RU2029167C1

RU2029167C1 - Transmission with intermediate links

Info

Publication number: RU2029167C1
Authority: RU
Inventors: Э.Н. Панкратов
Original assignee: Организация "Технотрон"
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: transmission comprises housing, central wheel positioned inside the housing and coupled with driving shaft, cam made up of three discs, multi-row race, and intermediate links. The end and central disks are rigidly secured to the driving shaft, are shifted with respect to the driving shaft by the same value, and arranged on the both side of it. The multi-raw race is rigidly secured to the housing. The intermediate links are kinematically coupled with the cam disk and central wheel. The central wheel is connected to the driven shaft and mounted inside the housing in the bearings. One end of a flexible clutch is secured to the driving shaft of the cam. The other end engages with an external drive. The number of disks of the cam is chosen to provide its balancing. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах высокоточных, тяжелонагруженных машин и механизмов. The invention relates to mechanical engineering and can be used in drives of high-precision, heavily loaded machines and mechanisms.

Известна передача с промежуточными звеньями [1], содержащая корпус, водило, выполненное в виде двух дисков, установленных на ведущем валу, промежуточные звенья в виде трехрядной роликовой цепи, взаимодействующие с дисками и двухвенцовой звездочкой с внутренними зубьями, закрепленной на корпусе. При этом каждое звено первого и второго рядов выполнено с дополнительным роликом, контактирующим с соответствующим диском водила, причем ось дополнительного ролика параллельна осям основных роликов, размещена в плоскости симметрии звена и смещена к центру передачи. Known transmission with intermediate links [1], comprising a housing, carrier, made in the form of two disks mounted on a drive shaft, intermediate links in the form of a three-row roller chain interacting with disks and a two-crown sprocket with internal teeth fixed to the housing. In this case, each link of the first and second rows is made with an additional roller in contact with the corresponding drive carrier, and the axis of the additional roller is parallel to the axes of the main rollers, placed in the plane of symmetry of the link and shifted to the center of the transmission.

Одним из основных недостатков передачи является асимметричное нагружение ведущего вала, вызванное смещением дисков водила вдоль его продольной оси, приводящее к возникновению опрокидывающего момента. Это требует установки ведущего вала в корпусе на опорах и, следовательно, приводит к возникновению избыточных связей, поскольку по одной кинематической цепи ведущий вал опирается на корпус через опоры, а по другой - через промежуточные звенья и звездочку. Работоспособность передачи обеспечивается путем введения зазоров в кинематических цепях, необходимых для компенсации неточностей изготовления взаимодействующих деталей. Однако это не избавляет от появления вибраций при повышенных оборотах, вызванных несбалансированностью водила. One of the main drawbacks of the transmission is the asymmetric loading of the drive shaft, caused by the displacement of the carrier disks along its longitudinal axis, leading to the occurrence of a tipping moment. This requires the installation of the drive shaft in the housing on the supports and, therefore, leads to the emergence of excessive connections, since along one kinematic chain the drive shaft rests on the housing through supports, and on the other through intermediate links and an asterisk. Transmission operability is ensured by introducing gaps in the kinematic chains necessary to compensate for inaccuracies in the manufacture of interacting parts. However, this does not eliminate the appearance of vibrations at increased speeds caused by the imbalance of the carrier.

Эти же недостатки присутствуют в других аналогичных решениях, например, в механизме изменения скорости [2]. The same disadvantages are present in other similar solutions, for example, in the mechanism of change of speed [2].

Наиболее близким по технической сущности к изобретению, является передача с промежуточными звеньями [3], содержащая корпус, размещенные в нем ведущий и ведомый валы, связанные с корпусом центральное колесо с внутренними зубьями, обойму, жестко соединенную с ведомым валом, промежуточные звенья, размещенные в гнездах обоймы, кинематически связанные с центральным колесом и кулачком, выполненным в виде четырех дисков, жестко соединенных с ведущим валом, причем оси двух крайних и средних дисков смещены относительно оси ведущего вала на одну и ту же величину и расположены по разные стороны относительно него. Closest to the technical nature of the invention, is a transmission with intermediate links [3], comprising a housing, drive and driven shafts located therein, a central wheel with internal teeth connected to the housing, a ferrule rigidly connected to the driven shaft, intermediate links housed in cage slots kinematically connected to the central wheel and cam made in the form of four disks rigidly connected to the drive shaft, the axes of the two extreme and middle disks being displaced relative to the axis of the drive shaft by one and It has the same magnitude and are arranged on opposite sides relative thereto.

Недостатком описанного решения является то, что передача не предусматривает восприятие осевых нагрузок, действующих вдоль оси ведомого вала обоймы, поэтому звенья исполнительных механизмов, в которых действуют осевые нагрузки, сопрягаемые с выходным валом описанной передачи, должны иметь собственные опоры. При этом усложняется механизм, увеличиваются его габариты, стоимость и также возникает проблема избыточных связей. Применение данного безопорного варианта в тяжелонагруженных передачах даже только с радиальной нагрузкой нежелательно, поскольку взаимодействующие элементы передачи, кроме нагрузок, возникающих от крутящего момента, будут воспринимать нагрузки от действия изгибающих моментов и поперечных сил, возникающих со стороны внешних звеньев и действующих на выходной вал передачи, что вызывает интенсивный износ и снижает ресурс передачи. The disadvantage of the described solution is that the transmission does not provide for the perception of axial loads acting along the axis of the driven shaft of the cage, therefore, the links of the actuators in which the axial loads are interfaced with the output shaft of the described transmission must have their own bearings. At the same time, the mechanism becomes more complicated, its dimensions and cost increase, and the problem of excess connections also arises. The use of this unsupported version in heavily loaded gears, even with radial load only, is undesirable, since the interacting transmission elements, in addition to the loads arising from the torque, will absorb loads from the action of bending moments and transverse forces arising from the external links and acting on the output shaft of the transmission, which causes intense wear and reduces transmission life.

Усложнена конструкция кулачка в передаче, так как анализ показывает, что в процессе работы передачи ведущий вал самоустанавливается относительно центрального колеса только по трем дискам - двум крайним и одному среднему, поскольку изготовить два абсолютно одинаковых центральных диска и промежуточные звенья практически невозможно, поэтому другой центральный диск будет нагружаться не более чем на 15-30% за счет деформаций взаимодействующих элементов первого диска. The design of the cam in the transmission is complicated, since analysis shows that during transmission the drive shaft is self-mounted relative to the central wheel only in three disks - two extreme and one middle one, since it is almost impossible to make two absolutely identical central disks and intermediate links, therefore another central disk will be loaded by no more than 15-30% due to deformations of the interacting elements of the first disk.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей передачи путем обеспечения возможности воспринимания ведомым валом осевых нагрузок и разгрузки взаимодействующих элементов передачи от действия изгибающих моментов и поперечных сил, а также на упрощение конструкции кулачка ведущего вала. Предложенное изобретение позволяет создавать малогабаритные, простые по конструкции исполнительные механизмы с увеличенным ресурсом работы и повышенной точностью, в том числе электромеханические модули приводов роботов. The present invention is aimed at solving the problem of expanding the transmission capabilities by providing the driven shaft with the possibility of axial loads and unloading of the interacting transmission elements from bending moments and transverse forces, as well as simplifying the design of the cam of the drive shaft. The proposed invention allows to create small-sized, simple in design actuators with an increased service life and increased accuracy, including electromechanical modules of robot drives.

Это достигается тем, что в предлагаемой передаче центральное колесо выполнено в виде ведомого вала и установлено в корпусе на опорах, обойма выполнена неподвижной, а на ведущем валу кулачка закреплена гибкая муфта, другой конец которой соединяется с внешним приводом, причем количество крайних и средних дисков подобрано таким образом, что обеспечено его уравновешивание. This is achieved by the fact that in the proposed transmission the central wheel is made in the form of a driven shaft and mounted on bearings in the housing, the cage is fixed, and a flexible coupling is fixed on the cam drive shaft, the other end of which is connected to an external drive, and the number of extreme and middle disks is selected in such a way that it is balanced.

Выполнение обоймы передачи неподвижной, а центрального колеса подвижным в виде ведомого вала позволяет разместить его в корпусе на опорах, которые будут воспринимать радиальные и осевые нагрузки, действующие со стороны исполнительных механизмов, закрепленных на ведомом валу. Это обеспечивает: во-первых, увеличение ресурса передачи за счет разгрузки зацепления от действия изгибающих моментов и поперечных сил в сравнении с безопорным вариантом ведомого вала; во-вторых, применение передачи практически в любых механизмах за счет ее возможности воспринимать осевые нагрузки; в-третьих, создание законченного автономного модуля, например, электромеханического, который может применяться в различных областях. Выполнение кулачка в виде трех дисков позволяет упростить его конструкцию при практическом сохранении технических характеристик передачи. При этом уравновешивание ведущего вала достигается путем увеличения массы центрального диска. Соединение ведущего вала кулачка с внешним приводом гибкой муфтой обеспечивает его самоустановку по центральному колесу и, следовательно, высокий КПД благодаря отсутствию избыточных связей. The implementation of the transmission cage is stationary, and the central wheel is movable in the form of a driven shaft, it can be placed in the housing on supports that will absorb radial and axial loads acting from the side of the actuators mounted on the driven shaft. This provides: firstly, an increase in the transmission resource due to unloading of the mesh due to the action of bending moments and transverse forces in comparison with the unsupported version of the driven shaft; secondly, the use of transmission in almost any mechanism due to its ability to absorb axial loads; thirdly, the creation of a complete autonomous module, for example, electromechanical, which can be used in various fields. The implementation of the cam in the form of three disks allows you to simplify its design while practically maintaining the technical characteristics of the transmission. In this case, balancing of the drive shaft is achieved by increasing the mass of the central disk. The connection of the cam drive shaft with an external drive by a flexible coupling ensures its self-installation along the central wheel and, therefore, high efficiency due to the absence of excessive connections.

На фиг.1 изображен разрез предлагаемой передачи с промежуточными телами качения; на фиг.2 - сечение по взаимодействующим элементам передачи. Figure 1 shows a section of the proposed transmission with intermediate rolling elements; figure 2 is a cross section on the interacting transmission elements.

Передача с промежуточными звеньями содержит корпус 1, в котором на радиально-упорных подшипниках (опорах) 2, регулируемых с помощью прокладок 3 и крышки 4, установлено подвижное центральное колесо 5, являющееся ведомым валом передачи, на котором выполнены торцовые шпонки 6, обеспечивающие передачу крутящего момента (см. фиг.1). The transmission with intermediate links contains a housing 1, in which on the angular contact bearings (bearings) 2, adjustable by means of gaskets 3 and cover 4, a movable central wheel 5 is installed, which is a driven transmission shaft, on which mechanical keys 6 are made, providing torque transmission moment (see figure 1).

Центральное колесо 5 с левого торца закрыто крышкой 7, удерживаемой стопорным кольцом 8, в которой выполнены резьбовые отверстия 9, предназначенные для закрепления на центральном колесе внешних исполнительных механизмов. С корпусом 1 жестко соединена обойма 10, в пазах 11 которой размещены три ряда промежуточных звеньев 12 (в данном случае шариков), одновременно соприкасающихся с внутренними зубьями 13, центрального колеса 5 и тремя эксцентричными дисками 14, 15, 16, жестко закрепленными на ведущем валу 17 и образующими кулачок предлагаемой передачи. The central wheel 5 from the left end is closed by a cover 7 held by a retaining ring 8, in which threaded holes 9 are made, which are intended to be mounted on the central wheel of external actuators. A cage 10 is rigidly connected to the housing 1, in the grooves 11 of which are placed three rows of intermediate links 12 (in this case balls), which are in contact with the internal teeth 13, the central wheel 5 and three eccentric disks 14, 15, 16, rigidly fixed to the drive shaft 17 and forming the cam of the proposed transmission.

Оси дисков 14, 15, 16 и ведущего вала 17 лежат в одной плоскости и параллельны между собой, причем эксцентриситеты дисков 14 и 16 расположены в одну сторону от оси вращения ведущего вала, а эксцентриситет диска 15 - по другую сторону оси. The axes of the disks 14, 15, 16 and the drive shaft 17 lie in the same plane and parallel to each other, with the eccentricities of the disks 14 and 16 located on one side of the axis of rotation of the drive shaft, and the eccentricity of the disk 15 on the other side of the axis.

Количество промежуточных звеньев 12 в ряду на 1 меньше, чем количество впадин (зубьев) центрального колеса 5. Пазы обоймы 10, в которых размещены промежуточные звенья крайних рядов, располагаются друг против друга, а пазы центрального ряда смещены относительно крайних на угол, равный половине углового шага. Ведущий вал 17 связан с внешним приводом гибкой муфтой 18, обеспечивающей самоустановку ведущего вала с дисками 14, 15, 16 (кулачка передачи) относительно рабочих поверхностей зубьев 13 центрального колеса 5. Внешний привод устанавливается на торец обоймы 10 и закрепляется на резьбовые отверстия 19. The number of intermediate links 12 in the row is 1 less than the number of depressions (teeth) of the central wheel 5. The grooves of the cage 10, in which the intermediate links of the extreme rows are placed, are located opposite each other, and the grooves of the central row are offset relative to the extreme ones by an angle equal to half the angular step. The drive shaft 17 is connected to the external drive by a flexible coupling 18, which provides self-alignment of the drive shaft with disks 14, 15, 16 (transmission cam) relative to the working surfaces of the teeth 13 of the central wheel 5. The external drive is mounted on the end face of the ferrule 10 and fixed on the threaded holes 19.

Передача с промежуточными звеньями работает следующим образом. При передаче вращения от внешнего привода через гибкую муфту 18 на ведущий вал 17 совершают вращательные движения диски 14, 15, 16 по окружностям с радиусами, равными смещениям осей дисков относительно ведущего вала. Диски 14, 15, 16, взаимодействуя при вращении с шариками 12, заставляют их совершать радиальные перемещения в пазах 11 неподвижной обоймы 10, при которых шарики 12 контактируют с профилями зубьев 13 центрального колеса 5, приводят его во вращение. За один полный оборот ведущего вала 17 центральное колесо 5 повернется на опорах 2 на угол, равный угловому шагу зубьев 13. При этом гибкая муфта 18 позволяет самоустанавливаться дискам относительно центрального колеса 5. Этим исключается силовое замыкание элементов передачи, обеспечивая ее высокий КПД. Transmission with intermediate links works as follows. When transmitting rotation from an external drive through a flexible coupling 18 to the drive shaft 17, the disks 14, 15, 16 rotate in circles with radii equal to the displacements of the axes of the disks relative to the drive shaft. The disks 14, 15, 16, interacting during rotation with the balls 12, cause them to make radial movements in the grooves 11 of the stationary cage 10, in which the balls 12 are in contact with the tooth profiles 13 of the central wheel 5, and rotate it. For one complete revolution of the drive shaft 17, the central wheel 5 will rotate on the supports 2 by an angle equal to the angular pitch of the teeth 13. In this case, the flexible coupling 18 allows the discs to self-mount relative to the central wheel 5. This eliminates the power circuit of the transmission elements, ensuring its high efficiency.

Выполнение центрального колеса подвижным и его размещение на опорах в корпусе, а обоймы - неподвижной позволяет практически без изменения габаритов создать автономный механизм, воспринимающий осевые и радиальные нагрузки без их передачи на зацепление, что увеличивает ресурс работы передачи и обеспечивает ее широкое применение. При встраивании такой передачи в механизм его входной звено не нуждается в опорах, поскольку может быть размещено на выходном валу передачи. Создание трехдискового кулачка позволяет упростить конструкцию передачи без ухудшения ее технических характеристик. The execution of the central wheel is movable and its placement on the supports in the body, and the cage is stationary allows you to create an autonomous mechanism with virtually no change in dimensions, which receives axial and radial loads without their gearing, which increases the service life of the transmission and ensures its widespread use. When embedding such a transmission in the mechanism, its input link does not need support, since it can be placed on the output shaft of the transmission. The creation of a three-disk cam makes it possible to simplify the design of the transmission without compromising its technical characteristics.

Соединение ведущего вала кулачка с внешним приводом гибкой муфты обеспечивает его самоустановку по центральному колесу и, следовательно, обеспечивает высокий КПД передачи. The connection of the cam drive shaft with an external drive of the flexible coupling ensures its self-installation along the central wheel and, therefore, provides high transmission efficiency.

Предложенное решение позволяет создать автономный, например, электромеханический привод, который найдет применение в самых различных областях. The proposed solution allows you to create an autonomous, for example, electromechanical drive, which will find application in a wide variety of areas.

Claims

1. TRANSMISSION WITH INTERMEDIATE LINKS, comprising a housing, drive and driven shafts located therein, a cam mounted on the drive shaft, a central wheel with internal teeth, a ferrule in the grooves of which are intermediate links kinematically connected to the cam and the central wheel, characterized in that the central wheel is mounted on the bearings in the housing and connected to the driven shaft, the clip is rigidly connected to the housing, and one end of the flexible coupling is fixed to the drive shaft, the other end of which is designed to be connected to the external by water.

2. The transmission according to claim 1, characterized in that the number of extreme and central cam discs is selected so that it is balanced.