RU2241879C1

RU2241879C1 - Axially aligned transmission with intermediate links

Info

Publication number: RU2241879C1
Application number: RU2003115127/11A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Ефременков (RU); Е.А. Ефременков
Original assignee: Томский политехнический университет
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: transmission has high-speed (1) and low-speed (2) shafts, unmovable central wheel (8), cam (9), and roller intermediate links (6) mounted in the race. High-speed shaft (1) is provided with eccentric (3). Eccentric (3) is mounted on rolling bearing (4). Cam (9) is shaped as an outer gearing rim. Intermediate links (6) engage the inner shaped central wheel (8), outer race of bearing (4), and outer rim of cam (9) secured to low-speed shaft (2), simultaneously. The number of teeth of the outer rim of cam (9) differs from the number of intermediate links (6).

EFFECT: reduced eccentricity and axial size of transmission.

2 dwg

Description

Изобретение относится к точному машиностроению, а именно к зубчатым передачам для сообщения вращательного движения, и может быть использовано в приводах, понижающих скорость выходного вала высокоточных машин и механизмов.The invention relates to precision engineering, in particular to gears for communicating rotational motion, and can be used in drives that reduce the speed of the output shaft of high-precision machines and mechanisms.

Известна передача с промежуточными звеньями, содержащая соосные быстроходный и тихоходный валы, кулачок с фигурным пазом по периметру, закрепленный на быстроходном валу, неподвижное центральное колесо с внутренними зубчатыми венцами, промежуточные звенья, размещенные в радиальных пазах обоймы и скользящие своими концами по фигурному пазу кулачка, на втором конце имеют зуб, причем кулачок, промежуточные звенья и центральное колесо расположены коаксиально (патент РФ N2071006, МПК: F 16 Н 25/08, 1/00).Known transmission with intermediate links, containing coaxial high-speed and low-speed shafts, a cam with a curly groove around the perimeter, mounted on a high-speed shaft, a fixed central wheel with internal gear rims, intermediate links located in radial grooves of the cage and sliding their ends along the curly groove of the cam, they have a tooth at the second end, with the cam, the intermediate links and the central wheel located coaxially (RF patent N2071006, IPC: F 16 H 25/08, 1/00).

Недостатком этого устройства являются большие энергетические потери вследствие трения скольжения промежуточных звеньев в радиальных пазах обоймы и зубчатом венце при возвратно-поступательном движении промежуточных звеньев, которые неизбежны при передаче больших крутящих моментов, что снижает кпд и ресурс работы передачи из-за раннего износа промежуточных звеньев и радиальных пазов обоймы.The disadvantage of this device is the large energy losses due to sliding friction of the intermediate links in the radial grooves of the cage and the ring gear during the reciprocating movement of the intermediate links, which are unavoidable when transmitting large torques, which reduces the efficiency and service life of the transmission due to early wear of the intermediate links and radial grooves of the clip.

В качестве прототипа выбрана эпициклическая передача, имеющая свободновращающиеся роликовые приводные элементы, включающая пару сопряженных эпициклических и гипоциклических поверхностей, расположенных на ведущем и ведомом дисках, с большим числом тел качения, расположенных между поверхностями и передающих крутящий момент от ведущего колеса к ведомому. Тела качения выполнены в форме цилиндрических роликов, которые, вращаясь, передают крутящий момент, оставаясь в непрерывном контакте с противоположной трохоидальной поверхностью. Гипотрохоидальная и эпитрохоидальная поверхности имеют множество кулачков, причем число гипотрохоидальных кулачков на два больше числа эпитрохоидальных кулачков. Число роликов на один больше числа эпитрохоидальных кулачков (патент США №4584904, МПК: F 16 Н 1/28).As a prototype, an epicyclic gear was selected having freely rotating roller drive elements, including a pair of conjugated epicyclic and hypocyclic surfaces located on the driving and driven disks, with a large number of rolling bodies located between the surfaces and transmitting torque from the driving wheel to the driven one. The rolling bodies are made in the form of cylindrical rollers, which, rotating, transmit torque, while remaining in continuous contact with the opposite trochoidal surface. The hypotrochoidal and epitrochoidal surfaces have many cams, and the number of hypotrochoidal cams is two more than the number of epitrochoidal cams. The number of rollers is one greater than the number of epitrochoidal cams (US Patent No. 4,584,904, IPC: F 16 H 1/28).

Передача работает следующим образом.The transfer works as follows.

В процессе работы быстроходный вал с эксцентриком вращается с рабочей частотой электродвигателя. На эксцентрике расположено колесо с эпитрохоидальным профилем, которое в процессе работы получает асцилирующее движение. Промежуточные тела качения, находящиеся в обойме, попадают в клин между эптрохоидальным профилем колеса и гипотрохоидальным профилем неподвижного центрального колеса. Обкатываясь по профилю неподвижного центрального колеса, они вызывают поворот колеса с эпитрохоидальным профилем, из-за различия числа кулачков профилей. Вращательное выходное движение колеса с эпитрохоидальным профилем получается планетарным.During operation, a high-speed shaft with an eccentric rotates with the operating frequency of the electric motor. On the eccentric is a wheel with an epitrochoidal profile, which in the process of operation receives an ascending motion. The intermediate rolling bodies located in the cage fall into the wedge between the ectrochoidal profile of the wheel and the hypotrochoidal profile of the fixed central wheel. Rolling along the profile of the fixed central wheel, they cause the rotation of the wheel with the epitrochoidal profile, due to the difference in the number of cams of the profiles. The rotational output movement of the wheel with the epitrochoidal profile is planetary.

Недостатком этого устройства является несоосное движение выходного звена одноступенчатой передачи, из-за чего вводятся дополнительные колеса с эпитрохоидальным и гипотрохоидальным профилями, что увеличивает осевой размер механизма. Кроме того, на входном валу на эксцентрике расположены детали большой массы (кулачок с двумя эпитрохоидальными профилями, подшипники качения и эксцентрик), что вносит существенный дисбаланс в работу механизма. Этот дисбаланс устраняется вводом в конструкцию динамических балансиров, которые должны иметь значительную массу и дополнительно увеличивают осевой размер механизма.The disadvantage of this device is the misaligned movement of the output link of a single-stage transmission, which is why additional wheels with epitrochoidal and hypotrochoidal profiles are introduced, which increases the axial size of the mechanism. In addition, large mass parts (cam with two epitrochoidal profiles, rolling bearings and an eccentric) are located on the input shaft on the eccentric, which introduces a significant imbalance in the operation of the mechanism. This imbalance is eliminated by introducing into the design of dynamic balancers, which should have a significant mass and further increase the axial size of the mechanism.

Поставлена задача уменьшить дисбаланс передачи, веса и осевой размер механизма.The task is to reduce the imbalance of transmission, weight and axial size of the mechanism.

Эта задача решается благодаря соосной передачи с промежуточными звеньями, содержащей соосные быстроходный и тихоходный валы. При этом на быстроходном валу выполнен эксцентрик, смещенным относительно центральной оси на величину е. На эксцентрике установлен подшипник качения, находящийся в кинематическом контакте с промежуточными звеньями. Промежуточные звенья, находящиеся в обойме, одновременно контактируют с внутренним фасонным профилем центрального колеса, наружным кольцом подшипника, расположенного на эксцентрике быстроходного вала, и наружным фасонным профилем колеса (далее кулачок). Кулачок, в свою очередь, жестко закреплен на тихоходном валу.This problem is solved thanks to the coaxial transmission with intermediate links containing coaxial high-speed and low-speed shafts. In this case, an eccentric is made on the high-speed shaft, offset by an amount e from the central axis. A rolling bearing is installed on the eccentric, which is in kinematic contact with the intermediate links. The intermediate links located in the cage simultaneously contact with the inner shaped profile of the central wheel, the outer ring of the bearing located on the cam of the high-speed shaft, and the outer shaped profile of the wheel (hereinafter the cam). The cam, in turn, is rigidly mounted on a slow shaft.

При такой компоновке передачи можно уменьшить эксцентриситет в два раза и, тем самым, уменьшить массу балансира и сократить осевой размер механизма.With this arrangement of the transmission, it is possible to reduce the eccentricity by half and, thereby, reduce the mass of the balancer and reduce the axial size of the mechanism.

На фиг.1 изображена соосная передача с промежуточными звеньями, продольный разрез; на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows a coaxial gear with intermediate links, a longitudinal section; figure 2 is a cross section aa in figure 1.

Соосная передача с промежуточными звеньями (фиг.1, 2) содержит соосные быстроходный 1 и тихоходный 2 валы, причем быстроходный вал 1 выполнен с эксцентриком 3, смещенным относительно центральной оси передачи на величину е, подшипник качения 4, установленный на эксцентрике 3 быстроходного вала 1, балансир 5, закрепленный на быстроходном валу 1, роликовые промежуточные звенья 6, размещенные в обойме 7, центральное профильное колесо 8, кулачок 9, жестко соединенный с тихоходным валом 2, установленном на опорах 10 в корпусе 11. Кроме того, если количество выступов фасонного профиля кулачка 9 равняется Z, то количество роликовых промежуточных звеньев 6 равняется Z+1, а количество выступов фасонного профиля центрального колеса 8 равняется Z+2.Coaxial gear with intermediate links (1, 2) contains coaxial high-speed 1 and low-speed 2 shafts, and high-speed shaft 1 is made with an eccentric 3 offset from the central axis of the gear by an amount e, a rolling bearing 4 mounted on the eccentric 3 of high-speed shaft 1 , balancer 5, mounted on the high-speed shaft 1, roller intermediate links 6, placed in the cage 7, the Central profile wheel 8, the cam 9, rigidly connected to the low-speed shaft 2 mounted on the bearings 10 in the housing 11. In addition, if the number ystupov shaped cam profile 9 is equal to Z, then the number of roller intermediates equals 6 Z + 1, and the number of projections of the profile center wheel 8 is equal to Z + 2.

В процессе работы быстроходный вал 1 с эксцентриком 3 вращается с рабочей частотой электродвигателя. Благодаря эксцентрику 3, создающему набегающую волну, роликовые промежуточные звенья 6 попадают в клин между профилем центрального колеса 8 и наружным кольцом подшипника 4, установленного на эксцентрике 3 быстроходного вала 1. Роликовые промежуточные звенья 6, находящиеся в обойме 7, стремясь выйти из клина, обкатываются по профилю неподвижного центрального колеса 8 и, одновременно контактируя с профилем кулачка 9, заставляют его совершать вращательное движение. Кулачок 9 передает вращательное движение на тихоходный вал 2 посредством жесткого с ним соединения.In the process, a high-speed shaft 1 with an eccentric 3 rotates with the operating frequency of the electric motor. Due to the eccentric 3, which creates an oncoming wave, the roller intermediate links 6 fall into the wedge between the profile of the central wheel 8 and the outer ring of the bearing 4 mounted on the eccentric 3 of the high-speed shaft 1. The roller intermediate links 6 located in the cage 7, trying to get out of the wedge, are rolled along the profile of the stationary central wheel 8 and, while in contact with the profile of the cam 9, cause it to rotate. Cam 9 transmits rotational motion to low-speed shaft 2 by means of a rigid connection with it.

Таким образом, предложенное решение позволяет уменьшить эксцентриситет передачи в два раза, а также массу балансира и осевой габаритный размер по сравнению с прототипом.Thus, the proposed solution allows to reduce the eccentricity of the transmission by half, as well as the mass of the balancer and the axial overall dimension in comparison with the prototype.

Claims

Coaxial gear with intermediate links, containing coaxial high-speed and low-speed shafts, and high-speed shaft made with an eccentric offset from the central axis by an amount e, a fixed central wheel with an internal shaped profile, a cage with radial grooves in which roller intermediate links are located, the number of which differs from the protrusions of the central wheel profile, the rolling bearing mounted on the cam of the high-speed shaft and in kinematic contact with the roller intermediate links, a cam with a shaped profile made on the outer surface, characterized in that the cam is rigidly connected to a low-speed shaft, the shaped cam profile is made in the form of an external gear ring, the number of teeth of which differs from the number of intermediate links of the cage.