Механизм для преобразования непрерывного вращательного движения в прерывистое Советский патент 1992 года по МПК F16H1/00 

9

Ј

Использование: в машиностроении, а именно в конструкциях механизмов для преобразования непрерывного вращательного движения в прерывистое. Сущность изобретения: устройство содержит гибкое колесо (1) с внешними и внутренними зубьями, жесткое колесо

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям механизмов для преобразования непрерывного вращательного движения в преры- вистое.

Известна волновая зубчатая переда ча для преобразования частоты враще-, ния ГП, в которой одно из зубчатых колес выполняется в виде тонкостенной цилиндрической или колоколобразной трубы, снабженной зубчатым венцом (гибкое кол.есо). Тонкостенный зубчатый венец является гибким элементом, упругие деформации которого используются для передачи -крутящего момента от ведущего вала к ведомому. Ведущим звеном волновой передачи является генератор-кулачок с катками, который входит в гибкое колесо и деформирует его, вводя зубья в зацепление с зубьями жесткого колеса.

При вращении генератора принудительного движения зона контакта зубьев гибкого и жесткого колеса перемещается вокруг геометрической оси ведущего вала, а так как гибкое колесо остается при этом неподвижным, то происходит вращение жесткого колеса, а следовательно и связанного с ним ведомого вала или исполнительного органа.

Относительное движение гибких и жестких колес складывается из радиального и тангенциального движений.

Однако, волновая зубчатая передача используется для преобразования частоты вращения и раньше не применялись для преобразования непрерывного вращательного движения в прерывистое из- за конструктивного исполнения, которое предусматривает непрерывное зацепление гибкого и жёсткого колес.

$

ч|

3

Известна планетарная передача, соержащая зубчатый генератор и гибкое олеср с внешним и внутренним зубчаыми венцами, служащая для преббразо- ания частоты вращения VJ.

Однако данный механизм из-за конструктивного исполнения не применяется для преобразования непрерывного вращательного движения в прерывистое, о тем не менее по своему конструктивному исполнению планетарная переача является наиболее близким аналогом по технической сущности заявляемому изобретений.

Целью изобретения является расширение кинематических возможностей механизма преобразования непрерывного вращения за счет получения прерывис - того движения.

Поставленная цель достигается тем, что гибкое колесо выполняется с внутренними и наружными зубьями, планетарный генератор волн с зубчатыми колесами, установленными на осях водила, эксцентрично сидящими на своих осях вращения и входящими в непрерывное зацепление с гибким колесом. Диаметр выступов зубьев гибкого колеса (в «нободном состоянии) меньше диаметра выступов зубьев жесткого колеса на величину 2 Д. В исходном положении зубчатые колеса входят свободно в зацепление с гибким колесом и не деформирует последнее в том случае, когда эксцентриситеты 1 расположены в направлении к оси вращения генератора. При вращении генератора из-за изменения положения эксцентриситетов зубчатые колеса деформируют гибкое колесо, периодически вводя и выводя его из зацепления с жестким колесом. В момент зацепления происходит относительное движение зубьев гибкого и жесткого колес, приводящие к прерывистому вращению жесткого колеса с ведомым валом в направлении против полезного сопротивления. Изменение направления вращения ведомого колеса с ведомым валом в направлении против полезного сопротивления. Изменение направления вращения ведомого колеса на обратное при зацеплении гибкого и жесткого колес возможно при использовании храпового механизма, кинематически связывающего гибкое и жесткое колесо.

Отличием предложенного механизма от прототипа является то, что зубча-.

5

0

5

0

5

0

5

тые колеса генератора волн расположены эксцентрично относительно своих осей и входят в непрерывное зацепление с гибким колесом, диаметр зубьев гибкого колеса меньше диаметра выступов зубьев жесткого колеса, что приводит, к образованию зазора между колесами при свободном (не деформированном) гибком колесе. В процессе вращения ведущего вала с генератором зубчатые колеса, находящиеся в непрерывном зацеплении с гибким колесом периодически деформирует последнее в радиальных направлениях из-за изменения положений эксцентриситетов и в зонах деформации зубья- жесткого и гибкого колес вступают в периодические зацепления и жесткое колесо получает прерывистое вращательное движение относительно своей оси в направлении, обратном полезному сопротивлению. Храповый механизм, кинематически связывающий жесткое колесо с неподвижным валом позволяет ему вращаться только в одном (в заданном) направлении.

На рис.1 и рис.2 показана схема механизма для преобразования непрерывного вращательного движения в прерывистое. Он содержит неподвижное гибкое 1 и подвижное жесткое 2 зубчатые колеса. Гибкое колесо 1 выполнено с внутренним зацеплением с зубчатыми колесами 3, установленными с эксцентриситетом 1 относительно своих осей вращения в обойме 5 генератора (ведущего вала 6) и внешним.зацеплением с жестким колесом 2, кинематически связанным посредством храпового механизма 7 с неподвижным гибким колесом 1. При вращении ведущего вала 6 зубчатые колеса 3, находящиеся в непрерывном внутреннем зацеплении с гибким колесом 1 перекатываются по его внутренней поверхности и периодически деформируют колесо в радиальных диаметрально противоположных направлениях из-за изменения положений эксцентриситетов колес 3 относительно их осей 4 от ближнего (-1) к оси вращения вала до наиболее удаленного (+1) (рис.2). Таким образом, за один период движения ведомого жесткого колеса (шаг oW) полюс зацепления колес 3 и 1 совершает один прямой и один обратный ход в плоскости, проходящий через ось вала 6 и оси 4 и вращающийся вместе с валом 6 с угловой

скоростью Сх)| . Наибольшая радиальная упругая деформация гибкого колеса приводит к увеличению его диаметра на величину 41, при этом выбирается зазор 2 Д по диаметру между окружностями выступов зубьев жесткого 2 и гибкого 1 колес, зубья этих колес вводятся в полное зацепление и гибкое колесо 1 приобретает эллиптическую форму (см. рис.3). Вращение колеса /относительно оси 4 приводит к изменению положения эксцентриситета, приближая его к центру вращения вала 6,- и когда эксцентриситет находится в ближнем к оси 6 положении упругое колесо возвращается в исходное положение, приобретая цилиндрическую форму (см. рис.Зб). В этом случае зубья жесткого и гибкого колес выходят из зацепления и колесо 2 останавливается (перерыв во вращательном движении) . Таким образом за один полный оборот вала б генератора происходит несколько прерывистых вращательных движений (шагов вращения) жесткого колеса, количество которых зависит от соотношения начальных диаметров колес 3 и 2 (n D/d, где п - число шагов вращения жесткого колеса 2 за один оборот вала 6 генератора, D и dK- диаметры начальных окружностей, соответственно колес 2 и 3). Величина угла поворота на один шаг вращения жесткого колеса зависит от нескольких факторов: длины нарезанного участка на жестком колесе, участвующей IB зацеплении за время деформации гибкого колеса угла наклона профилей зубьев на кестком и гибком колесахJ разности числа зубьев на этих коле- , сах, величина зазора и между окружностями выступов колес, высоты зубьев на жестком и гибком колесах.

Примером конкретного исполнения механизма может служить механизм, изображенный на рис.1 и рис.2, сос- |тавленный из четырех зубчатых колес (жесткого колеса 2, гибкого колеса 1, |выполненного с внешним и внутренним

10

ра 6 и храпового механизма 7. Внутренние зубья на гибком колесе 1 с диаметром начальной окружности d r 00 мм и зубья колес с начальным диаметром d % 50 мм выполнены с модулем тп 0,5 мм, а внешние зубья на гибком колесе 1 (d 212 мм) и внутренние зубья на жестком колесе 2 с начальной окружностью D 226 мм имеют модуль m 2 мм. Зазор Д 2,5 мм при свободном (без деформации) гибком колесе 1. При вращении вала 6 зубчатые колеса 3, находящие- 15 ся на внутреннем зацеплении с гибким колесом 1 и перекрываясь по нему деформируют последнее в радиальных направлениях, на величину 1 7 мм в каждом. В направлениях деформаций диаметр гибкого колеса увеличивается на величину 41 14 мм. При этом выбираются зазоры Д в направлениях большей оси эллипса и зубья гибкого 1 и жесткого 2 колес плавно вклиниваются друг в друга до полного их вхождения в зацепление, а , так же плавно выходят из зацепления на участке нарезанной части жесткого колеса 2 длиной, равной, примерно половине длины окружности колеса 3, В этот период времени происходит поворот жесткого колеса относительно своей оси вращения на величину шага, а после выхода колес 1 и 2 из зацепления жесткое ко лесо останавливается из-за сопротивления движения исполнительного органа. Обратное вращение жесткого колеса ограничивается храповым механизмом 7.

20

25

30

35

40

Формула изобретени.я

Механизм для преобразования вепре- рывного вращательного движения в прерывистое, содержащий гибкое, колесо с внешними и внутренними зубьями, жесткое колесо с внутренними зубьями, планетарный генератор волн с зубчатыми колесами,.установленными на осях водила, и храповый механизм, о т - личающийся тем, что, с це- зацеплениями и двух зубчатых колес 3, лью расширения кинематических возмож

.установленных с эксцентриситетом 1 , 3,5 мм на своих осях вращения 4), обоймы генератора 5, вала вращения генератора 5, вала вращения генёрато0

ра 6 и храпового механизма 7. Внутренние зубья на гибком колесе 1 с диаметром начальной окружности d r 00 мм и зубья колес с начальным диаметром d % 50 мм выполнены с модулем тп 0,5 мм, а внешние зубья на гибком колесе 1 (d 212 мм) и внутренние зубья на жестком колесе 2 с начальной окружностью D 226 мм имеют модуль m 2 мм. Зазор Д 2,5 мм при свободном (без деформации) гибком колесе 1. При вращении вала 6 зубчатые колеса 3, находящие- 5 ся на внутреннем зацеплении с гибким колесом 1 и перекрываясь по нему деформируют последнее в радиальных направлениях, на величину 1 7 мм в каждом. В направлениях деформаций диаметр гибкого колеса увеличивается на величину 41 14 мм. При этом выбираются зазоры Д в направлениях большей оси эллипса и зубья гибкого 1 и жесткого 2 колес плавно вклиниваются друг в друга до полного их вхождения в зацепление, а , так же плавно выходят из зацепления на участке нарезанной части жесткого колеса 2 длиной, равной, примерно половине длины окружности колеса 3, В этот период времени происходит поворот жесткого колеса относительно своей оси вращения на величину шага, а после выхода колес 1 и 2 из зацепления жесткое ко лесо останавливается из-за сопротивления движения исполнительного органа. Обратное вращение жесткого колеса ограничивается храповым механизмом 7.

0

5

0

5

40

Формула изобретени.я

Механизм для преобразования вепре- рывного вращательного движения в прерывистое, содержащий гибкое, колесо с внешними и внутренними зубьями, жесткое колесо с внутренними зубьями, планетарный генератор волн с зубчатыми колесами,.установленными на осях водила, и храповый механизм, о т ностей за счет получения прерывисто- - го движения, зубчатые колеса j-енерато4- ра волн расположены эксцентрично от носителъно своих осей.1

& ъ

fc «

ib

РЪ

D

ov