ПЛАНЕТАРНЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 2014 года по МПК F16H1/28 F16H13/06 

Изобретение относится к механическим зубчатым передачам планетарного эксцентрикового типа. Может быть использовано в машиностроении или приборостроении при проектировании и эксплуатации редукторов машин и механизмов для получения вращательно-вращательного движения различных траекторий.

Известны планетарные механизмы, состоящие из центральных колес, водила и сателлитов, установленных на осях [http://www.det-mash.ru/index.php?file=plan_pered]. Диаметры сателлитов при проектировании в настоящее время подбирают в соответствии с конструктивными требованиями с учетом прочностных расчетов.

Прототипом изобретения является планетарный механизм по патенту на изобретение РФ 2153612 «Дифференциальная передача». Известная дифференциальная передача состоит из ведомого центрального колеса с внутренним зацеплением, центрального колеса с внешним зацеплением, водила и установленных на нем сателлитов. Сателлиты установлены симметрично оси симметрии механизма и имеют разные диаметры. Ось центрального колеса с внешним зацеплением смещена относительно оси центрального колеса с внутренним зацеплением на величину заданного эксцентриситета.

Недостатком прототипа является недостаточная точность распределения равномерной нагрузки по зубьям сателлитов, не лежащих на оси симметрии механизма и несимметрично входящих в зацепление с центральными колесами, недостаточная точность сборки (собираемости) механизма и, как следствие, недостаточная надежность работы механизма.

Задачей изобретения является повышение точности сборки собираемости, повышение надежности работы планетарного механизма.

Задача решается так, что планетарный механизм, состоящий из двух центральных колес со смещенными осями - колеса с внешними зубьями и колеса с внутренними зубьями, водила и сателлитов разных диаметров, расположенных симметрично оси симметрии механизма, согласно изобретению диаметр каждого из сателлитов рассчитывают по формуле:

d_i=r_а(U_ab-1)-е·cosφ_i,

где,

d_i - делительный диаметр i-го сателлита, мм;

r_a - делительный радиус центрального колеса с внешним зацеплением, мм;

U_ab - передаточное отношение механизма при остановленном водиле;

е - величина смещения осей центральных колес (эксцентриситет), мм;

φ_i - угол установки i-го сателлита относительно оси симметрии механизма, град.

Один из сателлитов лежит на оси симметрии механизма. Диаметр этого сателлита определяют при условии φ=180°.

Минимальное количество сателлитов, расположенных вне оси симметрии механизма I-I, не менее двух, максимальное - теоретически не ограничено. Для практических целей рекомендуется не более девяти сателлитов. Возможна компоновка планетарного механизма двумя сателлитами, лежащими на оси симметрии механизма, предназначенными, например, для исследовательских, учебных, экспериментальных целей.

Оптимальное количество сателлитов определяют в соответствии с заданной проектной нагрузкой.

Технический результат изобретения заключается в повышения точности распределения равномерной нагрузки по зубьям сателлитов, не лежащих на оси симметрии механизма и несимметрично входящих в зацепление с центральными колесами, вследствие определения диаметра сателлитов в зависимости от совокупности взаимосвязанных параметров механизма - делительного радиуса центрального колеса с внешним зацеплением, передаточного отношения механизма при остановленном водиле, угла установки каждого сателлита относительно оси симметрии механизма, эксцентриситета. Указанная совокупность взаимосвязанных параметров механизма обусловливает повышение точности сборки (собираемости), повышение надежности зацепления колес и сателлитов и, в целом, повышение надежности работы механизма при допустимых общих размерах с получением заданного типа циклоидальной кривой движения выходного вала.

Планетарный механизм представлен на чертеже.

Планетарный механизм состоит из центрального колеса а с внешними зубьями, установленного на входной оси О₁, центрального колеса b с внутренними зубьями, укрепленного на оси O₂, водила Н, установленного на оси О, сателлитов g₁, g₂, g₃, установленных симметрично оси симметрии механизма I-I. Ось колеса a O₁ смещена относительно оси колеса b O₂ на величину эксцентриситета е. Сателлит g₃ расположен на оси симметрии механизма I-I, сателлиты g₂, g₃ - вне указанной оси. Угол, образованный осью симметрии механизма I-I и прямой, проходящей через ось центрального колеса b O₂ и ось сателлита, например, g₃, установленного вне оси симметрии механизма I-I, представляет собой угол φ - угол установки сателлита относительно оси симметрии механизма.

Необходимое количество сателлитов рассчитывают известным способом.

Планетарный механизм работает следующим образом. Собирают механизм. Для этого рассчитывают количество сателлитов известным способом в зависимости от заданной нагрузки механизма. Задают следующие величины: радиус центрального колеса с внешним зацеплением r_a, передаточное отношение механизма U_ab, исходя из допустимых общих размеров механизма, угол установки сателлита относительно оси симметрии механизма φ с учетом общего количества сателлитов, эксцентриситет е в зависимости от заданного типа циклоидальной кривой движения выходного вала

Рассчитывают диаметр каждого из сателлитов по формуле

d_i=r_a(U_ab-1)-е·cosφ_i,.

Работа планетарного механизма начинается с вращения ведущего колеса а вокруг своей оси O₁. Сателлиты g₁, g₂, g₃ вращаются каждый вокруг своей оси, входя в зацепление и перекатываясь по центральному колесу а, по центральному колесу b, вращают водило Н вокруг оси O и одновременно вокруг оси О₁. Колесо b закреплено от вращения на оси O₂, например, системой параллельных кривошипов. На выходном валу (не показан) получают вращательно-вращательное движение в виде циклоидальной кривой, например, эпитрохоиды.

Представленный планетарный механизм может быть выполнен дифференциальным.

Изобретение относится к механическим зубчатым передачам эксцентрикового типа и может быть использовано в машиностроении при проектировании и эксплуатации редукторов и механизмов. Планетарный механизм содержит два центральных колеса (a, b) с внешними и внутренними зубьями, водило(Н) и сателлиты разных диаметров. Предложена формула для расчета диаметра каждого из сателлитов. Изобретение направлено на повышение точности распределения равномерной нагрузки по зубьям сателлитов, на повышение точности сборки, на повышение надежности зацепления колес и сателлитов и на повышение надежности работы механизма. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Планетарный механизм, состоящий из двух центральных колес со смещенными осями - колеса с внешними зубьями и колеса с внутренними зубьями, водила и сателлитов разных диаметров, расположенных симметрично оси симметрии механизма, отличающийся тем, что диаметр каждого из сателлитов рассчитывают по формуле:
d_i=r_а(U_ab-1)-е·cosφ_i,
где
d_i - делительный диаметр i-го сателлита, мм;
r_а - делительный радиус центрального колеса с внешним зацеплением, мм;
U_ab - передаточное отношение механизма при остановленном водиле;
е - величина смещения осей центральных колес (эксцентриситет), мм;
φ_i - угол установки i-го сателлита относительно оси симметрии механизма, град;
при этом диаметр сателлита, лежащего на оси симметрии механизма, определяют при условии φ=180°.

2. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что количество сателлитов определяют в соответствии с номинальной нагрузкой механизма.