Планетарная передача Российский патент 2024 года по МПК F16H1/32 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к высокоточным, малогабаритным и долговечным механическим передачам, и может быть использовано в авиационно-космической промышленности.

Известна планетарная передача, содержащая ведущее эксцентриковое водило, сателлит с внешними зубьями и отверстиями, неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями, ведомый вал и механизм снятия момента с сателлита, состоящий из выполненного за одно целое с ведомым валом диска, осей и цевок, причем оси соединены жестко с диском, а цевки установлены на осях и расположены внутри отверстий сателлитов (Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. М.-Л.: Машиностроение, 1966. - с.260, рис.146 а; с.265, рис.152).

Недостатками этой передачи является низкая износостойкость из-за наличия трения скольжения в сопряжении ось - цевка.

Известна конструкция прямозубого цилиндрического колеса, в котором с целью повышения нагрузочной способности и технологичности поднутрение выполнено переменной глубины, увеличивающейся от центрального сечения венца к торцам (пат. №1076664 А СССР, МПК F16H 1/06. Прямозубое цилиндрическое колесо/ Тернюк Н.Э., Дигтенко В.Г. Опубл. 28.02.1984, Бюл. №8).

Недостатком этого колеса является повышение несущей способности за счет снижения изгибных напряжений без существенного повышения податливости, что неприемлемо для мелкомодульных передач.

Известная также зубчатая передача смешанного зацепления, в которой боковые профили зубьев содержат эвольвентные участки и соединенные с ними внеполюсные неэвольвентные активные участки выпуклого профиля у головки и вогнутого профиля у ножки, приводящие к повышению несущей способности и плавности зацепления (пат. № 1618936 А СССР, МПК F16H 1/08, Зубчатая передача смешанного зацепления/ Журавлев Г.А. Опубл. 07.01.1991, Бюл. №1).

Недостатком этой передачи является повышение несущей способности за счет снижения изгибных напряжений без существенного повышения податливости, что неприемлемо для мелкомодульных передач.

Известна также планетарная передача, содержащая эксцентриковое водило, сателлиты с внешними зубьями и отверстиями, неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями, щеки с отверстиями, связанные соединительным стержнями и втулками, и установленные в отверстиях сателлитов и щек свободно полые ролики (пат. №2492376 С1 РФ, МПК F16H 1/32. Планетарная передача/ Плеханов Ф.И. Опубл. 10.09.2013, Бюл. №25) (прототип).

Недостатком этой передачи является недостаточная нагрузочная способность изготовленной планетарной передачи в отличие от теоретической, в которой не учитываются погрешности изготовления и упругие деформации, влияющие на количество зубчатых пар, находящихся в зацеплении.

Задачей данного изобретения является повышение нагрузочной способности планетарной передачи посредством увеличения количества зубьев, воспринимающих передаваемые нагрузки, и более равномерного распределения нагрузки между зубьями.

Указанная задача решена планетарной передачей, содержащей выходной вал, в связанных щеках которого установлен входной эксцентриковый вал, на который посажены два мелкомодульных сателлита с эвольвентным зацеплением, находящиеся в контакте с нарезанным в корпусе передачи мелкомодульным центральным колесом с эвольвентным зацеплением. На дне впадин между всеми зубьями одного или нескольких мелкомодульных колес с эвольвентным зацеплением выполнены канавки, увеличивающие податливость зубьев. Канавки выполнены такими, что упругие деформации от изгиба зубьев не превышают допуск на кинематическую точность планетарной передачи, радиусы скругления в канавках отвечают условиям прочности планетарной передачи.

Канавки могут быть выполнены только на мелкомодульных сателлитах с эвольвентным зацеплением либо же только на нарезанном в корпусе передачи мелкомодульном центральном колесе с эвольвентным зацеплением. Также предусматривается вариант выполнения канавок на мелкомодульных сателлитах с эвольвентным зацеплением и нарезанном в корпусе передачи мелкомодульном центральном колесе с эвольвентным зацеплением. Канавки могут быть выполнены прямоугольными с закругленным днищем и либо же максимальное значение радиуса скругления не превышает половину ширины канавки, либо же минимальное значение радиуса скругления превышает половину ширины канавки. Также канавки могут быть выполнены коническими с закругленным днищем.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, а именно повысить нагрузочную способность планетарной передачи за счет увеличения количества зубьев, воспринимающих передаваемые нагрузки, и равномерного распределения нагрузки между зубьями.

На фиг.1 показан общий вид планетарной передачи на фронтальном разрезе.

На фиг.2 показан профиль зубьев мелкомодульного колеса с эвольвентным зацеплением без канавок (а), а также профиль зубьев мелкомодульного колеса с эвольвентным зацеплением с канавками различной геометрической формы (б - д).

Планетарная передача (фиг.1) содержит входной эксцентриковый вал 1; щеки выходного вала 2, 3; два мелкомодульных сателлита с эвольвентным зацеплением 4, 5; нарезанное в корпусе передачи мелкомодульное центральное колесо с эвольвентным зацеплением 6; цевки 7; подшипники входного эксцентрикового вала 8; подшипники мелкомодульных сателлитов с эвольвентным зацеплением 9; подшипники выходного вала 10; канавки 11 (фиг.2).

На дне впадин между зубьями одного или нескольких мелкомодульных колес с эвольвентным зацеплением планетарной передачи выполнены канавки 11 (фиг. 2), отвечающие ряду требований:

· Упругие деформации от изгиба зубьев не превышали бы допуск на кинематическую точность планетарной передачи. Требование ограничивает максимальную глубину канавки 11, которая бы обеспечивала увеличение упругой деформации зубчатой пары.

· Радиусы скругления в канавках 11 отвечают условиям прочности планетарной передачи, предотвращая возникновение трещины в концентраторе напряжения в канавке 11.

В качестве мелкомодульного колеса с эвольвентным зацеплением, на котором будут выполнены канавки, рекомендуется выбрать мелкомодульные сателлиты с эвольвентным зацеплением 4, 5, так как выполнение канавок на колесе с внешним зацеплением проще по технологическому процессу. Разрешается выполнять канавки 11 на нарезанном в корпусе передачи мелкомодульном центральном колесе с эвольвентным зацеплением 6, если канавки 11 на мелкомодульных сателлитах с эвольвентным зацеплением 4, 5 не приводят к необходимому увеличению упругой деформации зубчатой пары или технологический процесс выполнения канавок 11 сложнее. Предусматривается выполнение канавок 11 на обоих мелкомодульных колесах с эвольвентным зацеплением, если выполнение канавок 11 только на одном колесе зубчатого зацепления не приводит к необходимому увеличению упругой деформации зубчатой пары.

В зависимости от технологии выполнения канавок 11, материала колеса, условий работы планетарной передачи, типа термообработки колеса можно выбрать любую геометрическую форму канавок 11: прямоугольную, максимальный радиус скругления днища которой не превышает половины ширины канавки 11 (фиг.2, б); прямоугольную, минимальный радиус скругления днища которой превышает половину ширины канавки 11 (фиг.2, в); коническую со скругленным днищем (фиг.2, г, д). Таким образом допускается выполнение канавок 11 любой геометрической формы, но отвечающих трем требованиям, изложенным выше.

Сборка планетарной передачи осуществляется следующим образом (фиг.1).

На посадочные поверхности входного эксцентрикового вала 1 устанавливаются с двух сторон мелкомодульные сателлиты с эвольвентным зацеплением 4, 5 с канавками 11 (фиг.2) в сборе с подшипниками 9. Далее на вал 1 сажаются подшипники 8, а на них – щеки выходного вала 2, 3. В отверстия мелкомодульных сателлитов с эвольвентным зацеплением 4, 5 с канавками 11 вставляют цевки 7, после чего сборка поджимается с двух сторон винтами. После этого блок мелкомодульных сателлитов с эвольвентным зацеплением вводится в зацепление с нарезанным в корпусе передачи мелкомодульным центральным колесом с эвольвентным зацеплением 6. Затем устанавливаются подшипники выходного вала 10.

Планетарная передача (фиг.1) работает следующим образом.

Входной эксцентриковый вал 1, установленный в левой 2 и правой 3 щеках выходного вала, задает планетарное движение двум мелкомодульным сателлитам с эвольвентным зацеплением 4, 5, которые, перекатываясь по нарезанному в корпусе передачи мелкомодульному центральному колесу с эвольвентным зацеплением 6, перемещают цевки 7, заставляя тем самым поворачиваться выходной вал.

При повороте мелкомодульных сателлитов с эвольвентным зацеплением 4, 5 относительно нарезанного в корпусе передачи мелкомодульного центрального колеса с эвольвентным зацеплением 6 (фиг.1) без нагрузки в контакт войдет одна пара зубьев вследствие погрешностей изготовления планетарной передачи целиком. В дальнейшем при увеличении нагрузки, зубчатая пара, находящаяся в зацеплении, будет упруго деформироваться, что приведет к дополнительному углу поворота и вхождению в контакт зубчатых пар планетарной передачи. Наличие канавок 11 (фиг.2) увеличивает упругую деформацию каждой зубчатой пары, вследствие чего увеличивается угол поворота колеса и в контакт входит большее количество пар зубьев. В случае слишком высокой податливости зубьев дополнительный угол поворота колеса может отрицательно сказаться на управлении планетарной передачей, так как возникнет высокая кинематическая погрешность планетарной передачи: большая разница между ожидаемым и действительным углом поворота выходного вала. С учетом размеров планетарной передачи канавки 11 будут иметь малый радиус скругления, что вызовет концентрацию напряжений, вследствие чего может развиться трещина, приводящая к поломке зуба.

Канавки 11 в мелкомодульных сателлитах с эвольвентным зацеплением 4, 5 приводят к увеличению упругой деформации каждой зубчатой пары, ведущей к уменьшению силы в зубчатой паре (n) в момент выбора зазора и вхождения в контакт зубчатой пары (n+1). Это приводит к уменьшению разницы сил в зубчатых парах (n) и (n+1), что означает более равномерное распределение сил в передаче в целом.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, а именно повысить нагрузочную способность планетарной передачи за счет увеличения количества зубьев, воспринимающих передаваемые нагрузки, и равномерного распределения нагрузки между зубьями.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. М.-Л.: Машиностроение, 1966. - с.260, рис.146а; с.265, рис.152.

2. Пат. №1076664 А СССР, МПК F16H 1/06. Прямозубое цилиндрическое колесо/ Тернюк Н.Э., Дигтенко В.Г. Опубл. 28.02.1984, Бюл. №8.

3. Пат. № 1618936 А СССР, МПК F16H 1/08, Зубчатая передача смешанного зацепления/ Журавлев Г.А. Опубл. 07.01.1991, Бюл. №1.

4. Пат. №2492376 С1 РФ, МПК F16H 1/32. Планетарная передача/ Плеханов Ф.И. Опубл. 10.09.2013, Бюл. №25 (прототип).

Изобретение относится к машиностроению. Планетарная передача содержит выходной вал, в связанных щеках которого установлен входной эксцентриковый вал, на который посажены два мелкомодульных сателлита с эвольвентным зацеплением, находящиеся в зацеплении с нарезанным в корпусе передачи мелкомодульным центральным колесом с эвольвентным зацеплением. На дне впадин между всеми зубьями одного или нескольких мелкомодульных колес с эвольвентным зацеплением выполнены канавки такие, что упругие деформации от изгиба зубьев не превышают допуск на кинематическую точность планетарной передачи. Радиусы скругления в канавках отвечают условиям прочности планетарной передачи. Обеспечивается повышение нагрузочной способности планетарной передачи. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Планетарная передача, содержащая выходной вал, в связанных щеках которого установлен входной эксцентриковый вал, на который посажены два мелкомодульных сателлита с эвольвентным зацеплением, находящиеся в зацеплении с нарезанным в корпусе передачи мелкомодульным центральным колесом с эвольвентным зацеплением, отличающаяся тем, что на дне впадин между всеми зубьями одного или нескольких мелкомодульных колес с эвольвентным зацеплением выполнены канавки такие, что упругие деформации от изгиба зубьев не превышают допуск на кинематическую точность планетарной передачи, радиусы скругления в канавках отвечают условиям прочности планетарной передачи.

2. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что канавки выполнены только на мелкомодульных сателлитах с эвольвентным зацеплением.

3. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что канавки выполнены только на нарезанном в корпусе передачи мелкомодульном центральном колесе с эвольвентным зацеплением.

4. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что канавки выполнены на мелкомодульных сателлитах с эвольвентным зацеплением и нарезанном в корпусе передачи мелкомодульном центральном колесе с эвольвентным зацеплением.

5. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что днище прямоугольных канавок закруглено и максимальное значение радиуса скругления не превышает половину ширины канавки.

6. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что днище прямоугольных канавок закруглено и минимальное значение радиуса скругления превышает половину ширины канавки.

7. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что днище конической канавки закруглено.