Механический редуктор Советский патент 1988 года по МПК F16H1/32 

16

4 4 Ю

О

00 ел

см

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботостроении, в сельскохозяйственных машинах, в часовьпс механизмах, в устройствах аналоговой индикации, микромеханике, инструментах и измерительных механизмах, передачах и т.д. Цель изобретения - уменьшение . габаритов и улучшение технологичности. При перемещении ротора 12, приводимого в движение эксцентриком 13, соединенным с ведущим валом 1, пары ходовьк органов последовательно взаимодействуют со всеми пазами 10 и 11 редукторных органов 6 и 7. Одновременно не более двух пар ходовых органов сцеплено с пазами 10, 11, тогда как третья пара свободна. Таким образом, вращение ведомого вала 5 складывается из большого числа единичных шагов пары ходовых органов за счет сцепления их с соответствующей парой пазов, что повьш1ает точность, а зазоры, возникающие при износе, не накапливаются. 20 з.п. ф-лы, 29 ил., 2 табл. 15 10 i СО

Фие. i

Изобретение относится к механическому редуктору, имеющему ведушую ось и соосный с ней ведомый орган, которые вращаются с различными угловыми с скоростями в функции передаточного числа, содержащему также первый и второй редукторные органы, перемещаемые под углом друг относительно друга, каждый из которых содержит ряд 10 приводимых элементов, равномерно распределенных вокруг .центра вращения . соответствующего редукторного органа.

Цель изобретения - уменьшение габаритов редуктора и улучщение техно- 15 логичности.

На фиг. I представлен механический редуктор, аксиальный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. (редуктор, со снятым кожухом); на 20 фиг. 3-9 - семь последовательных этапов, необходимых для поворота ведомого редукторного органа на 1/11 оборота относительно опорного органа; на .фиг. 10-20 - одиннадцать этапов, не- 25 обходимых для поворота внешнего ведомого редукторного органа на 1/7 оборота относительно внутреннего опорного редукторного органа; на фиг. 21 - . мгновенный поворот ротора редуктора; 30 на фиг. 22 - редуктор с четырехпле- чим ротором; на фиг. 23 - вариант редуктора по фиг. 22; на фиг. 24 - редуктор, с двумя роторами, аксиальньй, разрез; на фиг. 25 - вид по стрелке Б 35 на фиг. 24 (редуктор с поднятым кожухом); на фиг. 26 - редуктор с расположением ходовых органов между редук- торными органами, аксиальный разрез; на фиг. 27 - редуктор с параллельно 40 расположенными роторами, аксиальный резрез; на фиг. 28 - редуктор, вид сбоку (со снятой боковой стенкой); на фиг. 29 - приводные элементы и ходовые органы.45

Механический редуктор содержит ведущий вал 1, вращающийся в двух подшипниках 2 и 3, один из которых размещен в кожухе 4 редуктора, а другой - в ступице выходного вала 5 Be- 50 дущий вал 1 и выходной.вал 5 Авляются соосными, угловые скорости их вращения зависят от передаточного числа механического редуктора (фиг. 1-9). Механический редуктор содержит два 55 редукторных органа 6 и 7, соосные Друг другу ведущему валу 1. Рёдуктор- ный орган 6 является опорным и неподвижно соедгтненчым с кожухом 4, редукторный орган 7 соединен с выходным валом 5 и является ведомым. Каждый из редукторных органов 6 и 7 содержит соответственно кольцевой венец 8 и 9, они имеют различные размеры и установлены концентрично. Каждый из v венцрв 8 и 9 содержит ряд приводных элементов, образованньк в данном случае соответственно пазами 10 и II равномерно распределенными вокруг центра вращения, соответствующего редукторного органа 6 и 7. На фиг. 1 венец 9 ведомого редукторного органа 7 имеет одиннадцать пазов 11, тогда как венец 8 опорного редукторного органа 6 имеет семь пазов 10. Редуктор имеет эксцентричный ротор 12, приводимый в движение эксцентриком 13, соединённым с ведущим валом 1. Эксцентричный ротор 12 выполнен в виде трех радиальных плеч 14, расположенных симметрично относительно центра ротора и несущие ходовые органы 15 - 20. Эксцентричный ротор 12 имеет две группы приводных органов, состоящих по меньшей мере из трех ходовых органов каждый. Ходовые органы 15, 16 и 19 образуют первую группу приводных органов, ходовые органы 16, 18 и 20 - вторую группу. Каждая из групп размещена На соответствзтощем диаметре ро(- тора 12. Ходовые о1Гганы одной группы объединены с ходовыми органами другой группы для образования пар ходовых органов 15 и 16, 17 и 18,19 и 20.

Количество пазов 10 и 11 редукторных органов 6 и 7 определяется по следующей формуле

V N, - п

N

+ X . N

2,-,

1

(1)

in

де N, - количество пазов 10 опорного редукторного органа в данном случае внешнего редукторного органа 6;

Уи-пЬ -целые числа;

X О - целое число;

N - количество приводных элементов ведомого редукторного органа;

N. - количество приводных элементов ведог-того редуктор- нопо органа, в данном слу случае редукторного органа 7, ряслол1)жеиньгх между

1442085

ходовыми органами 16, 18, 20, принадлежащими к различным парам, находящимся в зацеплении с ведомым редукторным органом 7. Количество приводных элементов веомого редукторного органа в функции исла приводных элементов опорного едулсторного органа

та NI

to

6 ду и щаю вр

вед ваю т.е И в лен цен вра дом

N

Y. N. + n N..

Z-N, , (2)

где Y и Z - целые числа.

. Передаточное число определяется по формуле:

U N..-и- NI

чп

n

где N4

и

количество приводных элементов опорного редукторного органа 6, расположенных между двумя ходовыми органами, .принадлежащими к различным парам, нахо- дящимся в зацеплении с этим редукторным органом . К равное в данном слу

чае 2;

N - число приводимых элементов ведомого редукторного органа 7, равное в данном случае П

n - целое число, равное .в-данном случае I, . 1Всли, например, NI И, Ni. i, 3,У 2у n I и X О, то N - 7, а передаточное число U. « .22, Если. Hi.. «2, что полностью согласуется

. , -

с иэрбраженньш на фиг. 3-9 примером где ведомый редукторнь1й орган 7 содержит одиннадцать пазов II, а опорный редукторный орган 6 - семь пазов 10, Y - I, n « 1, Z - , N, - 7,

то N,

П.

В табл. 1 приведены различные варианты; обеспечивающие получение множества различных передаточных чисел.

Все сочетания произвольных значений для коэффициентов V, X, Y, Z и n не могут обеспечить получения конструктивно реализуемых конструкций, если не соблюдается условие, что Число приводных элементов N и N, а

также соответствумгаие им величины NI и Ы,.„ являются целыми числами.

o

5

in t. n

Когда опорный редукторный opra;i 6 является внешним для ведомого редукторного органа 7, ведуший вал 1 и ведомый редукторный орган 7 вращаются в одном направлении. Ротор 12 вращается в противоположную сторону.

Механический редуктор может иметь ведомый редукторный орган 7, охватывающий опорный редукторный орган 6, т.е. внешний по отношению к органу 6 И вращается в противоположном направлении вращению ведущего вала 1 и эксцентрика 13 (фиг. 10-20). Ротор 12- вращается в ту же сторону, что н ведомый редукторный орган 7.

Когда направления вращения эксцентрика 13 и ведомого редукторного Органа 7 противоположны, формула для определения числа приводных элементов редукторных органов следующая:

V. N

-г n

N,

+ X N.

(3)

30

35

При сравнении формул ()) и (3) н из.табл. 2 видно, что в зависимости от того, является ли опорньй редук- торный орган внешним или внутренним, меняется передаточное число.

Ротор 12 механического редуктора может быть выполнен в виде четырех радиальных плеч 14 (фиг« 22),.каждое из которых, несет по паре ходовых органов 15 и 16, 1-7 и 8, 19 н 20,

40 21 и 22, последовательно взаимодей- ;ствующих с пазами 10 и 11 соответственно р|едукторных органов б и 7. Опорный редукторный орган б охватывает ведомый редукторный орган 7.

Механический редуктор может иметь по неньщей мере один дополнительный ротор 23, приводимый в движение ведущим валом I и эксцентриком 13 .(фиг. 25). Каждый из роторов 12 и 23

0 на фиг. 23 имеет по два плеча, несущих основной ротор 12, ходовые органы 15 и 16, 17 и 18, дополнительный ротор 23, ходовые органы 24 и 25, 26 и 27. Роторы 12 и 23 концентрично устад новлены с возможностью углового сдвига друг относительно друга посредством пружинного элемента 28.

Такая конструкция является особо . предпочтительной, так как позволяет

45

23размещены попарно ходовые органы

24и 25, 26 и 27, 29 и 30, взаимодей- ствзлояие с пазами 10 и П редукторных

органов 6 и 7.

коицентрическтп цнлиилрическт-ж элементами 34 и 35 (фиг. 27 и 29), опорный редукторньш орган 6 в виде гдапиндрического элемента ЗЛ имеет два ряда по восемнадцать приводных элементов в виде равномерно распределенных отверстий 36 и 37. Причем Каждый ряд располагается в плоскости,

10 перпендикулярной ведущему валу I.

Ведомый редукторный орган 7, выполненный в виде цилиндрическога элемента 35, охватывающего цилиндрический элемент 34, также имеет два ряда

t5 приводных элементов в виде круглых отверстий 38 и 39, сориентированных относительно отверстий 36 и 37, в каж дом ряду - одиннадцать отверстий 38 и 39, диаметр отверстий 38 и 39 больОпорный редукторный орган 6 содержит семь пазов 10, как и на фиг, 1- 20 ие диаметра отверстий 36 и 37. 9 но, поскольку дополнительный ротор Основной 12 и дополнительный 23 23 смещен под углом относительно основного ротора 12, количество пазов 11 ведомого редукторного органа 7 удвоено, что однако не вызьгаает .никако- 25 ветствующего центра 40, 41 вращения, го влияния на работу или передаточное Роторы 12 и 23 установлены с возможроторы смещены по оси один относитель но другого, но размещены в идентичных угловых положениях относительно соотчисло редуктора. Каждый иэ роторов 12 и 23 работает сам по себе, ji это условие учитьшается при расчете редуктора.

Одно из преимуществ такой конструкции состоит в згвеличении вращающего момента, передаваемого редуктором, поскольку в зацеплении с редук- торными органами всегда находятся две,пары ходовых органов, .по одной на каждом роторе. Каждая пара ходовых органов 15 и 16, может быть образована цилиндрическим выступом.

ностью вращения на эксцентриках 13 и 42, расположенных последовательно вдоль оси ведущего вала I со смещени30.ем на 180, т.е. друг против друга,

Калодое плечо каждого ротора 13 и 42 несет пару .ходовых органов 43 и 44, 45 и 46 образованных выступами,- периферийная

3g поверхность которых представляет край сферы. Диаметр сферических краев, образующих внещние выступы 43 и 45, предназначенные для взаимодействия с отверстиями 36 и 37 редукторнообъединенным с осью 31, вспрессован- 40 го органа 6, соответствует диаметру ной или зашплинтованной отверстии ро-. отверстия 36 и 37. Сферические края тора 12 (фиг. 26), Выступы располагавнутренних вьк:тупов.44 и 46, предназначенных для взаимодействия с отверстиями 38 и 39 ведомого, редукторного

ются на противоположных боковых сторонах ротора 12. Pacctoяниe, разде- лякяцеё их оси, может быть очень малым, причем оно не влияет на размеры и на прочность каждого выступа.

Редуктор имеет в этом случае опорный редукторный орган 6, образованный одной из боковых стенок кожуха 4, и ведомый редукторньй орган 7, вращаемый иа входном валу I и.связанный с выходным валом 5. Приводные элементы редукторных орг-анов 6 и 7 располо жены в плоскостях, перпендикулярных ведущему валу 1, по обеим сторонам ротора 12 и образованы радиальными прорезями 32 и 33. Редукторные органы 6 и 7 моз ут ()ыть образованы

A2085

коицентрическтп цнлиилрическт-ж элементами 34 и 35 (фиг. 27 и 29), опорный редукторньш орган 6 в виде гдапиндрического элемента ЗЛ имеет два ряда по восемнадцать приводных элементов в виде равномерно распределенных отверстий 36 и 37. Причем Каждый ряд располагается в плоскости,

10 перпендикулярной ведущему валу I.

Ведомый редукторный орган 7, выполненный в виде цилиндрическога элемента 35, охватывающего цилиндрический элемент 34, также имеет два ряда

t5 приводных элементов в виде круглых отверстий 38 и 39, сориентированных относительно отверстий 36 и 37, в каждом ряду - одиннадцать отверстий 38 , и 39, диаметр отверстий 38 и 39 боль20 ие диаметра отверстий 36 и 37. Основной 12 и дополнительный 23 25 ветствующего центра 40, 41 вращения, Роторы 12 и 23 установлены с возможие диаметра отверстий 36 и 37. Основной 12 и дополнительный 23 ветствующего центра 40, 41 вращения, Роторы 12 и 23 установлены с возможроторы смещены по оси один относительно другого, но размещены в идентичных угловых положениях относительно соотностью вращения на эксцентриках 13 и 42, расположенных последовательно вдоль оси ведущего вала I со смещени30.ем на 180, т.е. друг против друга,

Калодое плечо каждого ротора 13 и 42 несет пару .ходовых органов 43 и 44, 45 и 46 образованных выступами,- периферийная

3g поверхность которых представляет край сферы. Диаметр сферических краев, образующих внещние выступы 43 и 45, предназначенные для взаимодействия с отверстиями 36 и 37 редукторно40 го органа 6, соответствует диаметру отверстия 36 и 37. Сферические края

го органа 6, соответствует диаметру тверстия 36 и 37. Сферические края

нутренних вьк:тупов.44 и 46, предназначенных для взаимодействия с отверстиями 38 и 39 ведомого, редукторного

органа 7, имеют больщий диаметр и соответствуют диаметру отверстий 38 к 39. Разйость между диаметром от1вер- стий 37, 36 и 38, 39 достаточная для того, чтобы при работе редуктора

выступы ходовых органов могли проходить через отверстия 38, 39 до начала их взаимодействия с отверстиями 36, 37.

Во внутреннем пространстве кожуха 4 находится некоторое количество масла, предназначенное для с.маэки движущихся поверхностей, подшигтииков и ходовых органов при работе редуктор ра.

10

представленного на фиг. 10, до положения, представленного на фиг. 11,

Ротор 12 символически представлен треугольником, вершины которого несут пары ходовых органов 15 - 20.

В тот момент, когда ходовой орган 18 покидает паз И опорного редуктор- ного органа 7 и когда ходовой орган 17 покидает паз 10 ведомого редуктор- ного органа 6, ходовые органы 15 и 16 входят в пазы 10 и -1 1 редуктор- ных органов 6 и 7, которые при предыдущем шаге ротора 12 разместились

15 друг против друга. Во время после- дукхцего шага ротор перемещается от положения, изображенного сплошной линией, в положение, изображенное пунктиром. Это достигается за счет мгно20 вениого поворота вокруг центра ходового органа 16, захваченного в паз 11. опорного редук торного органа 7. Во время этого поворота лишь пара ходовых органов 15 и 16 находится в

25 зацеплений с редукторными органами 6 и 7, причем ходовой орган 16 остается неподвижным, и его ось служит осью поворота ротора 12, тогда как ходовой орган 15 находится в зацеп-

30 лении с пазом 10 и увлекает послед- НИИ в положение, показанное штрихМеханический редуктор работает следующим образом.

Во время перемещений ротора 12 пары ходовых органов 15-20 последова- g тельно взаимодействуют со всеми пазами 10 и II редукторных органов 6 и 7. Одновременно не более двух пар ходовых органов сцеплено с пазами 10 и 11, тогда как третья пара свободна.

В изображенном на фиг. 3 состоянии эксцентрик 13 увлекается в направле- НИИ стрелки f, пара ходовых органов 15 и 16 проникает в паз 10 и 1 редукторных органов 6 и 7, тогда как пара ходовых органов 19 и 20 выходит из пазов 10 и П, а пара ходовых ор- гаков 17 и 18 утсе вьшша из пазов 10 и И.

Когда ротор 12, увлекаемый ведущим валом I, переходит из состояния, изображенного на фиг, 3, в состояние, изображенное на фиг. 4, он одновременно совершает поворот вокруг ходового органа 13, захваченного в паз 10 опорного редукторного органа 6, в котором он находится. Такой мгновенный поворот ведут к перемещению паза 11 ведомого редукторного органа, захваченного ходовым органом 16, в направлении стрелки g. Во время упомянутого перемещения ротора 12 пара ходовых органов 19 и 20 вы.свобождает- ся из пазов 10 и 11, а в конце перемещения или шага ротора 12 пара ходо- 35 10 , когда он располагается напунктиром 15, 10 . В этот момент времени неко.торый паз 10 ведомого

редукторного органа переходит в поло- п

против некоторого паза 11 редукторного органа 7.

вых органов 17 и 18 входит в пазы IО и 11 в момент, когда ходовые органы 15 и 16 покидают взаимодействующие с ними пазы 10 и 11.

За время такого единичного перемещения или шага ротора угловое пареме- щение ведомого редукторного органа 7 в данном примере составляет 1/77 оборота .

Ведущий вал I должен совершить два полных оборота, чтобы другое из плеч 14 ротора 12 опять пришло в состояние изображенное на фиг. 3.

Из состояний соответствующих пазов 10 и П на фиг. 3 и 9 можно видеть, что ведомый редукторный орган 7 совершил 1/11 своего оборота за семь последовательных шагов.

На фиг. 21 схематично показан .мгновенный поворот ротора, вызывающий один шаг ведомого редукторного органа 7 при переходе от положения.

10

420858

представленного на фиг. 10, до положения, представленного на фиг. 11,

Ротор 12 символически представлен треугольником, вершины которого несут пары ходовых органов 15 - 20.

В тот момент, когда ходовой орган 18 покидает паз И опорного редуктор- ного органа 7 и когда ходовой орган 17 покидает паз 10 ведомого редуктор- ного органа 6, ходовые органы 15 и 16 входят в пазы 10 и -1 1 редуктор- ных органов 6 и 7, которые при предыдущем шаге ротора 12 разместились

15 друг против друга. Во время после- дукхцего шага ротор перемещается от положения, изображенного сплошной линией, в положение, изображенное пунктиром. Это достигается за счет мгно20 вениого поворота вокруг центра ходового органа 16, захваченного в паз 11. опорного редук торного органа 7. Во время этого поворота лишь пара ходовых органов 15 и 16 находится в

25 зацеплений с редукторными органами 6 и 7, причем ходовой орган 16 остается неподвижным, и его ось служит осью поворота ротора 12, тогда как ходовой орган 15 находится в зацеп-

30 лении с пазом 10 и увлекает послед- . НИИ в положение, показанное штрихg

35 10 , когда он располагается напунктиром 15, 10 . В этот момент времени неко.торый паз 10 ведомого

редукторного органа переходит в поло- п

10 , когда он располагается напротив некоторого паза 11 редукторного органа 7.

На протяжении мгновенного поворота ротора 12 вокруг оси ходового органа 16 ведомый, редукториый орган 6 перемещается на угловую величину oL . В момент когда ходовой орган 15 приходит в положение 15 и собирается покинуть паз 10, ходовые органы 19

и 20 приходят в положение 19 и 20 , готовые вступить в зацепление с пазами 11. Тогда за счет мгновенного поворота ротора 12 вокруг ходового органа 20 осуществляется но-

вый шаг.

Формула изобретения

вый шаг.

1, Механический редуктор, содер- жащий ведущий и ведомьй валы для вращения с разными угловыми скоростями в зависимости от понижающего передаточного числа редуктора, два коаксиальных редукторных органа, установ91

ленных с возмояа остью углового перемещения один относительно другого, каждый из которых имеет ряд приводных элементов, концентри но и равномерно распределенных вокруг, точки вращения соответствующего редукторного органа и каждый ряд имеет разное число приводных элементов, по меньшей мере один эксцентричный ротор, приводимый в движение по меньшей мере одним эксцентриком, выполненным заодно с ведущие в.алом и имею1Цим две группы при водЙШПРрганов, состоящих по меньшей мере из трех ходовых органов в каж- дом, равномерно расположенных вокруг центра ротора и размещенных на двух диаметрах последнего для одновременного взаимодействия ходовыми органами каждой группы с приводными элемен тами соответствующего редукторного органа, а величина эксцентриситета ротора выбрана такой, что каждый приводной орган ротора имеет крайнее- внешнее положение для взаимодействия с соответствующим приводным элементо и крайнее внутреннее положение, при котором он не соединен ни с каким - приводным элементом, отличающийся тем, что, с целью умень шения габаритов и улучшения технологичности, каждая группа приводных органов имеет одинаковое число ходовых органов, ходовой орган одной группы соединен с ходовым органом другой 1группы для образования пары, а ходовые органы одной и той же пары установлены с возможностью выравнивания на одном радиусе ротора.

и связан с кожухом, а другой соединен с ведомым валом.

приводных элементов опорного редукторного органа

N + п N.

+ X N

де V и

п 1 Х О 2;„

целые числа; целое число;

4 1

О

N

Z О,

lin

количество приводных элементов ведомого редукторного органа; количество приводных элементов ведомого редукторного органа, расположенных между двумя ходовыми органами, принадлежащими к различным парам ротора, находящимся в зацеплении с редукторным органом; эксцентрик вращается в ту же сторону, что и ведомый редукторный орган;

они вращаются в разные стороны,

II ,П

Y N, t 1

N

+ Z N

f Z О,

11ц.Н

целое число;

эксцентрик вращается в ту же сторону, что и ведомый редукторный орган; они вращаются в разные стороны.

4 и 5, о т - тем, что пере6. Редуктор по пп ичающийся даточное число

N, N

и

2;п

п

П. Редуктор по п. I или 9, отичающийся тем, что приводные элементы опорного и ведомого реукторных органов расположены в плоскостях, перпендикулярных ведущему валу, по обеим сторонам ротора, а одовые органы каждой пары ротора размещены на противоположных сторонах этого ротора. .

12, Редуктор по п. ичающийся

4 или 5, тем, что

о т- 20

N

;

14

g

10

15

Ni;,2,

7, о т л и - , Что основной

или

и дополнительный роторы связаны с ведущим валом посредством или одного эксцентрика, или двух - по одному на каждый ротор, или концентричных друг другу, или расположенных последовательно ,

тем,.что эксцентрики расположены диаметрально противоположно .

15,Редуктор по пп. 1-6, от л и- ч а ю щ и и с я тем, что при использовании нескольких дополнительных- роторов на ведущем валу, для взаимодействия с последними установлено соответствующее количество эксцентриков , равномерно распределенных -вокруг его оси.

16,Редуктор по пп. 1-15, отличающийся тем, что ре- дукторные органы образованы двумя

д

20

концентрическими цилиндрическими элементами, охватьшающими ротор или роторы, а приводные элементы редуктор- g ных органов образованы отверстиями.

10 метра отверстий внешнего редукторного органа..

35 между опорным редукторным органом для взаимодействия одного ряда приводных элементов с соответствующими ходовыми органами обоих роторов.

роторы расположёны в параллельных плоскостях, а ходовые органы каждого ротора установлены с возможностью взаимодействия с соответствующими 5 приводными элементами каждого редукторного органа.

25

30

13

Таблица 1

Вид

12

1442085

14

Таблица 2

10

а

i5

iO

15

Физ.9

Фи$.

фиг. 11

19

S

Фиг. 78

16

ю

Фиг.20

Фиг.гг ,

ю:

75

Г/

7S

Фиг.11

Г6

11

23

25

X

19

п

Фиг. гэ

Фиг.г

видб

гб

Фиг. 25

Jf

.г

ffS

56

55

V6

Фи$.

Ъ8 Sy

Фие.29