МНОГОСАТЕЛЛИТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ТОЧНЫМ ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ТОЧЕК НА САТЕЛЛИТАХ Российский патент 2003 года по МПК F16H37/16 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к механизмам, создающим точное прямолинейное движение.

Известен механизм с точным прямолинейным движением звена [смотри А.Ф. Крайнев, Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - 183 с. ] , недостатком которого является то, что это движение обеспечивается направляющим звеном, присутствующим в схеме механизма, на котором возникает паразитная реакция.

Наиболее близким по сути является планетарный механизм, содержащий неподвижное центральное колесо, водило и сателлит [смотри А.Ф. Крайнев, Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - 356 с.], создающий точное прямолинейное движение точек на сателлите без направляющей, недостатком которого является жесткая геометрическая зависимость радиусов колес от эксцентриситета водила, ограничивающая его использование в машинах и являющаяся причиной невозможности установки более одного сателлита в схеме.

Технический результат - расширение возможности использования механизма в различных машинах.

Это достигается тем, что в отличие от планетарного механизма, имеющего один сателлит, не более, с радиусом, равным эксцентриситету водила, и неподвижное центральное колесо с радиусом, равным двум эксцентриситетам водила, предлагаемый механизм дополнительно снабжен блоком замыкающих колес, несколькими сателлитами, колесом, жестко соединенным с водилом, и подвижным центральным колесом, жестко соединенным в блок с центральным колесом, причем радиус центрального колеса меньше двух эксцентриситетов водила, каждый сателлит, образующий внутреннее зацепление с центральным колесом, соединен с водилом и имеет радиус, меньший эксцентриситета водила, колесо связано через блок замыкающих колес с подвижным центральным колесом, а блок центральных колес имеет угловую скорость, равную
при 0<Δ<Е,
где Δ=Е-R₃ и Δ=2•Е-R₁;
Е - эксцентриситет водила;
R₁ - радиус центрального колеса;
R₃ - радиус сателлита;
W₁ - угловая скорость центрального колеса;
W₂ - угловая скорость водила.

На фиг. 1 изображен предлагаемый механизм. Он содержит водило, блок центральных колес, сателлиты и блок замыкающих колес. На водиле 2 закреплены с эксцентриситетом Е оси сателлитов 3. Блок центральных колес 1-1' состоит из двух жестко соединенных колес внутреннего зацепления, одно из которых - 1 образует зацепление с несколькими сателлитами, расположенными на водиле, другое - 1' через зацепление с колесом 5' блока замыкающих колес 5-5' и зацепление колеса 5' с колесом 4, жестко соединенном с водилом, образует замкнутый контур блока центральных колес с сателлитами.

Механизм работает следующим образом. При вращении водила 2 через оси с эксцентриситетом Е приводятся в движение сателлиты 3. В тоже время через колесо 4, жестко соединенное с водилом 2, через блок замыкающих колес 5-5' движение передается колесу 1', образующему в жестком соединении блок центральных колес с колесом 1. Окружная скорость в зацеплении колеса 1 с сателлитами и окружная скорость вращения осей сателлитов задают угловую скорость сателлитов, равную по величине, но противоположно направленную относительно водила, при которой на сателлитах появляются точки с точным прямолинейным движением. Таким образом, кинематика сателлитов образуется от сложения кинематики водила и центрального колеса. Радиус сателлита, меньший эксцентриситета водила, позволяет установить несколько сателлитов (на всех фигурах показаны два сателлита, но может быть и больше), каждый из которых имеет точки, совершающие точное прямолинейное движение.

На фиг.1 приведен план скоростей точек на звеньях механизма, где:
V_В - скорость оси вращения сателлита, положение которой определяется эксцентриситетом Е;
V_A - скорость точки А, совершающей точное прямолинейное движение;
V_C - скорость точки С, направленная для создания мгновенного центра скоростей т. О;
V_Д - скорость точки контакта колес 4 и 5;
V_K - скорость точки контакта колес 5' и 1';
точка О - мгновенный центр скоростей всех точек на сателлите 3.

На фиг. 2 показано, что скорость точки А на сателлите 3 складывается из векторов двух скоростей:
V_A=V_B+V_AB,
где V_AB - скорость вращения т. А относительно т. В.

В проекциях на оси X-Y это выражение запишется так:
V_AX=V_BX+V_ABX;
V_AY=V_BY-V_ABY,
где V_AX - проекция скорости V_A на ось X;
V_BX - проекция скорости V_B на ось X;
V_ABX - проекция скорости V_AB на ось X;
V_AY - проекция скорости V_A на ось Y;
V_BY - проекция скорости V_B на ось Y;
V_ABY - проекция скорости V_AB на ось Y.

Точка А будет совершать точное прямолинейное движение в том случае, если V_AY=0. Это возможно, если V_BY=-V_ABY. Из фиг.2 следует:
V_BY=W₂•E•Cos(ϕ);
-V_ABY=-W₃•E•Cos(ϕ),
таким образом должно выполнятся равенство W₃=-W₂.

При этом т. А движется со скоростью
V_A=V_AX=2•E•W₂•Sin(ϕ)
или
V_A=W₂•OA,
т.к. ОА=2•E•Sin(ϕ).

Очевидно, что т. О является мгновенным центром скоростей всех точек сателлита.

Для т. С запишем:
V_C=W₃•Δ
или
V_С=W₁•R₁=W₁•(2•E-Δ).

Используя условие прямолинейного движения т. А W₃=-W₂, получаем требуемую частоту и направление вращения центрального колеса 1:
.

На фиг.3 показаны несколько положений мгновенного центра скоростей т. О и точек А, В, С.

Следовательно, точка А может двигаться точно прямолинейно со скоростью V_A при подвижном центральном колесе также как и в прототипе.

Предлагаемое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Изобретение относится к машиностроению. Многосателлитный дифференциал с точным прямолинейным движением точек на сателлитах снабжен подвижным центральным колесом с радиусом, меньшим двух эксцентриситетов водила, дополнительными колесами и дополнительно несколькими сателлитами, образующими внутреннее зацепление с центральным колесом. Каждый сателлит имеет радиус, меньший эксцентриситета водила. Центральное колесо имеет скорость вращения, при которой скорости вращения сателлитов и водила принимают равную, но противоположную величину, заставляя точки на сателлите двигаться точно прямолинейно без направляющей. Технический результат - расширение возможности использования механизма в различных машинах. 3 ил.

Многосателлитный дифференциал, содержащий центральное колесо, водило и сателлит, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком замыкающих колес, несколькими сателлитами, колесом, жестко соединенным с водилом, и подвижным центральным колесом, жестко соединенным в блок с центральным колесом, причем радиус центрального колеса меньше двух эксцентриситетов водила, каждый сателлит, образующий внутреннее зацепление с центральным колесом, соединен с водилом и имеет радиус, меньший эксцентриситета водила, колесо связано через блок замыкающих колес с подвижным центральным колесом, а блок центральных колес имеет угловую скорость, равную
при 0<Δ<Е,
где Δ= E-R₃ или Δ= 2•Е-R₁;
Е - эксцентриситет водила;
R₁ - радиус центрального колеса;
R₃ - радиус сателлита;
W₁ - угловая скорость центрального колеса;
W₂ - угловая скорость водила,
при которой скорости вращения сателлитов и водила становятся равными, но противоположно направленными.