RU2156900C1 - Planetary reduction gear - Google Patents

Planetary reduction gear Download PDF

Info

Publication number
RU2156900C1
RU2156900C1 RU99108579A RU99108579A RU2156900C1 RU 2156900 C1 RU2156900 C1 RU 2156900C1 RU 99108579 A RU99108579 A RU 99108579A RU 99108579 A RU99108579 A RU 99108579A RU 2156900 C1 RU2156900 C1 RU 2156900C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
axis
housing
driving shaft
wheel
Prior art date
Application number
RU99108579A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Новичков
Original Assignee
Новичков Александр Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новичков Александр Анатольевич filed Critical Новичков Александр Анатольевич
Priority to RU99108579A priority Critical patent/RU2156900C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2156900C1 publication Critical patent/RU2156900C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; planetary reduction gears. SUBSTANCE: internal meshing planetary reduction gear with little difference in number of gear teeth has housing consisting of front cover, internal tooth gear and rear cover with driven shaft. Axis of housing rotation is displaced relative to axis of driving shaft installed in housing on eccentric bushings. Driving shaft has three eccentrics arranged at angle of 120 degrees relative to each other. Planetary pinions are installed on driving shaft. Bearing holes of planet pinions are displaced relative to their geometrical centers. Eccentricities provide constant contact of planet pinion and gear. EFFECT: increased efficiency and gear ratio at small overall dimensions of reduction gear. 5 dwg

Description

Функциональные аналоги данного изобретения описаны в следующей литературе:
1. Шанников В.М. "Планетарные редукторы с внецентроидным зацеплением". Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, Москва, Ленинград, 1948 г., стр. 6-8, 26-27, 57-64, 78-87, 113-116.Functional analogues of this invention are described in the following literature:
1. Shannikov V.M. "Planetary gears with eccentric gearing." State Scientific and Technical Publishing House of Engineering Literature, Moscow, Leningrad, 1948, pp. 6-8, 26-27, 57-64, 78-87, 113-116.

2. Колчин Н.И. "Механика машин" часть 3, МАШГИЗ, Москва, Ленинград, 1952 г., стр. 176-178. 2. Kolchin N.I. "Mechanics of machines" part 3, MASHGIZ, Moscow, Leningrad, 1952, pp. 176-178.

3. Кудрявцев В.Н. "Выбор типов передач", МАШГИЗ, Москва, Ленинград, 1955 г., стр. 10, 11, 26-29, 35. 3. Kudryavtsev V.N. "The choice of transmission types", MASHGIZ, Moscow, Leningrad, 1955, p. 10, 11, 26-29, 35.

4. Кожевников С. Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. "Механизмы", Машиностроение, Москва, 1965 г., стр. 327-238. 4. Kozhevnikov S. N., Esipenko Ya. I., Raskin Ya. M. "Mechanisms", Engineering, Moscow, 1965, pp. 327-238.

5. Скворцова Н.А. "Внутреннее эвольвентное зацепление для случая, когда разность чисел зубьев равна единице". Труды МВТУ, выпуск 11, 1950 г. 5. Skvortsova N.A. "Internal involute gearing for the case when the difference in the number of teeth is equal to one." Proceedings of MVTU, issue 11, 1950

6. Кудрявцев В.Н. "Планетарные передачи". Машиностроение, Москва, Ленинград, 1966 г., стр. 10-13, 260, 261, 272. 6. Kudryavtsev V.N. "Planetary gears." Engineering, Moscow, Leningrad, 1966, pp. 10-13, 260, 261, 272.

Во всех функциональных аналогах изобретения, как и в нем самом, для достижения большого передаточного отношения используется внутреннее зацепление с малой разницей чисел зубьев. Колесо с внешними зубьями обкатывается по колесу с внутренними зубьями, вращаясь на эксцентрике вала. При этом сложно-плоское движение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращательное движение ведомого с помощью механизма параллельных кривошипов или параллелограмма ([1] стр. 6, 7, [2] стр. 177, [3] стр. 28, [6] стр. 10-13, 260, 261), либо с помощью муфты Ольдгема ([1] стр. 7, [3] стр. 28). Эти механизмы значительно усложняют конструкцию редуктора ([1], [3], [4]), существенно увеличивают потери на трение и снижают коэффициент полезного действия. In all functional analogues of the invention, as well as in itself, to achieve a large gear ratio, internal gearing is used with a small difference in the number of teeth. A wheel with external teeth is driven around the wheel with internal teeth, rotating on the shaft eccentric. In this case, the complex-plane motion of the drive gear is converted into the rotational movement of the driven gear using the parallel crank mechanism or parallelogram ([1] p. 6, 7, [2] p. 177, [3] p. 28, [6] p. 10-13, 260, 261), or using the Oldham coupling ([1] p. 7, [3] p. 28). These mechanisms significantly complicate the design of the gearbox ([1], [3], [4]), significantly increase friction losses and reduce the efficiency.

Минимальная разница чисел зубьев колес внутреннего зацепления и потому большое передаточное отношение в одной ступени - 100 и выше в большинстве передач-аналогов ([1]-[4], [6] стр. 260, 261) достигается благодаря применению колес с зубьями специального циклоидального профиля. Недостатками таких передач являются необходимость разработки специального режущего инструмента и оснастки для их изготовления, жесткие требования к точности. The minimum difference in the number of teeth of the internal gear wheels, and therefore a large gear ratio in one gear step - 100 and higher in most analog gears ([1] - [4], [6] p. 260, 261) is achieved through the use of special cycloidal gear wheels profile. The disadvantages of such gears are the need to develop special cutting tools and accessories for their manufacture, stringent requirements for accuracy.

Этих недостатков лишены передачи с эвольвентным зацеплением [5], изготавливающиеся стандартным режущим инструментом. Однако и в них неизменным остается громоздкий, требующий высокой точности изготовления механизм параллельных кривошипов. Кроме того, этот механизм ограничивает несущую способность редуктора ([6] стр. 272), так как его применение затруднено при использовании более двух сателлитов, а также самой его конструкцией, испытывающей при работе значительные контактные и изгибные напряжения. These drawbacks are deprived of gears with involute gearing [5], manufactured by a standard cutting tool. However, in them the bulky mechanism of parallel cranks, which requires high precision manufacturing, remains unchanged. In addition, this mechanism limits the bearing capacity of the gearbox ([6] p. 272), since its use is difficult when using more than two satellites, as well as its design, which experiences significant contact and bending stresses during operation.

В основу настоящего изобретения поставлена техническая задача создания простого в изготовлении, надежного и дешевого редуктора с большим передаточным отношением, высоким коэффициентом полезного действия, способного передавать нагрузки, сравнимые с традиционными планетарными редукторами, при малых габаритах, характерных для редукторов с малой разницей чисел зубьев колес. Поставленная задача решается тем, что согласно фиг. 1 планетарный редуктор с внутренним зацеплением колес с малой разницей чисел зубьев отличается тем, что ось вращения корпуса, состоящего из передней крышки 1, колеса с внутренними зубьями 2 и задней крышки 3 с ведомым валом 4, смещена относительно оси ведущего вала 5, установленного в корпусе на эксцентриковых втулках 6, имеющего три эксцентрика 7, расположенных друг относительно друга под углом 120 градусов с установленными на них сателлитами 8, подшипниковые отверстия которых смещены относительно их геометрических центров, а эксцентриситеты ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать постоянный контакт сателлитов с колесом. The present invention is based on the technical task of creating an easy-to-manufacture, reliable and cheap gearbox with a high gear ratio, high efficiency, capable of transferring loads comparable to traditional planetary gearboxes, with the small dimensions characteristic of gearboxes with a small difference in the number of gear teeth. The problem is solved in that according to FIG. 1 planetary gear with internal gearing of the wheels with a small difference in the number of teeth is characterized in that the axis of rotation of the housing, consisting of the front cover 1, the wheel with internal teeth 2 and the rear cover 3 with the driven shaft 4, is offset relative to the axis of the drive shaft 5 mounted in the housing on eccentric bushings 6, having three eccentrics 7 located relative to each other at an angle of 120 degrees with satellites 8 mounted on them, the bearing holes of which are offset relative to their geometric centers, and the eccentricities oriented in such a way as to ensure constant contact of the satellites with the wheel.

В редукторе (фиг. 2, фиг. 3) величины эксцентриситетов ведущего вала, смещение расточек подшипников сателлитов относительно их геометрических осей и смещение оси ведомого вала относительно ведущего одинаковы и равны расчетному межцентровому расстоянию зубчатых колес ε. Такая система эксцентриситетов играет роль скрытого механизма параллелограмма, с помощью которого организуется мгновенно-поступательное движение сателлитов и сохраняется межцентровое расстояние зацепления. Угловыми точками скрытого механизма параллелограмма являются (фиг. 2, фиг. 3) неподвижные центры ведущего Ов и ведомого Ок валов и подвижные точки - геометрический центр сателлита Oг и его подшипника Оп, отверстие для которого смещено относительно геометрического центра сателлита на величину ε.In the gearbox (Fig. 2, Fig. 3), the values of the eccentricities of the drive shaft, the displacement of the bearings of the bearings of the satellites relative to their geometric axes, and the displacement of the axis of the driven shaft relative to the drive are the same and equal to the calculated center distance of the gear wheels ε. Such a system of eccentricities plays the role of a hidden parallelogram mechanism, with the help of which the instantaneous translational motion of the satellites is organized and the center-to-center distance of engagement is maintained. The angular points of the hidden parallelogram mechanism are (Fig. 2, Fig. 3) the fixed centers of the driving O in and the driven O to the shafts and the moving points are the geometric center of the satellite O g and its bearing O p , the hole for which is offset relative to the geometric center of the satellite by ε.

Для компенсации центробежных сил каждый из сателлитов должен быть сбалансирован относительно оси подшипникового отверстия, а вал в сборе - динамически относительно собственной оси. To compensate for centrifugal forces, each of the satellites must be balanced relative to the axis of the bearing bore, and the shaft assembly must be dynamically relative to its own axis.

Точка приложения радиальных составляющих сил в зацеплениях, действующих на сателлиты, - ось ведущего вала 5 Ов, на эпицикл, - ось ведомого вала 4 Ок (фиг. 4). При равномерном распределении нагрузки между сателлитами 8 радиальные составляющие сил в зацеплениях равны и взаимно компенсируются.The point of application of the radial components of the forces in the gears acting on the satellites is the axis of the drive shaft 5 O in , on the epicyclic axis is the axis of the driven shaft 4 O to (Fig. 4). With a uniform distribution of the load between the satellites 8, the radial components of the forces in the gearings are equal and mutually compensated.

Таким образом, теоретически в редукторе нет некомпенсированных сил, отсутствует реактивный момент, и потому нет принципиальной необходимости в опорах редуктора, которые призваны гасить момент о фундаментные конструкции и воспринимать вес. Эксцентриковые втулки 6, являющиеся фиксатором взаимного положения валов и центром приложения сил, нагрузок не испытывают и неподвижны (фиг. 4). Соответственно, нет необходимости в неподвижном корпусе редуктора. Однако выполнение заявленного редуктора в неподвижном корпусе с опорами не представляет никакой технической сложности (фиг. 5). Thus, theoretically, there are no uncompensated forces in the gearbox, there is no reactive moment, and therefore there is no fundamental need for gearbox mountings, which are designed to extinguish the moment on the foundation structures and perceive weight. The eccentric bushings 6, which are the clamp of the relative position of the shafts and the center of application of forces, do not experience loads and are stationary (Fig. 4). Accordingly, there is no need for a fixed gear housing. However, the implementation of the inventive gear in a fixed housing with supports does not present any technical complexity (Fig. 5).

В связи с отсутствием механизма параллельных кривошипов как механического узла редуктор имеет более высокий коэффициент полезного действия по сравнению с аналогами. По этой же причине применение в редукторе более двух сателлитов не вызывает никаких технических трудностей, что делает его несущую способность сравнимой с традиционными планетарными редукторами, но с более широкими кинематическими возможностями. При этом сохраняются преимущества функциональных аналогов - малые габариты, большое передаточное отношение, малые скорости в зацеплениях ([2], [5]). Применение колес с эвольвентным профилем зубьев позволяет сделать предалагаемый редуктор значительно проще в изготовлении и дешевле как традиционных планетарных, так и редукторов-аналогов. Due to the lack of a parallel crank mechanism as a mechanical unit, the gearbox has a higher efficiency compared to analogues. For the same reason, the use of more than two satellites in the gearbox does not cause any technical difficulties, which makes its bearing capacity comparable to traditional planetary gearboxes, but with wider kinematic capabilities. At the same time, the advantages of functional analogs are retained - small dimensions, large gear ratio, low gear speeds ([2], [5]). The use of wheels with an involute tooth profile makes it possible to make the proposed gearbox much easier to manufacture and cheaper than traditional planetary gears or similar gears.

Работает редуктор следующим образом. В начальный момент времени сателлит 8, колесо 2, ведущий 5 и ведомый 4 валы редуктора установлены таким образом, чтобы все эксцентриситеты, имеющие равные величины, располагались на одной прямой (фиг. 3а). При этом эксцентриситет сателлита 8 компенсирует смещение ведомого вала 4 относительно ведущего 5. На этой же прямой расположена точка контакта P центроид сателлита 8 и колеса 2. (Центроиды - это воображаемые окружности, по которым происходит обкатывание сопряженных зубчатых колес). В этом положении расстояние от оси ведущего вала до точки контакта P центроид минимально. Начальный момент одинаков для всех сателлитов - это положение деталей редуктора, реализуемое технологической последовательностью сборки. The gearbox operates as follows. At the initial moment of time, satellite 8, wheel 2, drive 5 and driven 4 shafts of the gearbox are installed so that all eccentricities having equal values are located on one straight line (Fig. 3a). In this case, the eccentricity of the satellite 8 compensates for the displacement of the driven shaft 4 relative to the driving 5. The contact point P is the centroid of the satellite 8 and the wheel 2. (Centroids are imaginary circles around which the mating gears are run). In this position, the distance from the axis of the drive shaft to the contact point P centroid is minimal. The initial moment is the same for all satellites - this is the position of the gearbox parts, implemented by the assembly technological sequence.

Точка контакта центроид в любом планетарном редукторе движется с угловой скоростью и в направлении вращения оси сателлита относительно колеса. При повороте ведущего вала 5 (фиг. 2, фиг. 3) на некоторый угол α радиус ρ колеса 2, отслеживающий положение точки контакта P, повернется на тот же угол α. Между центроидами отсутствует скольжение, что обусловлено зубчатым зацеплением. Стремление сателлита повернуться вокруг оси подшипника в сторону, противоположную вращению веющего вала, ведет к увеличению межцентрового расстояния колес, что физически невозможно. Возникает усилие в контакте, и эпицикл вынужден повернуться на необходимый угол в сторону вращения ведущего вала, обеспечивая постоянство межцентрового расстояния и трансформацию момента. Поэтому в любой момент времени точки контакта сателлита и колеса имеют одинаковую линейную скорость V, направленную перпендикулярно радиусу центроида колеса ρ, проведенному в точку P. Следовательно, центроиды постоянно находятся в контакте, и геометрический центр сателлита Ог всегда лежит на радиусе ρ.
Так как радиус ρ параллелен эксцентриситету ε ведущего вала, то центр вращения сателлита Оп и точка контакта его центроиды вместе с множеством точек радиуса ρ имеют равные угловые скорости Ω1 относительно двух разных точек - центра ведущего вала Ов и центра колеса Ок соответственно. Это означает, что сателлит совершает мгновенно-поступательное движение, при котором в любой момент времени каждая его точка имеет равные и однонаправленные линейные скорости
V = εΩ1.
Такой вид движения организуется с помощью механизма параллелограмма. В данном случае угловыми точками такого скрытого механизма являются Ов, Оп, Ог, Ок.The centroid contact point in any planetary gearbox moves with angular velocity and in the direction of rotation of the satellite axis relative to the wheel. When the drive shaft 5 (Fig. 2, Fig. 3) is rotated by a certain angle α, the radius ρ of the wheel 2, which tracks the position of the contact point P, will turn by the same angle α. There is no slipping between the centroids due to gearing. The desire of the satellite to rotate around the axis of the bearing in the direction opposite to the rotation of the blowing shaft leads to an increase in the center distance of the wheels, which is physically impossible. There is a force in the contact, and the epicycle is forced to rotate the required angle in the direction of rotation of the drive shaft, ensuring a constant center-to-center distance and transformation of the moment. Therefore, at any moment of time, the contact points of the satellite and the wheel have the same linear velocity V directed perpendicular to the radius of the centroid of the wheel ρ drawn at point P. Therefore, the centroids are constantly in contact, and the geometric center of the satellite Og always lies on the radius ρ.
Since the radius ρ is parallel to the eccentricity ε of the drive shaft, the center of rotation of the satellite O p and the contact point of its centroid together with the set of points of radius ρ have equal angular velocities Ω 1 with respect to two different points - the center of the drive shaft O в and the center of the wheel О к, respectively. This means that the satellite performs an instantly-translational motion, in which at any moment of time each of its points has equal and unidirectional linear speeds
V = εΩ 1 .
This type of movement is organized using the parallelogram mechanism. In this case, the corner points of such a hidden mechanism are O in , O p , O g , O to .

Угловая скорость колеса или ведомого вала определяется как
Ω2= V/ρ.
Передаточное отношение редуктора
I = Ω1/Ω2= ρ/ε.
Направления вращения ведущего и ведомого валов совпадают.The angular velocity of the wheel or output shaft is defined as
Ω 2 = V / ρ.
Gear ratio
I = Ω 1 / Ω 2 = ρ / ε.
The directions of rotation of the drive and driven shafts are the same.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых и кинематических приводах различного рода механизмов и машин, где при передаче любых мощностей требуются высокие передаточные отношения и малые габариты - в турбоприводах, приводах судовых энергетических установок, генераторов, насосов, в транспортных средствах, подъемном оборудовании, приводах транспортеров шнеков. The invention relates to mechanical engineering and can be used in power and kinematic drives of various kinds of mechanisms and machines, where the transmission of any power requires high gear ratios and small dimensions - in turbo drives, drives of marine power plants, generators, pumps, in vehicles, lifting equipment , auger conveyor drives.

Claims (1)

Планетарный редуктор с внутренним зацеплением колес с малой разницей чисел зубьев, отличающийся тем, что ось вращения корпуса, состоящего из передней крышки, колеса с внутренними зубьями и задней крышки с ведомым валом, смещена относительно оси ведущего вала, установленного в корпусе на эксцентриковых втулках, имеющего три эксцентрика, расположенных друг относительно друга под углом 120o с установленными на них сателлитами, подшипниковые отверстия которых смещены относительно их геометрических центров, а эксцентриситеты ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать постоянный контакт сателлитов с колесом.A planetary gear with internal gearing of the wheels with a small difference in the number of teeth, characterized in that the axis of rotation of the housing, consisting of a front cover, a wheel with internal teeth and a rear cover with a driven shaft, is offset relative to the axis of the drive shaft mounted in the housing on eccentric bushings having three eccentric arranged relative to each other at an angle of 120 o with mounted pinions, which bearing apertures are offset relative to their geometric centers and eccentricities are oriented mayor as to ensure permanent contact with the satellite wheel.
RU99108579A 1999-04-19 1999-04-19 Planetary reduction gear RU2156900C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108579A RU2156900C1 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Planetary reduction gear

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108579A RU2156900C1 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Planetary reduction gear

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2156900C1 true RU2156900C1 (en) 2000-09-27

Family

ID=20218994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99108579A RU2156900C1 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Planetary reduction gear

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2156900C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006085793A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-17 Joint Stock Company 'tomsk Transmission Systems' Internal eccentric planetary gear
CN103267101A (en) * 2013-04-28 2013-08-28 浙江澳太机械制造有限公司 Planetary reducer with small teeth differences
RU2568149C2 (en) * 2010-05-27 2015-11-10 Марио МАРКАНТОНИНИ Balanced design mechanical speed variator with eccentric dynamic masses
WO2017111641A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-29 Николай Семенович КРИВОШЕЕВ Gear drive

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006085793A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-17 Joint Stock Company 'tomsk Transmission Systems' Internal eccentric planetary gear
RU2568149C2 (en) * 2010-05-27 2015-11-10 Марио МАРКАНТОНИНИ Balanced design mechanical speed variator with eccentric dynamic masses
CN103267101A (en) * 2013-04-28 2013-08-28 浙江澳太机械制造有限公司 Planetary reducer with small teeth differences
WO2017111641A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-29 Николай Семенович КРИВОШЕЕВ Gear drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4574659A (en) Precision drive for positioning solar energy apparatus
KR880000816B1 (en) Epicyclic trans mission having free rolling roller driving elements
US5820504A (en) Trochoidal tooth gear assemblies for in-line mechanical power transmission, gear reduction and differential drive
WO1997042431A9 (en) Trochoidal tooth gear assemblies for in-line mechanical power transmission, gear reduction and differential drive
CN110739798B (en) Planetary gear motor capable of realizing full closed-loop control and joint robot
US20100048342A1 (en) Rotary transmission
EP0710782A1 (en) Planetary gear type speed reducer
JPH11508675A (en) Compact gear transmission with large gear ratio
EP0233303B1 (en) Planetary gear apparatus
RU2156900C1 (en) Planetary reduction gear
CN116658592A (en) Speed reducer with worm and gear mechanism
JPH0534538B2 (en)
KR100505017B1 (en) Reduction gear with high reduction ratio
CN109780163B (en) Reciprocating type cylindrical sine end face oscillating tooth speed reducer
CN112343972A (en) Speed reducer with movable teeth and fixed teeth in composite transmission and without side gap
EP0048593A1 (en) Motion transmitting devices
RU2733447C1 (en) Two-stage cycloidal reducer
RU11854U1 (en) PLANETARY REDUCTOR
GB2085994A (en) Device for Transmitting Rotary Motion at Changed Speed
KR100339845B1 (en) Decelerator
CN114043523A (en) Modular robot joint
RU2338102C1 (en) Cycloid-lantern-wheel transmission
JPH0520616B2 (en)
RU2726245C1 (en) Planetary reduction gear
CN218534608U (en) Nutation speed reducer, joint module and robot

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090420