Зубчато-реечный механизм Советский патент 1992 года по МПК F16H21/00 

Фиг.7

Изобретение относится к области машиностроения и служит для изменения скорости поступательного перемещения.

Известен зубчато-реечный механизм, содержащий корпус с размещенными в нем с возможностью перемещения двумя зубчатыми рейками, зацепленными с шестерней, размещенной в корпусе шарнирио.

Недостатком этого механизма является невозможность редуцирования скорости одной рейки при перемещении другой, что ограничивает кинематические возможности передачи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ли- нейный преобразователь, содержащий корпус, размещенные в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения подвижную зубчатую рейку и ползун, неподвижную рейку и пару жестко соеди- пенных между собой соосных зубчатых колес, установленных на ползуне, одно из которых взаимодействует с неподвижной рейкой, а другое - с подвижной.

Недостатком такого преобразователя является невозможность изменения передаточного отношения путем замены зубчатых колес, что сужает кинематические возможности механизма.

Целью изобретения является расшире- ние кинематических возможностей механизма за счет возможности ступенчатого изменения передаточного отношения.

Указанная цель достигается тем, что зубчато-реечный механизм, содержащий корпус, размещенные в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения подвижную зубчатую рейку и ползун, неподвижную рейку и пару жестко соединенных между собой соосных зубчатых ко- лес, установленных на ползуне, одно из которых взаимодействует с неподвижной рейкой, снабжен второй парой жестко соединенных между собой соосных зубчатых колес, установленных на ползуне, при этом одно из колес второй пары взаимодействует с подвижной зубчатой рейкой, а другое - с вторым колесом первой пары.

На фиг.1 изображен зубчато-реечный механизм; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - схема для определения скорости перемещения подвижной рейки.

Зубчато-реечный механизм содержит корпус 1 с размещенным на нем с возможностью возвратно-поступательного переме- щения ползуном 2. Ползун базируется в направляющей 3, жестко закрепленной на корпусе 1. На ползуне 2 с возможностью вращения на осях 4 установлены зубчатые колеса 5 и 6. Зубчатое колесо 5 зацеплено с

неподвижной рейкой 7, закрепленной на корпусе 1, а зубчатое колесо 6 зацеплено с подвижной рейкой 8, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющей 9, закрепленной на корпусе 1. На осях 4 коаксиально зубчатым колесам 5 и 6. закреплены шестерни 10 и 11 с возможностью совместного вращения, причем зубья шестерен 10 и 11 введены в зацепление, а число зубьев шестерни 11 больше, чем шестерни 10.

Зубчато-реечный механизм работает следующим образом.

При поступательном движении ползуна 2 в направляющей 3 относительно корпуса 1 зубчатое колесо 5 будет обкатываться по неподвижной зубчатой рейке.7. Но так, как зубчатая шестерня 10 коаксиально закреплена на зубчатом колесе 5, то она будет вращаться вместе с ним, передавая вращательное движение на зубчатую шестерню 11, коаксиально закрепленную на зубчатом колесе 6. При этом угловая скорость вращения зубчатого колеса 5 совместно с шестерней 10

п

R где vi - скорость перемещения ползуна 2;

R - радиус начальной окружности зубчатого колеса 5.

Угловая скорость вращения зубчатой шестерни 11

di vi di W2 wi --т1,

O2 R U2

где di -диаметр начальной окружности зубчатой шестерни 10;

d2 диаметр начальной окружности зубчатой шестерни 11.

Вращательное движение зубчатого колеса 6 преобразуется в поступательное перемещение подвижной рейки 8 относительно ползуна 2 со скоростью

V20TH (О2

.Ј d2

R d2

где 0)2 - угловая скорость вращения зубчатого колеса 6;

R - радиус начальной окружности зубчатого колеса 6.

Скорость перемещения подвижной рейки 8

V2 V1 - V2oTH VI -VI

dh d2

-«( -Ј

Отсюда видно, что при перемещении ползуна 2 со скоростью vt подвижная рейка 8 перемещается со скоростью V2 « vi за

счет того, что разность (1 - --) является

d2

величиной бесконечно малой, так как на зубчатой шестерне 11 число зубьев только на

несколько зубьев больше, чем на шестерне 10.

При равном числе зубьев на шестернях 10 и 11 скорость перемещения рейки 8

V2 V1(1 - 1),

т.е. в этом случае подвижная рейка остается неподвижной.

Если же сообщить поступательное перемещение подвижной рейке 8 в направляющих 9 со скоростью V21, то скорость перемещения ползуна 2

V1

V2

-Ј

d2

di

Но так, как выражение 1 -- являе

02

величиной бесконечно малой (или малой, ли разница зубьев на шестернях 10 и значительна), то vi1 , V21.

Учитывая, что перемещение связано скоростью выражением

S v t, где v - скорость:

t - время перемещения, получим:

Si

S2

1-т

d2

т.е. при незначительном перемещении подвижной рейки 8 получаем значительное перемещение ползуна 2.

Для изменения передаточного отношения механизма необходимо поменять шестерни 10, 11 на шестерни с отличными числами зубьев, но с условием, что сумма чисел зубьев новой пары шестерен равна сумме чисел зубьев шестерен 10, 11.

Предложенный зубчато-реечный механизм обладает по сравнению с прототипом расширенными кинематическими возмож- ностями за счет возможности ступенчатого изменения передаточного отношения путем замены шестерен.

Формула изобретения

Зубчато-реечный механизм, содержа- щий корпус, размещенные в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения подвижную зубчатую рейку и ползун, неподвижную рейку и пару жестко соединенных между собой соосных зубчатых колес, установленных на ползуне, одно из которых взаимодействует с неподвижной рейкой, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей механизма за счет возможности ступенчатого изменения передаточного отношения, механизм снабжен второй парой жестко соединенных между собой соосных зубчатых колес, установленных на ползуне, при этом одно из колес второй пары пред- назначено для взаимодействия с подвижной зубчатой рейкой, а другое - с вторым колесом первой пары.

А

Изобретение относится к области машиностроения и служит для изменения скорости поступательного перемещения. Цель изобретения - расширение кинематических возможностей механизма за счет возможности ступенчатого изменения передаточного отношения. Зубчато-реечный механизм содержит корпус с размещенным на нем с возможностью возвратно поступательного перемещения ползуном. На ползуне с возможностью вращениях на осях установлены две пары 10 и 11 соосных зубчатых колес. Одно из колес пары 10 зацеплено с неподвижной рейкой 7, одно из колес пары 11 зацеплено с подвижной рейкой 8. Вторые колеса пар 10 и 11 введены в зацепление между собой. Для изменения передаточного отношения механизма необходимо заменить зацепление между собой вторые колеса пар 10 и 11. 3 ил.

Фиг.2

tO

«

tf