Реечная передача Советский патент 1988 года по МПК F16H19/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к реечным передачам, и может быть использовано, например, в манипуляторах для обеспечения перемещения исполнительного звена. Цель изобретения - повьшение надежности путем уменьшения износа элементов зацепления за счет гашения возникающих в зацеплении боковых уси-, ЛИЙ и уменьшения динамического момента, возникающего при работе передачи. При вращении приводного вала с шестерней, находящейся в зацеплении с рейкой 8, дсаретка перемещается по направляющим 2.Благодаря тому, что рейка 8 установлена на шаровой опоре 9 и свободно опирается на каретку 4, она может поворачиваться как вокруг своей продольной оси, так и вокруг вертикальной и горизонтальной осей, что ей возможность самоустанавли- по ведущей шестерне и исключает возникновение дополнительных усилий, передающихся на направляющие 2. При перемещении кареткч 4 к шаровой опоре 9 длина свободного конца рейки 8 увеличивается, и под действием собственного веса она прогибается вниз и опирается на опору 16. Отверстие в каретке 4 для размещения рейки 8 позволяет без уменьшения жесткости каретки 4 уменьшить до минимума плечо пары сил, а следовательно, и момент, действующий на направляющие 2. 3 3 . п. ф-лы, 4 ил. i (Л

фие.1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к реечным передачам, и может быть использовано, например, в манипуляторах для обеспечения перемещения исполнительного звена.

Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения износа элементов зацепления за счет гашения возникающих в зацеплении боковых уси- ЛИЙ и уменьшения динамического момента, возникающего .при работе передачи.

На фиг. 1 изображена реечная передача, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Реечная передача содержит корпус 1 с направляющими 2, по которым на роликах 3 перемещается каретка 4. В последней на приводном валу 5 установлена ведушая шестерня 6 и выполнено отверстие 7, в котором размещена рейка 8, установленная в корпусе 1 на ,., шаровой опоре 9. Центр тяжести каретки 4 расположен в зоне зубьев рейки 8

Шаровая опора 9 установлена на опорных шайбах 10 и 11, которые с помощью винтов 12 закреплены на поверхности 13 корпуса 1.

Шаровая опора 9 может быть выполнена, например, в виде сферического шарикоподшипника, внутренняя обойма которого закреплена на рейке 8, а наружная - в корпусе 1 или выполнена в виде нескольких звеньев, соединенных последовательно с помощью пальцев, оси которых взаимно перпендикулярны, а одна из них совпадает с продольной осью рейки. . ,

Центр шаровой опоры 9 расположен на начальной линии зубьев рейки 8. Для исключения возникновения момента, поворачивающего рейку 8 вокруг

ее продольной оси и вдоль оси шестер- ни 6, на каретке 4 установлены направляющие элементы, выполненные в виде роликов 14, расположенных против торцов шестерни 6 и взаимодействующих с накладками 15, жестко закрепленными по бокам рейки 8.

В корпусе 1 под свободным концом рейки 8 установлена дополнительная опора 16, Точка взаимодействия рейки 8 с опорой 16 расположена в вертикальной плоскости, проходящей через центр шаровой опоры 9 и центр тяжести рейки 8. В каретке 4 напротив шестерни 6 установлено устройство для

поджима рейки 8 к шестерне 6, выполненное в виде ролика 17 и пластинчатой пружины 18.

Реечная передача работает следующим образом.

При вращении приводного вала 5 с шестерней 6, находящейся в зацеплении с рейкой 8, каретка 4 перемещается по направляющим 2. Багодаря тому, что рейка 8 установлена на шаровой опоре 9 и свободно опирается на каретку 4, она может поворачиваться как вокруг своей продольной оси, так и вокруг вертикальной и горизонтальной осей, что позволяет ей самоустанавливаться по ведущей шестерне 6. При этом исключается возникновение дополнительных усилий, передающихся на направляющие 2, Осевое усилие, возникающее в рейке 8 от зацепления с шестерн.ей 6, действует по прямой, соединяющей точку контакта рейки 8 с шестерней 6 с точкой опоры рейки 8, т.е. с центром шаровой опоры 9 .

Поскольку центр шаровой опоры 9 расположен на начальной линии зубьев рейки 8, а последняя установлена параллельно направляющим 2,направление действия осевого усилия бу- дет параллельным направляющим 2 на любом участке перемещения каретки 4, а значит исключается появление боко- вой составляющей от осевого усилия, действующей на направляющие 2.

В случае использования косозубой рейки 8 в зацеплении возникает боковое усилие

X Q-tgoi,

где Р - боковое усилие; Q - осевое усилие. Ы - угол контакта зубьев рейки.

Боковое усилие через накладки 15, ролики 14, вал 5 и шестерню 6 замыкается, т.е. на направляющие 2 не действует. Расположение роликов 14 напротив зубьев рейки 8 исключает появление момента, скручивающего рейку 8 вокруг ее продольной оси, и обеспечивает более полное прилегание зубьев рейки 8 к шестерне 6, а значит мень- шие контактные напряжения и износ.

При перемещении каретки .4 к шаровой опоре 9 длина свободного конца рейки 8 увеличивается, и под действием собственного веса она гфогибается вниз и взаимодействует с опорой 16, По мере приближения каретки 4 к шаровой опоре 9 сила взаимодействия опоры 16 с рейкой 8 увеличивается, а действие веса рейки 8 на каретку А и направляющие 2 остается постоянным,не превышающим половины веса рейки.

Ввиду того, что центр шаровой опо- ю ры 9, центр тяжести рейки 8 и точка касания рейки 8 и опоры 16 лежат в одной вертикальной плоскости, исключается момент, поворачивающий рейку 8 вокруг продольной оси.

15

При неравномерном движении каретки возникает сила инерции

F .

где F - сила инерции; m - масса каретки; а - ускорение, с которым перемещается каретка 4.

Сила инерции, приложенная в центре тяжести каретки 4, образует с осевым усилием рейки 8 пару сил, создающих динамический момент, котор ьгй действует на направляющие 2.

Отверстие 7 в каретке 4 для размещения рейки 8-позволяет без уменьшения жесткости каретки 4 уменьшить до минимума плечо пары сил, а следовательно, и момент, действующий на направляющие 2.

745Формула изобретения

ки к шестерне,о тличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения износа элементов зацепления, она снабжена размещенной в корпусе шаровой опорой, на котор бй установлен один конец рейки, другой конец которой свободен, а центр шаровой опоры расположен на начальной линии зубчатой рейки.

рейки.

рейки.

ffJue.Z

/f

сриг.З

Ll

7ff

Фиг.