагом 9 с осью водила 2.

Паразитный сателлит 7 входит в зацепление с центральным колесом с внутренними зубьями 10 дополнительного планетарного ряда, имеющим диаметр в n раз больше, чем сателлит 5 и неподвижно закрепленным на корпусе 11. На основном сателлите 5 дополнительного планетарного ряда неподвижно закреплена направляющая 12, на которой с возможностью радиального перемещения закреплен ползун 13. На последнем на расстоянии r от оси сателлита 5 неподвижно закреплена ось 14, на которой с возможностью вращения установлен основной сателлит 15 основного планетарного ряда.

Основной сателлит одновременно входит в зацепление с n-угольным регулируемым центральным колесом с внутренними зубьями основного планетарного ряда со стороной L, состоящим из n зубчатых реек 16, закрепленных в корпусе 11 с возможностью поступательного перемещения относительно центра n-угольника, и с центральным колесом с внешними зубьями 18 через паразитный сателлит 17, ось которого шарнирно посредством рычагов 19, 20 связана с осью сателлита 15 и с осью колеса 18. Ползуны 3, 13 и зубчатые рейки 16 связаны с дискретным механизмом изменения размеров центрального колеса 21. Выходной вал РПП 22 совмещен с центральным колесом с внешними зубьями 18.

РПП работает следующим образом. Вращение подается на входной вал 1. Вместе с ним приходят во вращение водило 2 с ползуном 3 и закрепленным на нем сателлитами 5 и 6, рычаги 8, 9 и сателлит 7. Сателлит 7 обкатывается по неподвижному центральному колесу 10 и приводит во вращение относительно своих осей сателлиты 6 и 5. В результате ось 14, закрепленная на ползуне 13, движется на замкнутой n -угольной траектории, повторяющей контур n-угольного со стороной L центрального колеса основного планетарного ряда, составленного из зубчатых реек 16.

Так как основной сателлит 15 основного планетарного ряда движется вместе с осью 14 по замкнутой n-угольной траектории со стороной L-dtg( π /n), он все время находится в зацеплении с одной из реек 16, и поэтому вращается вокруг оси 14. Его вращение через паразитный сателлит 17 передается на центральное колесо 18 и от него - на выходной вал 22. При этом должны быть выдержаны соотношения
R= ,
r = K₂R, где d - делительный диаметр основного сателлита основного планетарного ряда;
К₁, К₂ - эмпирические коэффициенты, зависящие от n.

Например, для n = 4; К₁ = 2,3432, К₂ = = 0,1716.

Передаточное отношение за оборот выходного вала РПП в этом случае составляет
i= , где d_i - делительный диаметр центрального колеса с внешними зубьями.

В случае необходимости изменить передаточное отношение РПП дискретный механизм 21 изменения размеров центрального колеса с внутренними зубьями основного планетарного ряда одновременно изменяет величины L, R и r, находящиеся между собой в линейной зависимости, выдерживая их соотношение. (56) Патент Франции N 2135564, кл. F 16 H 3/00, 1973.

Патент Великобритании N 1195962, кл. F 16 H 3/44, 1971.

Авторское свидетельство СССР N 765570, кл. F 16 H 3/76, 1980.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: передача содержит основной планетарный ряд с центральным зубчатым колесом с внутренними зубьями с изменяемыми размерами, дискретный механизм изменения размеров центрального колеса и дополнительный планетарный ряд. Центральное колесо с изменяемыми размерами составлено из образующих n-угольник со стороной L n - прямых зубчатых реек. Рейки установлены в корпусе с возможностью поступательного перемещения. Дополнительный планетарный ряд включает центральное колесо с внутренними зубьями и водило, несущее основной и два паразитных сателлита. Основные сателлиты обоих рядов кинематически связаны, а расстояние r между их осями выбрано из условия r=K₂R, где R - радиус установки на водиле основного сателлита в дополнительном планетарном ряду, равный K=[L-dtg(Π/n)]/K₁ sin/(Π/n) d - диаметр основного сателлита основного планетарного ряда; K₁, K₂ - коэффициенты. 3 ил.

РЕГУЛИРУЕМАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая корпус, входной и выходной валы, планетарный ряд, включающий водило, несущее основной и паразитный сателлиты, центральные колеса с внешними зубьями и внутренними зубьями с изменяемыми размерами, закрепленное в корпусе, и дискретный механизм изменения размеров центрального колеса, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости вращения выходного звена при сохранении высокой нагрузочной способности, центральное колесо с внутренними зубьями с изменяемыми размерами составлено из n прямых зубчатых реек, образующих n-угольник со стороной L, установленных в корпусе с возможностью поступательного перемещения относительно центра n-угольника, перпендикулярно делительной плоскости зубчатых реек, передача снабжена установленным соосно с основным планетарным рядом дополнительным планетарным рядом, включающим связанное с входным валом водило, несущее на радиусе R от оси передачи основной сателлит и два взаимодействующих между собой паразитных сателлита , первый из которых для взаимодействия с основным сателлитом этого же ряда установлен с возможностью вращения, ось второго шарнирно посредством рычага связана с осью первого паразитного сателлита и вторым рычагом с осью водила этого же ряда, и связанное с корпусом центральное колесо с внутренними зубьями для взаимодействия с вторым паразитным колесом, имеющее диаметр в n раз больший диаметра основного сателлита этого же ряда, ось последнего кинематически связана с осью основного сателлита основного планетарного ряда, а расстояние r между их осями выбрано равным r = K₂R,
где R = [L - d˙tg ( π / n ) ] / k₁sin( π / n ) ,
d - диаметр основного сателлита основного планетарного ряда;
K₁, K₂ - коэффициенты, зависящие от n.