RU2006723C1

RU2006723C1 - Adjustable planetary gear train

Info

Publication number: RU2006723C1
Authority: RU
Inventors: Н.Э. Тернюк; Д.О. Волонцевич; Р.В. Ковалюх; О.А. Царенко
Original assignee: Харьковский политехнический институт
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: planetary gear has main planetary gear train with central variable-size internally toothed wheel, mechanism to change in steps central wheel dimensions and additional planetary gear train. Variable-size central wheel is made up of n-shaped straight tooth racks forming n-gon with side L. Racks are installed in housing for translational motion. Additional planetary gear train has central internally toothed wheel and carrier which carries main and two idler pinions. Main pinions of both trains are kinematically connected. Distance r between their axes is found from equation given in invention. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании регулируемых зубчатых приводов широкого назначения. The invention relates to mechanical engineering and can be used to create adjustable gear drives for general purposes.

Известна регулируемая планетарная передача (РПП), содержащая центральное колесо с внутренними зубьями, водило с основным и паразитным сателлитами и набор соосных центральных колес с различным количеством внешних зубьев. Known adjustable planetary gear (RPP), containing a Central wheel with internal teeth, the carrier with the main and spurious satellites and a set of coaxial central wheels with a different number of external teeth.

Недостатком известной передачи является невозможность регулирования скорости без разрыва потока мощности или без продольного скольжения зубьев под нагрузкой. A disadvantage of the known transmission is the inability to control speed without breaking the power flow or without longitudinal sliding of the teeth under load.

Наиболее близкой к изобретению является РПП, содержащая центральное колесо с внутренними зубьями, состоящее из нескольких жестких секторов, соединенных друг с другом внахлестку, центральное колесо с внешними зубьями, водило с основным и паразитным сателлитами и управляющий механизм. Closest to the invention is an RPP containing a central wheel with internal teeth, consisting of several hard sectors lapped together, a central wheel with external teeth, a carrier with a main and spurious satellites and a control mechanism.

Эти передачи лишены недостатков, характерных для передачи аналога, однако не могут обеспечить изменение диаметра зубчатого колеса более чем в 1,5 раза даже при наличии упругой связи между колесом с внешними зубьями и сателлитом, так как отклонение контура центрального колеса с внутренними зубьями от окружности при регулировании достигает больших величин. Это влечет за собой либо нарушение зацепления между ним и сателлитом, либо резкое снижение нагрузочной способности вариатора из-за введения упругой связи между центральным колесом с внешними зубьями и сателлитом. These transmissions are free from the disadvantages characteristic of analog transmission, however, they cannot provide a change in the diameter of the gear wheel by more than 1.5 times even if there is an elastic connection between the wheel with the external teeth and the satellite, since the deviation of the contour of the central wheel with internal teeth from the circumference regulation reaches large values. This entails either a violation of the engagement between it and the satellite, or a sharp decrease in the load capacity of the variator due to the introduction of an elastic connection between the central wheel with the external teeth and the satellite.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования скорости выходного звена при сохранении высокой нагрузочной способности. The aim of the invention is to expand the range of regulation of the speed of the output link while maintaining high load capacity.

Это достигается тем, что в РПП, содержащей корпус, входной и выходной валы, планетарный ряд, включающий водило, несущее основной и паразитный сателлиты, центральные колеса с внешними зубьями и с внутренними зубьями с изменяемыми размерами, закрепленное в корпусе, и дискретный механизм изменения размеров центрального колеса. This is achieved by the fact that in the RPP containing the housing, the input and output shafts, the planetary gear set, including the carrier, carrying the main and spurious satellites, central wheels with external teeth and with internal teeth with variable sizes, fixed in the housing, and a discrete mechanism for resizing central wheel.

Центральное колесо с внутренними зубьями с изменяемыми размерами составлено из образующих n-угольник со стороной L, n прямых зубчатых реек, установленных в корпусе с возможностью поступательного перемещения относительно центра n-угольника, перпендикулярно делительной плоскости зубчатых реек. The central wheel with internal teeth with variable sizes is composed of n-gons with a side L, n forming direct gear rails installed in the housing with the possibility of translational movement relative to the center of the n-gon, perpendicular to the pitch plane of the gear racks.

Передача снабжена установленным соосно основному планетарному ряду дополнительным планетарным рядом, включающим связанное с входным валом водило, несущее на радиусе R от оси передачи основной сателлит и два взаимодействующих между собой паразитных сателлита, первый из которых для взаимодействия с основным сателлитом этого же ряда установлен с возможностью вращения, ось второго шарнирно посредством рычага связана с осью первого паразитного сателлита и вторым рычагом - с осью водила этого же ряда, и связанное с корпусом центральное колесо с внутренними зубьями для взаимодействия со вторым паразитным колесом, имеющее диаметр в n раз больший диаметра основного сателлита этого же ряда, ось последнего кинематически связана с осью основного сателлита основного планетарного ряда, а расстояние r между их осями выбрано равным r = K₂R, где
R = [L - d. tg(π /n)] /(K₁. sin( π /n)),
d - диаметр основного сателлита основного планетарного ряда;
К₁, К₂ - коэффициенты, зависящие от n.The transmission is equipped with an additional planetary gear set coaxially with the main planetary gear set, including a carrier connected to the input shaft, carrying a main satellite and two interacting spurious satellites at a radius R from the transmission axis, the first of which is mounted for rotation with the main satellite of the same series , the axis of the second is pivotally connected via the lever to the axis of the first parasitic satellite and the second lever to the axis of the carrier of the same row, and the central track connected to the housing with internal teeth for interaction with the second spurious wheel, having a diameter n times larger than the diameter of the main satellite of the same series, the axis of the latter is kinematically connected with the axis of the main satellite of the main planetary series, and the distance r between their axes is chosen equal to r = K ₂ R, Where
R = [L - d. tg (π / n)] / (K _1. sin (π / n)),
d is the diameter of the main satellite of the main planetary gear set;
K ₁ , K ₂ - coefficients depending on n.

Указанные отличия являются существенными, потому что в сравнении с прототипами позволяют изменять размеры центрального колеса с внутренними зубьями и соответственно передаточное отношение в несколько раз без нарушения зацепления и без снижения нагрузочной способности передачи. These differences are significant, because in comparison with the prototypes they allow you to change the size of the Central wheel with internal teeth and, accordingly, the gear ratio several times without disturbing gearing and without reducing the load capacity of the transmission.

На фиг. 1 показана схема регулируемой планетарной передачи (РПП); на фиг. 2 - схема основного планетарного ряда, фронтальная проекция; на фиг. 3 - схема дополнительного планетарного ряда, фронтальная проекция. In FIG. 1 shows an adjustable planetary gearbox (RPM) scheme; in FIG. 2 - diagram of the main planetary gear, frontal projection; in FIG. 3 is a diagram of an additional planetary gear set, frontal projection.

РПП состоит из входного вала 1, совмещенного с водилом 2 дополнительного планетарного ряда. На водиле с возможностью радиального перемещения закреплен ползун 3, на котором размещена ось 4 основного сателлита 5 дополнительного планетарного ряда на расстоянии R от оси водила 2. На этом же ползуне с возможностью вращения закреплен паразитный сателлит 6, одновременно входящий в зацепление с сателлитом 5 и вторым паразитным сателлитом 7, ось которого шарнирно связана рычагом 8 с осью паразитного сателлита 6 и рычагом 9 с осью водила 2. The RPP consists of an input shaft 1 combined with a carrier 2 of an additional planetary gear set. A slider 3 is mounted on the carrier with the possibility of radial movement, on which the axis 4 of the main satellite 5 of the additional planetary gear is located at a distance R from the axis of carrier 2. A parasitic satellite 6 is mounted on the same slider with the possibility of rotation, and it simultaneously engages with satellite 5 and the second parasitic satellite 7, the axis of which is pivotally connected by lever 8 to the axis of the parasitic satellite 6 and lever 9 with the axis of carrier 2.

Паразитный сателлит 7 входит в зацепление с центральным колесом с внутренними зубьями 10 дополнительного планетарного ряда, имеющим диаметр в n раз больше, чем сателлит 5 и неподвижно закрепленным на корпусе 11. На основном сателлите 5 дополнительного планетарного ряда неподвижно закреплена направляющая 12, на которой с возможностью радиального перемещения закреплен ползун 13. На последнем на расстоянии r от оси сателлита 5 неподвижно закреплена ось 14, на которой с возможностью вращения установлен основной сателлит 15 основного планетарного ряда. The spurious satellite 7 is engaged with the central wheel with internal teeth 10 of the additional planetary gear, having a diameter n times larger than the satellite 5 and fixedly mounted on the housing 11. On the main satellite 5 of the additional planetary gear, the guide 12 is fixedly mounted on which the radial displacement is fixed to the slider 13. At the last at a distance r from the axis of the satellite 5, the axis 14 is fixedly mounted on which the main satellite 15 of the main planetary p Yes.

Основной сателлит одновременно входит в зацепление с n-угольным регулируемым центральным колесом с внутренними зубьями основного планетарного ряда со стороной L, состоящим из n зубчатых реек 16, закрепленных в корпусе 11 с возможностью поступательного перемещения относительно центра n-угольника, и с центральным колесом с внешними зубьями 18 через паразитный сателлит 17, ось которого шарнирно посредством рычагов 19, 20 связана с осью сателлита 15 и с осью колеса 18. Ползуны 3, 13 и зубчатые рейки 16 связаны с дискретным механизмом изменения размеров центрального колеса 21. Выходной вал РПП 22 совмещен с центральным колесом с внешними зубьями 18. The main satellite simultaneously engages with an n-angle adjustable central wheel with internal teeth of the main planetary gear set with a side L consisting of n gear racks 16 fixed in the housing 11 with the possibility of translational movement relative to the center of the n-gon, and with the central wheel with external teeth 18 through a parasitic satellite 17, the axis of which is pivotally connected via the levers 19, 20 to the axis of the satellite 15 and to the axis of the wheel 18. The sliders 3, 13 and gear racks 16 are connected with a discrete mechanism for resizing ntralnogo wheel 21. The output shaft 22 is aligned with the PFR central wheel 18 with external toothing.

РПП работает следующим образом. Вращение подается на входной вал 1. Вместе с ним приходят во вращение водило 2 с ползуном 3 и закрепленным на нем сателлитами 5 и 6, рычаги 8, 9 и сателлит 7. Сателлит 7 обкатывается по неподвижному центральному колесу 10 и приводит во вращение относительно своих осей сателлиты 6 и 5. В результате ось 14, закрепленная на ползуне 13, движется на замкнутой n -угольной траектории, повторяющей контур n-угольного со стороной L центрального колеса основного планетарного ряда, составленного из зубчатых реек 16. RPP works as follows. The rotation is fed to the input shaft 1. Together with it, the carrier 2 with the slider 3 and the satellites 5 and 6 fixed to it, the levers 8, 9 and the satellite 7 are mounted on it. The satellite 7 rolls around the stationary central wheel 10 and rotates relative to its axes satellites 6 and 5. As a result, the axis 14, mounted on the slider 13, moves on a closed n-angular trajectory that repeats the contour of the central planetary gear wheel n-angular with side L of the main planetary gear constituted by gear racks 16.

Так как основной сателлит 15 основного планетарного ряда движется вместе с осью 14 по замкнутой n-угольной траектории со стороной L-dtg( π /n), он все время находится в зацеплении с одной из реек 16, и поэтому вращается вокруг оси 14. Его вращение через паразитный сателлит 17 передается на центральное колесо 18 и от него - на выходной вал 22. При этом должны быть выдержаны соотношения
R=

,
r = K₂R, где d - делительный диаметр основного сателлита основного планетарного ряда;
К₁, К₂ - эмпирические коэффициенты, зависящие от n.Since the main satellite 15 of the main planetary gear moves together with the axis 14 along a closed n-angular trajectory with the side L-dtg (π / n), it is constantly engaged with one of the racks 16, and therefore rotates around axis 14. Its rotation through the parasitic satellite 17 is transmitted to the central wheel 18 and from it to the output shaft 22. In this case, the ratios must be maintained
R =

,
r = K ₂ R, where d is the dividing diameter of the main satellite of the main planetary gear set;
K ₁ , K ₂ are empirical coefficients depending on n.

Например, для n = 4; К₁ = 2,3432, К₂ = = 0,1716.For example, for n = 4; K ₁ = 2.3432, K ₂ = = 0.1716.

Передаточное отношение за оборот выходного вала РПП в этом случае составляет
i=

, где d_i - делительный диаметр центрального колеса с внешними зубьями.The gear ratio per revolution of the output shaft of the RPP in this case is
i =

where d _i - dividing the diameter of the Central wheel with external teeth.

В случае необходимости изменить передаточное отношение РПП дискретный механизм 21 изменения размеров центрального колеса с внутренними зубьями основного планетарного ряда одновременно изменяет величины L, R и r, находящиеся между собой в линейной зависимости, выдерживая их соотношение. (56) Патент Франции N 2135564, кл. F 16 H 3/00, 1973. If it is necessary to change the gear ratio of the gearbox, the discrete mechanism 21 for resizing the central wheel with the internal teeth of the main planetary gear set simultaneously changes the values of L, R and r, which are in a linear relationship with each other, maintaining their ratio. (56) French Patent N 2135564, CL F 16 H 3/00, 1973.

Патент Великобритании N 1195962, кл. F 16 H 3/44, 1971. UK patent N 1195962, CL F 16 H 3/44, 1971.

Авторское свидетельство СССР N 765570, кл. F 16 H 3/76, 1980. USSR author's certificate N 765570, cl. F 16 H 3/76, 1980.

Claims

ADJUSTABLE PLANETARY GEAR, comprising a housing, input and output shafts, a planetary gear set including a carrier, bearing a main and spurious satellites, central wheels with external teeth and internal teeth with variable sizes, fixed in the housing, and a discrete mechanism for changing the size of the central wheel the fact that, in order to expand the range of regulation of the speed of rotation of the output link while maintaining high load capacity, the Central wheel with internal teeth with variable dimensions made up of n straight gear rails forming an n-gon with side L mounted in the housing with the possibility of translational movement relative to the center of the n-gon perpendicular to the pitch plane of the gear racks, the gear is equipped with an additional planetary gear set coaxially with the main planetary gear set, including with an input shaft, a carrier carrying, on a radius R from the transmission axis, the main satellite and two parasitic satellites interacting with each other, the first of which is for interacting with the new satellite of the same row is mounted for rotation, the axis of the second is pivotally connected via the lever to the axis of the first spurious satellite and the second lever to the axis of the carrier of the same row, and the central wheel connected to the body with internal teeth for interaction with the second spurious wheel, having a diameter of n times the diameter of the main satellite of the same series, the axis of the latter is kinematically connected with the axis of the main satellite of the main planetary series, and the distance r between their axes is chosen equal to r = K ₂ R,
where R = [L - d˙tg (π / n)] / k ₁ sin (π / n),
d is the diameter of the main satellite of the main planetary gear set;
K ₁ , K ₂ - coefficients depending on n.