RU2011071C1

RU2011071C1 - Lever-and-cam mechanism

Info

Publication number: RU2011071C1
Authority: RU
Inventors: Л.Б. Приступова; И.М. Федоткин
Original assignee: Украинский фонд изобретательской деятельности
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: cams 4 and 5 are mounted with phase shift relative to each other at an angle of 180. Driven wheel 2 is made in the form of a shaft, and the mechanism has bush 9 with splines. A connecting member is made in the form of double-arm lever 10 which roller 11 engages with auxiliary cam 6, and controllable gear clutches 12 which drive clutch members are used for engagement with the splines of the bushes. Rotation of shaft 2 is transferred by cams 5 and 6 which profiles displace double-arm levers 10 through rollers. The bushes are turned and torque is transferred from them to the drive clutch members. EFFECT: improved reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах различных машин и механизмов в качестве перемещения рабочих органов. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the drives of various machines and mechanisms as a movement of the working bodies.

Известен кулачково-зубчато-рычажный механизм по авторскому свидетельству СССР N 1867825, 1990, содержащий зубчато-рычажное центроидное устройство, имеющее стойку с установленными на ней кривошипом, образующим одним своим концом поступательную пару с ползуном, и коромыслом, связанным шатуном и образующими параллелограмм, на шатуне и коромысле шарнирно установлены зубчатые колеса, образующие кинематический ряд. Механизм снабжен двумя кулачками одинакового профиля, один из которых неподвижен, а второй связан с первым с возможностью поворота и фиксации, подпружиненными роликом, шарнирно закрепленным на одном из концов кривошипа для взаимодействия с кулачками, закрепленными на концах кривошипа и коромысла соосно с шарнирами зубчатыми колесами с одинаковыми числами зубьев и связывающим их между собой зубчатым колесом, шарнирно соединенными со стойкой, второй конец кривошипа шарнирно связан с ползуном, между последним и стойкой образована вращательная пара, кривошип, дополнительный и основной шатуны последовательно шарнирно связаны с коромыслом. Known cam-gear-lever mechanism according to USSR author's certificate N 1867825, 1990, containing a gear-lever centroid device having a rack with a crank mounted on it, forming at its one end a translational pair with a slider, and a rocker connected by a connecting rod and forming a parallelogram on to the connecting rod and rocker, gear wheels are pivotally mounted forming a kinematic row. The mechanism is equipped with two cams of the same profile, one of which is stationary, and the second is connected with the first with the possibility of rotation and fixation, a spring-loaded roller pivotally mounted on one end of the crank for interaction with cams fixed on the ends of the crank and rocker coaxially with hinges toothed wheels with by the same number of teeth and a gear connecting them together, pivotally connected to the strut, the second end of the crank is pivotally connected to the slider, between the last and the strut is rotated Ordering couple crank additional and main connecting rods consecutively pivotally connected with a yoke.

Недостатком механизма является то, что наличие параллелограмма и многозвенность кинематических связей требует высокой точности их изготовления, монтажа, применения дефицитных марок сталей, что снижает надежность и ведет к увеличению габаритов и усложнению механизмов. The disadvantage of the mechanism is that the presence of a parallelogram and multi-link kinematic relationships requires high accuracy in their manufacture, installation, and the use of scarce steel grades, which reduces reliability and leads to an increase in size and complication of mechanisms.

Известны также механические импульсные передачи по авторскому свидетельству СССР N 954678 и по источнику [1] , содержащие соосно расположенные в корпусе ведущий и ведомые валы, поворотную обойму и преобразующие механизмы, включающие рабочие тела и взаимодействующий с ними контрактный диск, кинематически связанный с поворотной обоймой, на обоих торцах контактного диска выполнены зубцы, передача снабжена связанными с валами двумя дополнительными дисками, установленными с обоих торцов контактного диска, рабочие тела шарнирно укреплены на торцах обоих дополнительных дисков, обращенных к контактному диску, и взаимодействуют с зубцами последнего. Mechanical pulse transmissions are also known according to the USSR author's certificate N 954678 and according to the source [1], containing drive and driven shafts coaxially located in the housing, a rotary cage and transforming mechanisms, including working bodies and a contract disk interacting with them, kinematically connected with the rotary cage, teeth are made on both ends of the contact disk, the transmission is equipped with two additional disks connected to the shafts mounted on both ends of the contact disk, the working bodies are pivotally mounted on the torus both additional disks facing the contact disk and interact with the teeth of the latter.

Недостатками известных передач является то, что наличие нескольких рабочих тел, шарнирно укрепленных и поджатых при помощи пружин к торцевым сторонам контактного зубчатого диска, приводит к значительному увеличению уровня динамической напряженности отдельных деталей и требует высокой точности их изготовления, монтажа и применения дефицитных марок сталей, что снижает нагрузочную способность и надежность передачи. The disadvantages of the known gears is that the presence of several working bodies articulated and spring-loaded with springs to the end faces of the contact gear disk leads to a significant increase in the level of dynamic tension of individual parts and requires high precision in their manufacture, installation and use of scarce steel grades, which reduces load capacity and transmission reliability.

Наиболее близкой по технической сущности к настоящему изобретению является рычажно-кулачковый механизм, содержащий корпус с расположенными в нем ведущим валом и толкателем рабочего органа в виде подпружиненного к корпусу двуплечего рычага, размещенные на валу ступицей управляющий кулачок, взаимодействующий с толкателем и имеющий возможность свободного вращения вспомогательный кулачок, взаимодействующий с управлением через соединительное звено и зубчатую передачу, колеса которой жестко связаны: ведущее с ведущим валом, а ведомое - с вспомогательными кулачком. В ступице управляющего кулачка выполнен кольцевой паз, управляющий кулачок размещен на валу с возможностью осевого перемещения, а соединительное звено выполнено в виде подпружиненного к корпусу рычага с двумя роликами, взаимодействующими один с вспомогательным кулачком, а другой - с кольцевым пазом. Closest to the technical nature of the present invention is a lever-cam mechanism comprising a housing with a drive shaft and a pusher of the working body located therein in the form of a two-arm lever spring-loaded to the housing, a control cam located on the shaft with a hub, interacting with the pusher and capable of free rotation of the auxiliary a cam interacting with control through a connecting link and a gear transmission, the wheels of which are rigidly connected: leading to the drive shaft, and driven - auxiliary cam. An annular groove is made in the hub of the control cam, the control cam is axially displaceable on the shaft, and the connecting link is made in the form of a lever spring-loaded to the housing with two rollers interacting one with the auxiliary cam and the other with the annular groove.

Недостатком известной передачи является то, что наличие многозвенности кинематических связей ведущего зубчатого колеса с ведомыми через дополнительные промежуточные зубчатые колеса, установленные на самостоятельном валу при несоосности и перекосах, приводит к быстрому изнашиванию последних и, следовательно, требует высокой точности их изготовления и монтажа, что усложняет передачу и снижает ее надежность. A disadvantage of the known transmission is that the presence of multilinked kinematic connections of the leading gear with the driven through additional intermediate gears mounted on an independent shaft with misalignment and distortions leads to a rapid wear of the latter and, therefore, requires high accuracy of their manufacture and installation, which complicates transmission and reduces its reliability.

Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения ряда элементов путем совмещения нескольких функций выполняемых одним и тем же элементом. The aim of the invention is to increase reliability by eliminating a number of elements by combining several functions performed by the same element.

Поставленная цель достигается тем, что в рычажно-кулачковом механизме, содержащем корпус, расположенные в нем ведомое звено, ведущий вал, установленные на нем вспомогательный и управляющий кулачки, толкатель рабочего органа в виде подпружиненного к корпусу двуплечевого рычага с роликом, предназначенным для взаимодействия с управляющим кулачком, соединительное звено, предназначенное для обеспечения взаимодействия вспомогательного кулачка с управляющим, кулачки установлены со смещением один относительно другого по фазе на 180о, ведомое звено выполнено в виде вала, установленного в корпусе параллельно ведущему валу, механизм снабжен втулкой со шлицами на внутренней поверхности, установленной на другом конце двуплечего рычага, а соединительное звено выполнено в виде аналогичного основному двуплечего рычага, ролик которого предназначен для взаимодействия с вспомогательным кулачком, установленных по разные стороны от рычагов двух управляемых зубчатых муфт, ведомые полумуфты которых установлены неподвижно, а ведущие - с возможностью вращения и осевого перемещения, и имеют ступицы с наружными шлицами, предназначенными для взаимодействия со шлицами втулок соответствующих двуплечих рычагов. This goal is achieved by the fact that in the lever-cam mechanism containing the housing, the driven link located therein, the drive shaft, the auxiliary and control cams mounted on it, the working body pusher in the form of a two-arm lever spring-loaded to the housing with a roller designed to interact with the control cam, a connecting link designed to ensure the interaction of the auxiliary cam with the control, the cams are installed with an offset of one relative to the other in phase by 180 °, driven the link is made in the form of a shaft mounted parallel to the drive shaft in the housing, the mechanism is equipped with a sleeve with splines on the inner surface mounted on the other end of the two-shouldered lever, and the connecting link is made in the form of a similar to the main two-shouldered lever, the roller of which is designed to interact with the auxiliary cam installed on different sides of the levers of two controlled gear couplings, the driven half-couplings of which are mounted motionlessly, and the leading ones with the possibility of rotation and axial movement, and dissolved hub with external splines intended for interacting with slots sleeves respective two-armed levers.

На чертеже схематически изображен рычажно-кулачковый механизм, продольный разрез. The drawing schematically shows a lever-cam mechanism, a longitudinal section.

Рычажно-кулачковый механизм содержит параллельно установленные в опорах в корпусе 1 с возможностью вращения ведущий вал 2 и ведомый элемент 3, последний имеет две управляемые муфты, полумуфты 4 которых закреплены неподвижно, а полумуфты 5 имеют ступицы 6 с наружными шлицами (не показано) и установлены подвижно с возможностью окружного и осевого перемещения и подпружинены в осевом направлении пружинами 7, контактирующими с упорными регулирующими элементами, выполненными в виде гаек 8, навинчиваемых на вал. На ведущем валу 2 жестко установлены также два одинакового профиля: управляющий 9 и вспомогательный 15 кулачки, смещенные один относительно другого по фазе на 180^о и кинематически связанные с толкателем рабочего органа 10 в виде двуплечего рычага и соединительного звена 13, выполненного в виде двуплечего рычага, аналогично основному. Толкатель 10 и соединительное звено 13 подпружинен к корпусу 1 с помощью пружин /не показано/, на рабочих плечах которых установлены рамки 11 и 14, взаимодействующие соответственно с управляющим 9 и вспомогательным 15 кулачками, а другие плечи с помощью шлицов, расположенных внутри цилиндрических втулок 12, соединены со шлицами ступиц 6 соответствующих двух управляемых зубчатых муфт, установленных по разные стороны от рычагов, подвижные полумуфты 5 которых поочередно контактируют через зубья соответствующих ведомых неподвижных полумуфт 4 с ведомым элементом 3. Прижатие подвижных полумуфт 5 к неподвижным полумуфтам 4 обеспечивается силой сжатия пружин 7, размер которых выбирается таким, чтобы зубья не препятствовали отходу полумуфт при срабатывании на расстояние, которое обеспечивало бы выход из зацепления один с другим зубьев полумуфт и их относительный поворот. Полумуфты 4 и 5 контактируют между собой при помощи зубьев. Материал зубьев выбирается таким образом, чтобы коэффициенты трения в обоих зубчатых сопряжениях были одинаковыми, что обеспечивает одинаковый характер изменения величины трения в зависимости от внешних условий.The lever-cam mechanism contains in parallel mounted in the bearings in the housing 1 rotatably the drive shaft 2 and the driven element 3, the latter has two controllable couplings, the coupling halves 4 of which are fixedly mounted, and the coupling halves 5 have hubs 6 with external splines (not shown) and are installed movably with the possibility of circumferential and axial movement and axially spring-loaded by springs 7 in contact with thrust control elements made in the form of nuts 8 screwed onto the shaft. On the driving shaft 2 are rigidly mounted and two identical Profile manager 9 and the secondary 15 cams, displaced relative to one another in phase by ¹⁸⁰ ° and kinematically associated with a pusher working body 10 as a double-armed lever and the connecting link 13, designed as a double-armed lever, similar to the main one. The pusher 10 and the connecting link 13 are spring-loaded to the housing 1 by means of springs / not shown /, on the working shoulders of which are mounted frames 11 and 14, which interact respectively with the control 9 and auxiliary 15 cams, and other shoulders with the help of splines located inside the cylindrical bushings 12 are connected to the splines of the hubs 6 of the respective two controlled gear couplings mounted on opposite sides of the levers, the movable coupling halves 5 of which are alternately contacted through the teeth of the corresponding driven stationary coupling halves 4 with the drive element 3. The pressing of the movable coupling halves 5 to the fixed coupling halves 4 is ensured by the compression force of the springs 7, the size of which is selected so that the teeth do not prevent the coupling halves from disengaging at a distance that would allow the coupling halves to come out of meshing and their relative rotation. The coupling halves 4 and 5 are in contact with each other using teeth. The material of the teeth is selected so that the friction coefficients in both gear joints are the same, which ensures the same nature of the change in the magnitude of the friction depending on external conditions.

Рычажно-кулачковый механизм работает следующим образом. The lever-cam mechanism operates as follows.

При включении механизма вращение вала 2 с той же частотой передается управляющим 9 и вспомогательным 15 кулачком, профили которых через ролики 11 и 14 отклоняют поочередно соответственно толкатель рабочего органа 10 и соединительное звено 13, подпружиненные к корпусу 1 с помощью пружин /не показаны/. При этом поворачиваются относительно ведомого элемента 3 расположенные на противоположных концах толкателя 10 и соединительного звена 13 цилиндрические втулки 12, крутящий момент от которых при помощи шлицевого соединения поочередно через ступицы 6 передается подвижным полумуфтам 5, которые через зубья соединены с полумуфтами 4, неподвижно закрепленными на ведомом элементе 3. Обе полумуфты 4 и 5 приводятся во вращение, и на зубьях возникают осевые силы. When the mechanism is turned on, the rotation of the shaft 2 with the same frequency is transmitted by the control 9 and auxiliary 15 cam, the profiles of which through the rollers 11 and 14 alternately deflect the pusher of the working body 10 and the connecting link 13, spring-loaded to the housing 1 by means of springs / not shown /. In this case, cylindrical sleeves 12 located at opposite ends of the pusher 10 and connecting link 13 are rotated relative to the driven element 3, the torque of which is transmitted via the splined connection alternately through the hubs 6 to the movable coupling halves 5, which are connected through the teeth to the coupling halves 4, which are fixedly mounted on the driven element 3. Both coupling halves 4 and 5 are driven into rotation and axial forces occur on the teeth.

Условия осевого равновесия подвижных полумуфт 5 имеет вид:
F₁= F₂+F_пр
или
F₁-F₂-F_пр= 0, где F₁ - осевая сила на зубьях неподвижных полумуфт;
F₂ - осевая сила на зубьях подвижных полумуфт;
F_пр - начальная сила сжатия пружины.The conditions of axial equilibrium of the moving coupling halves 5 has the form:
F ₁ = F ₂ + F _PR
or
F ₁ -F ₂ -F _pr = 0, where F ₁ - the axial force on the teeth fixed coupling halves;
F ₂ - axial force on the teeth of the movable coupling halves;
F _CR - the initial compression force of the spring.

При увеличении момента вращения происходит возрастание сил F₁ и F₂, причем F₁ увеличивается на большую величину, чем сила F₂, и при достижении максимального момента вращения полумуфты 4 и 5 выходят из зацепления, а затем после поворота на определенный угол полумуфты 4 и 5 вновь входят в зацепление под действием силы пружин 7. Вследствие того, что сила пружин 7 может быть весьма небольшой, процесс повторного сцепления полумуфт 4 и 5 сопровождается динамическими нагрузками небольшой величины, что положительно сказывается на долговечности зубьев. Таким образом, неподвижные полумуфты 4 создают при передаче крутящего момента осевую силу, которая наряду с силой пружин 7 обеспечивает силовое замыкание полумуфт 4 и 5 и тем самым способствует уменьшению усилия пружин 7. Регулирование величины предельного крутящего момента, передаваемого муфтами, осуществляется путем изменения силы сжатия пружин 7 при помощи гаек 8.When the torque increases, the forces F ₁ and F ₂ increase, and F ₁ increases by a larger amount than the force F ₂ , and when the maximum torque is reached, the coupling halves 4 and 5 disengage, and then after turning through a certain angle of the coupling half 4 and 5 again engage with the action of the force of the springs 7. Due to the fact that the force of the springs 7 can be very small, the process of re-engaging the coupling halves 4 and 5 is accompanied by small dynamic loads, which positively affects the durability of the teeth. Thus, the fixed coupling halves 4 create an axial force when transmitting torque, which, along with the force of the springs 7, provides power closure of the coupling halves 4 and 5 and thereby helps to reduce the force of the springs 7. The limiting torque transmitted by the couplings is controlled by changing the compression force springs 7 with nuts 8.

За один оборот ведущего вала 2 полумуфты 4 и 5 левой и правой сторон поочередно совершат рабочий и холостой ходы, а ведомый элемент 3 поворачиваемый в одну сторону При этом обеспечивается поочередный автоматизированный возврат элементов в исходное рабочее положение, а также гарантированное и быстрое разобщение полумуфт. For one revolution of the drive shaft 2, the coupling halves 4 and 5 of the left and right sides will alternately make working and idle strokes, and the driven element 3 can be rotated in one direction.This ensures alternate automated return of the elements to their original working position, as well as guaranteed and quick uncoupling of the coupling halves.

Данный механизм снижает динамическую напряженность элементов, обеспечивает высокую нагрузочную способность, увеличивает надежность, долговечность и упрощает конструкцию за счет исключения дополнительных промежуточных зубчатых колес путем совмещения их функций двумя муфтами, соосно установленными на ведомом валу. This mechanism reduces the dynamic tension of the elements, provides high load capacity, increases reliability, durability and simplifies the design by eliminating additional intermediate gears by combining their functions with two couplings coaxially mounted on the driven shaft.

(56) 1. Мальцев В. Ф. Механические импульсные передачи. М. : Машиностроение, 1978, с. 31, фиг. 26. (56) 1. Maltsev V.F. Mechanical impulse transmissions. M.: Mechanical Engineering, 1978, p. 31, FIG. 26.

2. Авторское свидетельство СССР N 1216504, кл. F 16 H 21/04, 1984. 2. USSR author's certificate N 1216504, cl. F 16 H 21/04, 1984.

Claims

LEVER-CAM MECHANISM, comprising a housing, a driven link located therein, a drive shaft, auxiliary and control cams mounted on it, a working body pusher in the form of a two-arm lever spring-loaded to the housing with a roller designed to interact with the operating cam, a connecting link designed for ensuring the interaction of the auxiliary cam with the control, characterized in that, in order to increase reliability, the cams are installed with an offset of one relative to the other in phase by 180 ^o , the driven link is made in the form of a shaft installed in the housing parallel to the drive shaft, the mechanism is equipped with a sleeve with splines on the inner surface mounted on the other end of the two-shouldered lever, and the connecting link is made in the form of a similar to the main two-shouldered lever, the roller of which is designed to interact with the auxiliary cam mounted on opposite sides of the levers of two controlled gear couplings, the driven half-couplings of which are mounted motionlessly, and the leading ones - with the possibility of rotation and axial displacement and have hubs with external slots designed to interact with the splines of the bushings of the corresponding two-arm levers.