RU2313016C2 - Eccentric planetary internal gearing - Google Patents
Eccentric planetary internal gearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2313016C2 RU2313016C2 RU2005103677/11A RU2005103677A RU2313016C2 RU 2313016 C2 RU2313016 C2 RU 2313016C2 RU 2005103677/11 A RU2005103677/11 A RU 2005103677/11A RU 2005103677 A RU2005103677 A RU 2005103677A RU 2313016 C2 RU2313016 C2 RU 2313016C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- eccentric
- planetary gear
- satellite
- gear according
- bearings
- Prior art date
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
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к классу механических планетарных передач внутреннего зацепления, с центральной осью передачи, лежащей внутри основной окружности планетарного колеса, преимущественно к передачам, в которых зацепляющиеся звенья имеют малую разницу в размерах. Термин внутреннее зацепление в данном контексте означает не только обычное эвольвентное зацепление зубчатых колес, он понимается в более широком смысле как последовательное взаимодействие элементов двух колес, составляющих кинематическую пару.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to the class of mechanical planetary gears of internal gearing, with the central axis of the gear lying inside the main circumference of the planetary wheel, mainly to gears in which the gearing links have a small size difference. The term internal gearing in this context means not only the usual involute gearing of gears, it is understood in a broader sense as the sequential interaction of the elements of two wheels making up a kinematic pair.
Планетарные передачи внутреннего зацепления очень чувствительны к величине эксцентриситета, так как от нее зависит скорость орбитального перемещения колеса сателлита. Чем меньше эксцентриситет, тем меньше линейная скорость сателлита при орбитальном перемещении. В свою очередь, от эксцентриситета зависит разница в размерах зацепляющихся колес. Чем меньше эксцентриситет, тем меньше разница в размерах центрального колеса и сателлита, и тем большее число зубьев находится в зацеплении.Planetary gears of internal gearing are very sensitive to the magnitude of the eccentricity, since the speed of the orbital movement of the satellite wheel depends on it. The smaller the eccentricity, the lower the linear velocity of the satellite during orbital movement. In turn, the difference in the size of the engaging wheels depends on the eccentricity. The smaller the eccentricity, the smaller the difference in the sizes of the central wheel and the satellite, and the greater the number of teeth is engaged.
Схемы таких передач появились в начале прошлого века и они до сих пор не получили установившегося названия. Ряд авторов называет их эксцентриковыми, другие - циклоидальными. Одно из колес - сателлит посажен на эксцентрике входного вала с возможностью вращения вокруг собственной оси и находится в зацеплении с центральным колесом. Диаметры колес близки друг к другу, а эксцентриситет составляет малую величину. Вращение сателлита вокруг собственной оси приводится к оси передачи дополнительным механизмом. Таким механизмом может служить механизм параллельных кривошипов, муфта Ольдгема, карданная передача, зубчатое зацепление и т.п.Schemes of such programs appeared at the beginning of the last century and they still have not received an established name. Some authors call them eccentric, others - cycloidal. One of the wheels - the satellite is mounted on the eccentric of the input shaft with the possibility of rotation around its own axis and is engaged with the central wheel. The diameters of the wheels are close to each other, and the eccentricity is small. The rotation of the satellite around its own axis is brought to the transmission axis by an additional mechanism. Such a mechanism can be a mechanism of parallel cranks, an Oldham coupling, a cardan gear, gearing, etc.
Известно большое количество таких механизмов, отличающихся формой элементов зацепления: зубчатое с круговой формой зуба (например, US 4338831), цевочно-циклоидальное (например, US 1867492 или DE 459747), роликовое (US 4584904) или шариковое (US 4829851, US 5683323) зацепления. Для уменьшения дисбаланса сателлит выполняют составным из двух или более плавающих в противофазе колес (US 987,430). Планетарные передачи такого типа при небольших габаритах обладают высоким передаточным отношением, поэтому схема получила большое дальнейшее развитие. Основным слабым звеном с точки зрения кпд и силовых характеристик передачи являлся механизм приведения вращения сателлита к оси передачи. Для увеличения силовых характеристик был разработан сателлитный блок, составивший основу так называемых передач "CYCLO" (в России получивших название планетарно-цевочных, а в Словакии -"Twin Spin"). Сателлитный блок представляет собой несколько эксцентриковых колец, сдвинутых по фазе друг относительно друга и скрепленных в единый блок с помощью двух фланцев, а стержни, проходящие сквозь отверстия колец и фланцев, образуют механизм параллельных кривошипов (см. US 3430523, US 3994187, 4471672, 5123884, 5286237, 5433672). Конструктивно такие передачи трансформировались в модуль в виде охватывающих друг друга обойм и фланцев между ними, связанных в единый узел с помощью подшипников (US 4736654, US 4909102 US 5908372, US 20020052262 A1, WO 01/86170, KR 242207 и др.). Фланцы являются низкоскоростным выходным звеном передачи и крепятся к валу исполнительного механизма. Внутренняя обойма является входным высокоскоростным звеном с отверстием для посадки на вал двигателя. Наружная обойма выполняет функцию реактивного звена, для чего имеет крепежные отверстия для связи с корпусами внешних механизмов. Возможна и иная монтажная схема модуля в приводе, так как любое из звеньев передачи может служить входом, выходом или корпусом передачи. Модульная конструкция еще более уменьшает весогабаритные характеристики передачи, т. к. устраняется собственный неподвижный корпус. Основным недостатком модульных передач остается трение скольжения между пальцами параллельного кривошипа и отверстиями планетарных колец. В патенте DE 2835973 это трение пытаются уменьшить с помощью втулок, однако полностью проблему трения скольжения втулки не решают. Передача "Twin Spin" словацкой фирмы "Спинеа" по патенту US 5908372 (патент аналог RU 2130140) решает эту задачу с помощью дополнительных элементов - крестовин, движущихся в направляющих фланцев и планетарных колес, снабженных роликами. Узел взаимодействия фланцев и планетарных колес здесь по существу является крестовой муфтой Ольдгема. Уменьшение трения в узле сопровождается увеличением количества деталей, которые должны быть изготовлены с высокой степенью точности, что усложняет, удорожает передачу и снижает ее надежность.A large number of such mechanisms are known that differ in the shape of the engagement elements: gear with a circular tooth shape (for example, US 4338831), cycloidal (for example US 1867492 or DE 459747), roller (US 4584904) or ball (US 4829851, US 5683323) gearing. To reduce the imbalance, the satellite is made up of two or more antiphase wheels (US 987,430). Planetary gears of this type with a small size have a high gear ratio, so the scheme has received great further development. The main weak link in terms of efficiency and power characteristics of the transmission was the mechanism of bringing the rotation of the satellite to the axis of transmission. To increase the power characteristics, a satellite unit was developed, which formed the basis of the so-called “CYCLO” gears (in Russia called planetary gears, and in Slovakia - “Twin Spin”). A satellite unit consists of several eccentric rings, phase-shifted relative to each other and fastened into a single unit using two flanges, and the rods passing through the holes of the rings and flanges form a parallel crank mechanism (see US 3430523, US 3994187, 4471672, 5123884 , 5286237, 5433672). Structurally, such transmissions were transformed into a module in the form of cages covering each other and flanges between them, connected to a single unit using bearings (US 4736654, US 4909102 US 5908372, US 20020052262 A1, WO 01/86170, KR 242207, etc.). Flanges are a low-speed output link of the gear and are attached to the shaft of the actuator. The inner race is an input high-speed link with a hole for landing on the motor shaft. The outer cage serves as a reactive link, for which it has mounting holes for communication with the bodies of external mechanisms. Another wiring diagram of the module in the drive is also possible, since any of the transmission links can serve as an input, output, or transmission housing. The modular design further reduces the weight and size characteristics of the transmission, since its own fixed housing is eliminated. The main disadvantage of modular gears is sliding friction between the fingers of the parallel crank and the holes of the planetary rings. DE 2835973 attempts to reduce this friction by means of bushings, however, the sleeves do not completely solve the sliding friction problem. The transfer of "Twin Spin" to the Slovak company "Spinea" according to the patent US 5908372 (patent analogue RU 2130140) solves this problem with the help of additional elements - crosses moving in guide flanges and planetary wheels equipped with rollers. The interaction node of the flanges and planetary wheels here is essentially an Oldham cross coupling. The decrease in friction in the assembly is accompanied by an increase in the number of parts that must be manufactured with a high degree of accuracy, which complicates, increases the cost of transmission and reduces its reliability.
В планетарных передачах внутреннего зацепления фирм Sumitomo Heavy Industries (US 4909102, US 5322485 и др.) и Teijin Seiki Co (US 4690010, US 4846018, US 6033333 и др.) для уменьшения трения стержни служат только для соединения фланцев, а момент вращения передают кривошипные валы, посаженные во фланцевых дисках с помощью подшипников, и расположенные по окружности вокруг оси передачи. Эксцентрики кривошипных валов взаимодействуют с отверстиями в сателлитах с помощью подшипников. В некоторых вариантах конструкции этих передач используется дополнительная ступень в виде простой планетарной передачи, которая состоит из солнечного колеса на входном валу и нескольких сателлитов на концах кривошипных валов. В результате фланцы становятся водилом первой ступени. Аналогичный планетарный редуктор описан в патенте RU 2011066.In planetary gears of internal gearing of Sumitomo Heavy Industries (US 4909102, US 5322485, etc.) and Teijin Seiki Co (US 4690010, US 4846018, US 6033333 and others), to reduce friction, the rods serve only to connect flanges, and the torque is transmitted crank shafts planted in flange discs with bearings and arranged around a circle around the transmission axis. Crankshaft eccentrics interact with holes in the satellites using bearings. In some versions of the construction of these gears, an additional step is used in the form of a simple planetary gear, which consists of a sun wheel on the input shaft and several satellites at the ends of the crank shafts. As a result, the flanges become the first stage carrier. A similar planetary gearbox is described in patent RU 2011066.
Таким образом, во всех вышеописанных передачах присутствует сателлитный блок, составленный из скрепленных друг с другом фланцев, между которыми расположены сателлиты. Как отмечается в патенте US 4846018, элементы крепления фланцев должны выдерживать нагрузку, в несколько раз превышающую номинальную. Элементы крепления фланцев проходят сквозь отверстия в сателлитных дисках, причем размеры отверстий больше размеров элементов крепления, так как сателлиты должны иметь возможность совершать внутри блока планетарное движение. Кроме того, в сателлитных дисках предусмотрены еще отверстия для кривошипных валов. В результате сателлит, пронизанный множеством отверстий, значительно снижает свою прочность. Удельная мощность передачи ограничивается размерами подшипников кривошипных валов, увеличить которые невозможно без увеличения размеров сателлитных колес и передачи в целом. Кроме того, подобные конструкции состоят из большого количества деталей, которые требуют высокой точности изготовления и сборки. Наличие нескольких параллельных кривошипных валов требует их точной установки.Thus, in all the above transmissions there is a satellite unit composed of flanges fastened to each other, between which satellites are located. As noted in US Pat. No. 4,846,018, the fastening elements of the flanges must withstand a load several times higher than the nominal. The fastening elements of the flanges pass through the holes in the satellite disks, and the sizes of the holes are larger than the sizes of the fastening elements, since the satellites must be able to make planetary movement inside the block. In addition, satellite disks also have openings for crank shafts. As a result, a satellite pierced by many holes significantly reduces its strength. The specific transmission power is limited by the dimensions of the crankshaft bearings, which cannot be increased without increasing the size of the satellite wheels and the transmission as a whole. In addition, such designs consist of a large number of parts that require high precision manufacturing and assembly. The presence of several parallel crank shafts requires their precise installation.
За прототип нами выбран планетарный редуктор с внутренним зацеплением колес с малой разницей чисел зубьев по патенту RU 2156900. Редуктор содержит подвижный вращающийся корпус, образованный передней крышкой, колесом внутреннего зацепления и задней крышкой, соединенной с ведомым валом. В подвижном корпусе на эксцентриковых втулках установлен ведущий вал, так что ось вращения корпуса смещена относительно оси ведущего вала. На ведущем валу последовательно установлены три эксцентрика, сдвинутые по фазе на 120 градусов. На каждом из эксцентриков с помощью подшипников посажен сателлит - колесо внешнего зацепления, причем посадочные отверстия смещены относительно геометрических центров сателлитов. В описании изобретения указано, что редуктор не требует неподвижного корпуса, так как отсутствует реактивный момент. Т.е. редуктор встраивается в привод с помощью входного и выходного валов. Однако внимательное рассмотрение указанной конструкции показало, что при работе редуктора ведущий и ведомый валы будут стремиться совершать планетарное движение вокруг их общей оси. В конечном счете, реактивный момент при работе редуктора в составе привода будет прикладываться через ведомый и ведущий валы к подшипникам двигателя и исполнительного органа, т.е. к внешним механизмам, с которыми соединяют редуктор. Причем сила реакции будет тем больше, чем меньше смещение осей ведущего и ведомого валов. Учитывая, что подшипники любого механизма не рассчитаны на значительную дополнительную нагрузку, описанный редуктор нельзя применять в составе мощных приводов со стандартными внешними механизмами. Его применение требует замены подшипников двигателя и исполнительного механизма на более мощные. Выполнение заявленного редуктора в неподвижном корпусе с опорами, как это предложено на фиг.5 описания к патенту, увеличивает вес и габариты редуктора, сразу снижая его привлекательность, так как модульная конструкция трансформируется в традиционную.For the prototype, we selected a planetary gearbox with internal gearing of the wheels with a small difference in the number of teeth according to patent RU 2156900. The gearbox contains a movable rotating housing formed by a front cover, an internal gearing wheel and a rear cover connected to the driven shaft. A drive shaft is mounted on the eccentric bushings in the movable housing, so that the axis of rotation of the housing is offset from the axis of the drive shaft. Three eccentrics in phase by 120 degrees are phase-mounted on the drive shaft. On each of the eccentrics, with the help of bearings, a satellite is mounted - an external gear wheel, and the landing holes are offset relative to the geometrical centers of the satellites. The description of the invention indicates that the gearbox does not require a fixed housing, since there is no reactive moment. Those. the gearbox is integrated in the drive with input and output shafts. However, a careful examination of this design showed that when the gearbox is operating, the drive and driven shafts will tend to make planetary motion around their common axis. Ultimately, the reactive moment during operation of the gearbox as part of the drive will be applied through the driven and drive shafts to the bearings of the engine and the actuator, i.e. to external mechanisms with which the gearbox is connected. Moreover, the reaction force will be greater, the smaller the offset of the axes of the drive and driven shafts. Given that the bearings of any mechanism are not designed for significant additional load, the described gearbox cannot be used as part of powerful drives with standard external mechanisms. Its application requires the replacement of motor bearings and actuators with more powerful ones. The execution of the inventive gear in a fixed housing with supports, as proposed in figure 5 of the patent description, increases the weight and dimensions of the gear, immediately reducing its attractiveness, as the modular design is transformed into a traditional one.
Таким образом, задачей изобретения является создание простого, надежного и дешевого передаточного механизма, обеспечивающего широкий диапазон передаточных отношений и малые габариты при передаче высоких нагрузок.Thus, the object of the invention is to provide a simple, reliable and cheap transmission mechanism that provides a wide range of gear ratios and small dimensions when transmitting high loads.
Техническим результатом является обеспечение возможности встраивания передаточного модуля в любые стандартные механизмы без их существенного изменения. Другим техническим результатом является реализация двухступенчатых схем в простом по конструкции едином модуле. Дополнительным техническим результатом является создание серии различных модульных конструкций, реализующих общий принцип изобретения и позволяющих создавать передачи, удовлетворяющие монтажным и эксплуатационным требованиям самого широкого класса машин и механизмов.The technical result is the ability to embed the transmission module in any standard mechanisms without significant changes. Another technical result is the implementation of two-stage circuits in a simple design single module. An additional technical result is the creation of a series of different modular designs that implement the general principle of the invention and allow you to create gears that meet the installation and operational requirements of the widest class of machines and mechanisms.
Для решения поставленной задачи эксцентриковая планетарная передача внутреннего зацепления, как и прототип, содержит внутренний элемент вращения и охватывающий его наружный элемент, посаженный на внутреннем с помощью подшипников и эксцентриковой втулки так, что оси вращения элементов смещены относительно друг друга. В колесной паре внутреннего зацепления колесо - сателлит посажено с помощью подшипников на эксцентрик, причем центр посадочной окружности смещен от центра сателлита. В отличие от прототипа наружный элемент выполнен в виде обоймы, снабженной элементами связи с валом внешнего механизма, втулка выполнена с элементами для связи с корпусом внешнего механизма, эксцентрик для посадки сателлита выполнен на поверхности любого из элементов вращения в виде эксцентричного участка, а центральное колесо колесной пары жестко соединено с другим элементом вращения.To solve the problem, the eccentric planetary gear of the internal gearing, like the prototype, contains an inner rotation element and an outer element covering it, seated on the inner one using bearings and an eccentric sleeve so that the axis of rotation of the elements are offset relative to each other. In the wheel pair of internal gearing, the satellite wheel is seated by bearings on an eccentric, and the center of the seating circle is offset from the center of the satellite. Unlike the prototype, the outer element is made in the form of a cage equipped with communication elements with the shaft of the external mechanism, the sleeve is made with elements for communication with the body of the external mechanism, the eccentric for landing the satellite is made on the surface of any of the rotation elements in the form of an eccentric section, and the central wheel is wheeled pairs are rigidly connected to another rotation element.
Таким образом, конструктивно предлагаемая передача представляет собой модуль из внутреннего элемента, наружной обоймы и эксцентриковой втулки, связанных между собой подшипниками, и с сателлитом, размещенным в пространстве между наружным и внутренним элементами.Thus, the structurally proposed transmission is a module of an inner element, an outer race and an eccentric sleeve, interconnected by bearings, and with a satellite located in the space between the outer and inner elements.
Наружная обойма может быть связана с валом внешнего механизма с помощью гибкой связи, для чего ее наружная поверхность выполнена в виде шкива или звездочки.The outer cage may be connected to the shaft of the external mechanism using flexible coupling, for which its outer surface is made in the form of a pulley or sprocket.
Внутренний элемент целесообразно выполнить также в виде обоймы с внутренним отверстием для посадки на вал внешнего механизма.It is also advisable to execute the internal element in the form of a cage with an internal hole for landing on the shaft of an external mechanism.
Сателлитом может являться колесо внешнего зацепления. Тогда оно, как и в прототипе посажено на эксцентричный участок, выполненный на наружной поверхности внутреннего элемента вращения. Центральное колесо внутреннего зацепления жестко связано с наружной обоймой.The satellite may be an external gear wheel. Then it, as in the prototype, is planted on an eccentric section made on the outer surface of the inner rotation element. The central inner gear wheel is rigidly connected to the outer race.
Кроме этого, возможен вариант с сателлитом - колесом внутреннего зацепления. В этом случае эксцентричный участок выполнен на внутренней поверхности наружной обоймы, а с внутренним элементом вращения жестко связано центральное колесо внешнего зацепления. Сателлит посажен на подшипниках внутри эксцентричного участка на поверхности наружной обоймы, и посадочная окружность эксцентрично смещена относительно колеса внутреннего зацепления. Таким образом, в этом случае сателлит представляет собой эксцентричное кольцо между двумя эксцентрично смещенными окружностями: посадочной окружностью и колесом внутреннего зацепления.In addition, a satellite option is possible - an internal gear wheel. In this case, the eccentric section is made on the inner surface of the outer race, and the central wheel of the external gearing is rigidly connected to the inner rotation element. The satellite is seated on bearings inside an eccentric portion on the surface of the outer race, and the landing circle is eccentrically offset relative to the inner gear wheel. Thus, in this case, the satellite is an eccentric ring between two eccentrically displaced circles: the landing circle and the internal gear wheel.
Для уменьшения дисбаланса сателлит любой из предыдущих передач целесообразно выполнить составным из нескольких колес, расположенных последовательно вдоль оси, и посаженных на сдвинутые по фазе эксцентричные участки, выполненные на одном элементе вращения.To reduce the imbalance of the satellite of any of the previous gears, it is advisable to make a compound of several wheels located sequentially along the axis, and planted on eccentric sections shifted in phase, made on one rotation element.
В случае составного сателлита из двух колес возможна еще одна модификация конструкции. Эксцентричные участки на одном из элементов вращения и оба колеса составного сателлита можно располагать по разные стороны от эксцентриковой втулки вдоль оси. В этом случае элементы крепления втулки к корпусу проходят сквозь отверстия в сателлитах.In the case of a composite satellite of two wheels, another design modification is possible. The eccentric sections on one of the rotation elements and both wheels of the composite satellite can be located on opposite sides of the eccentric sleeve along the axis. In this case, the fastening elements of the sleeve to the housing pass through the holes in the satellites.
Эксцентриковую втулку целесообразно выполнять разрезной из двух, разнесенных вдоль оси частей, каждая из которых связана с внутренним и наружным элементами вращения своими подшипниками. Это позволяет распределить нагрузку на две пары разнесенных вдоль оси подшипников и уйти от консольного приложения нагрузки на подшипники. В этом случае колесная пара внутреннего зацепления расположена между частями втулки. Элементы связи с корпусом внешнего механизма в этом случае можно выполнить как на одной, так и на обеих частях втулок.It is advisable to perform an eccentric sleeve split of two parts spaced along the axis, each of which is connected to the internal and external rotation elements by its bearings. This allows you to distribute the load on two pairs of bearings spaced along the axis and get away from the console application of bearing loads. In this case, the inner pair of gears is located between the parts of the hub. The elements of communication with the housing of the external mechanism in this case can be performed both on one and on both parts of the bushings.
Следует отметить, что кроме эвольвентного зубчатого зацепления в изобретении может использоваться фрикционное зацепление колес, зацепление, образованное циклоидальными зубьями, а также зацепление циклоидальных зубьев и роликов на цевках или зацепление периодически изогнутых беговых дорожек, выполненных на обращенных друг к другу поверхностях колес, с помощью свободных тел качения. Частным случаем последнего зацепления является передача, в которой зацепляющимися колесами являются расположенные параллельно диски с периодическими беговыми дорожками на обращенных друг к другу торцевых плоскостях. В местах пересечения дорожек в них расположены шарики. Колесом внутреннего зацепления будет диск, у которого делительная окружность дорожки качения имеет больший радиус. Возможен также вариант выполнения периодических дорожек на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях колес с шариками или роликами между ними.It should be noted that in addition to involute gear engagement, the invention can use friction gearing of the wheels, gearing formed by cycloidal teeth, as well as gearing of cycloidal teeth and rollers on the handles or gearing of periodically curved treadmills made on wheel surfaces facing each other using free rolling elements. A particular case of the last engagement is a transmission in which the engaging wheels are disks located in parallel with periodic treadmills on the facing planes facing each other. At the intersection of the tracks in them are balls. The internal engagement wheel will be a disk in which the pitch circumference of the raceway has a larger radius. An embodiment of periodic tracks on the cylindrical surfaces of the wheels facing each other with balls or rollers between them is also possible.
Предлагаемая передача позволяет создавать двухступенчатые передачи упрощенной конструкции, в которых один из элементов вращения является общим. В варианте двухступенчатой передачи с последовательным расположением ступеней вдоль оси эксцентриковые втулки расположены по концам общего элемента и обе имеют элементы связи с корпусом внешнего механизма (или корпусами разных внешних механизмов). Общий элемент на одном участке жестко скреплен с центральным колесом одной ступени, а на другом участке выполнен с эксцентриком для свободной посадки сателлита другой ступени.The proposed transmission allows you to create two-stage transmission of a simplified design, in which one of the rotation elements is common. In a variant of a two-stage transmission with a sequential arrangement of steps along the axis, the eccentric bushings are located at the ends of the common element and both have communication elements with the body of the external mechanism (or the bodies of different external mechanisms). The common element in one section is rigidly bonded to the central wheel of one stage, and in another section it is made with an eccentric for free landing of a satellite of another stage.
Общим для обеих ступеней элементом может служить как наружная обойма, так и внутренний элемент.A common element for both steps can be both the outer cage and the inner element.
В другом варианте двухступенчатой передачи ступени охватывают друг друга, так что между общими наружной обоймой и внутренним элементом, разделенными эксцентриковыми втулками, установлены две пары внутреннего зацепления, составленные из трех, охватывающих друг друга колец, причем среднее кольцо выполняет одновременно функцию колеса зацепления для одной пары и эксцентрика для другой пары, для чего одна из цилиндрических поверхностей среднего кольца выполнена с элементами зацепления, а противоположная цилиндрическая поверхность выполнена с эксцентричным участком, на котором через подшипник установлен сателлит другой пары. Среднее кольцо установлено так, что его ось вращения смещена относительно осей как внутреннего элемента, так и наружной обоймы.In another embodiment of the two-stage transmission, the steps are mutually enclosed, so that two pairs of internal gears are made up of three rings covering each other between a common outer cage and an inner element separated by eccentric bushings, the middle ring simultaneously serving as a gear wheel for one pair and an eccentric for another pair, for which one of the cylindrical surfaces of the middle ring is made with engagement elements, and the opposite cylindrical surface is made ene with an eccentric portion in which the bearing is mounted via a satellite of the other pair. The middle ring is set so that its axis of rotation is offset relative to the axes of both the inner element and the outer race.
Для обеспечения этого смещения кольца можно устанавливать по-разному.To ensure this bias, the rings can be installed in different ways.
В одном варианте все три кольца установлены между внутренним и наружным элементами с помощью подшипников и элементов зацепления с образованием их опорного взаимодействия друг с другом. Т.е. ось вращения среднего кольца фиксируется за счет опоры на элементы зацепления двух других колец.In one embodiment, all three rings are installed between the inner and outer elements using bearings and engagement elements to form their support interaction with each other. Those. the axis of rotation of the middle ring is fixed due to the support on the engagement elements of the other two rings.
Во втором варианте среднее кольцо базируется подшипниками относительно эксцентриковых втулок. Этот вариант разгружает зубчатые зацепления обеих ступеней от опорных нагрузок.In the second embodiment, the middle ring is based on bearings relative to the eccentric bushings. This option unloads gears of both stages from supporting loads.
Возможен еще один вариант двухступенчатой коаксиальной передачи, в которой наружная обойма, внутренний элемент и втулка между ними коаксиальны друг другу. Для этого в каждой ступени смещение осей выполнено в противоположные стороны и одинаково по величине. Две пары внутреннего зацепления образованы также тремя охватывающими друг друга кольцами и среднее кольцо также выполнено с элементами зацепления и эксцентриком на противоположных цилиндрических поверхностях. Среднее кольцо посажено с помощью подшипников эксцентрично относительно втулки, так что части втулки между средним кольцом и наружным элементом и между средним кольцом и внутренним элементом образуют эксцентриковые втулки ступеней.Another variant of a two-stage coaxial transmission is possible, in which the outer cage, the inner element and the sleeve between them are coaxial to each other. To do this, in each stage, the displacement of the axes is made in opposite directions and is equally large. Two pairs of internal gearing are also formed by three enveloping rings and the middle ring is also made with gearing elements and an eccentric on opposite cylindrical surfaces. The middle ring is seated by bearings eccentrically relative to the sleeve, so that the parts of the sleeve between the middle ring and the outer element and between the middle ring and the inner element form eccentric bushings of the steps.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на фиг.1 и 2 даны продольные разрезы двух вариантов заявляемой передачи с сателлитом - колесом внешнего зацепления, а на фиг.3а и 3б представлена кинематическая схема передачи, изображенной на фиг.1, в двух разных положениях сателлита. На фиг.4 дан разрез передачи с сателлитом - колесом внутреннего зацепления. Зацепление на фиг.1 - зубчатое, зацепление на фиг.2 образовано зубьями и роликами на цевках, а на фиг.4 зацепление образовано периодическими дорожками на дисках и шариками в них. Фиг.5 и 6 иллюстрируют соответствующие варианты с составными сателлитами для сателлита - колеса внешнего зацепления и для сателлита - колеса внутреннего зацепления соответственно. Фиг.7 иллюстрирует передачу с составным сателлитом, колеса которого расположены по обе стороны от эксцентриковой втулки. На фиг.8 показано, как предлагаемая передача может быть встроена в шкив обычной ременной или цепной передачи, а на фиг.9 - угловое соединение с внешним механизмом с помощью конической зубчатой пары. На фиг.10 и 11 даны продольные разрезы двухступенчатых передач с последовательным расположением ступеней с общей наружной обоймой и с общим внутренним элементом соответственно. На фиг.12 и 14 представлен разрез вариантов двухступенчатой передачи с охватывающими друг друга ступенями, а на фиг.13 дано поперечное сечение передачи на фиг.12. Фиг.15 и 16 представляют варианты двухступенчатой передачи с охватывающими друг друга несоосными ступенями, но с соосными внутренним элементом и наружной обоймой. На фиг.17 дано сечение по А-А передачи на фиг.15.The invention is illustrated in graphic materials, in which Figures 1 and 2 show longitudinal sections of two variants of the claimed transmission with a satellite — an external gear wheel, and FIGS. 3a and 3b show the kinematic transmission diagram of Figure 1 in two different positions of the satellite. Figure 4 is a sectional view of a transmission with a satellite — an internal gear wheel. The meshing in FIG. 1 is gear, the meshing in FIG. 2 is formed by teeth and rollers on the lugs, and in FIG. 4, the meshing is formed by periodic tracks on the disks and balls in them. Figures 5 and 6 illustrate corresponding variants with composite satellites for a satellite — external gear wheels and for a satellite — internal gear wheels, respectively. 7 illustrates a gear with a composite satellite, the wheels of which are located on both sides of the eccentric sleeve. On Fig shows how the proposed transmission can be built into the pulley of a conventional belt or chain transmission, and Fig.9 - angular connection with an external mechanism using a bevel gear pair. 10 and 11 are longitudinal sections of two-stage gears with sequential arrangement of steps with a common outer cage and with a common inner element, respectively. 12 and 14 are a sectional view of two-stage transmission variants with steps spanning one another, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the transmission of FIG. 12. FIGS. 15 and 16 represent two-stage transmission variants with misaligned steps spanning each other, but with coaxial inner element and outer race. On Fig given a section along aa transmission in Fig.
Передача на фиг.1 содержит внутренний элемент вращения 1 и охватывающий его наружный элемент 2, выполненный в виде обоймы. Обойма 2 посажена на внутренний элемент 1 с помощью эксцентриковой втулки 3 и двух пар подшипников 4, 5 и 6, 7, так что ось ОО1 вращения внутреннего элемента смещена относительно оси вращения CC1 наружной обоймы 2 на величину Δ. Внутренний элемент 1 и наружная обойма 2 являются входным и выходным элементами передачи, соединяемыми с валами внешних механизмов. Внутренний элемент вращения 1 выполнен с отверстием 8 для посадки на вал внешнего механизма, например электродвигателя 16. На одном конце внутреннего элемента 1 выполнен эксцентричный участок 9 с эксцентриситетом ε. На эксцентрике 9 через подшипник 10 установлено зубчатое колесо внешнего зацепления 11. Центр В посадочного отверстия 12 в колесе 11 смещен от геометрического центра колеса D на расстояние L, равное величине Δ смещения осей. Зубчатое колесо внутреннего зацепления 13 жестко посажено внутри наружной обоймы 2. Эксцентриковая втулка 3 на торце имеет крепежные отверстия 14 для связи с корпусом внешнего механизма. Наружная обойма 2 имеет на своей боковой поверхности шлицы 15, которыми может быть соединена с валом исполнительного механизма. В частности, весь передаточный модуль может монтироваться в качестве фланца в корпусе двигателя 16. Из-за консольной посадки элементов 1 и 2 друг на друга подшипники 5 и 7 будут испытывать большие нагрузки, чем подшипники 4 и 5 вблизи двигателя. Для выравнивания нагрузки разработана другая конструкция, изображенная на фиг.2. Эксцентриковая втулка 3 состоит из двух, разнесенных вдоль оси частей 3а и 3б. Эксцентрик 9 выполнен на поверхности внутренней обоймы 1 в ее средней кольцевой части между частями а и б эксцентриковой втулки 3. Соответственно колесная пара внутреннего зацепления, образованная колесами 11 и 13, расположена также в центральной области между частями втулки 3а и 3б. Колесо внешнего зацепления 11 является цевочным колесом, в котором на цевках 17 вращаются ролики 18. Колесо внутреннего зацепления 13 имеет циклоидальные зубья. Крепежные отверстия 14 для связи втулки с корпусом внешнего механизма могут быть выполнены в торце только одной части втулки 3b. В этом случае модуль также можно смонтировать в качестве фланца в корпусе двигателя. Торцевые шлицы 19 для связи наружной обоймы 2 с валом исполнительного механизма выполнены на противоположном торце передаточного модуля. Часть втулки 3а является свободной деталью. Это дает возможность выборки зазоров для компенсации неточностей изготовления деталей передачи. В то же время такой передаточный модуль будет обладать достаточно большим мертвым ходом. Для приводов, в которых вращение выходного вала относительно входного составляет меньше одного оборота, например, в манипуляторах роботов, более предпочтителен вариант с соединением с неподвижными элементами обеих частей втулки 3. Для этого в торце втулки За выполнены крепежные отверстия 20.The transmission of figure 1 contains an internal element of
Величина Δ смещения осей внутреннего и внешнего элементов в принципе может быть любой, однако следует иметь в виду несколько обстоятельств, влияющих на выбор этой величины в каждом конкретном случае. Для пояснения обратимся к фиг.3а и 3б, где левая и правая кинематические схемы показывают положение сателлита 11, соответствующее половине оборота внутреннего элемента 1. Буквами D и D обозначены центры сателлита 11, а буквами В и В - положение центра посадочного отверстия 12 в диаметрально противоположных положениях сателлита 11. Буквами L1 и L2 обозначены плечи действующих сил от передаваемого момента в разных положениях сателлита 11. Очевидно, что, чем больше расстояние Δ, тем больше разница L1 и L2 и тем выше неоднородность нагрузки в процессе работы на сателлите и внутреннем элементе. С другой стороны, чем меньше расстояние смещения осей, тем меньше плечо L3 действия силы противодействия вращению сателлита 11 и тем большие нагрузки будут испытывать подшипники 4-7 при прочих равных условиях. В то же время при небольшом смещении центра В посадочного отверстия от центра D сателлита радиальные размеры подшипника 10 можно увеличивать практически вплоть до размеров сателлита 11 без увеличения общих размеров передачи. Минимальная граница величины смещения определяется точностью изготовления деталей передачи и ограничена величиной радиальных и угловых люфтов. Таким образом, в передачах на невысокие скорости вращения, где неоднородность нагрузки не играет большой роли, целесообразно смещение выбирать большим. В остальных случаях величину смещения целесообразно выбирать в размерах эксцентриситета, рассчитывая оптимальные размеры подшипника 10, обеспечивающие его прочность при номинальной нагрузке.The value Δ of the displacement of the axes of the internal and external elements can, in principle, be any, however, several circumstances should be kept in mind that affect the choice of this value in each particular case. For explanation, refer to figa and 3b, where the left and right kinematic diagrams show the position of the
Передаточный модуль на фиг.4 содержит внутренний элемент, выполненный в виде диска 21, и наружную обойму 2, посаженную на внутренний элемент с помощью эксцентриковой втулки 3 и подшипников 22 и 23. В отличие от описанных выше модулей эксцентричный участок 24 выполнен на внутренней поверхности наружной обоймы 2. Внутри эксцентричного участка 24 на подшипнике 10 посажен сателлит 11 с периодической дорожкой качения 25 на торцевой поверхности, обращенной к диску 21. На диске 21 выполнена периодическая дорожка качения 26 с числом периодов, отличающимся от числа периодов дорожки 25. В пересечении дорожек 25 и 26 расположена цепочка шариков 27. Колесом внутреннего зацепления будет являться тот диск, дорожка которого будет иметь больший размер делительной окружности. На фиг.4 колесом внутреннего зацепления является сателлит 11 с дорожкой качения 25.The transmission module in figure 4 contains an inner element made in the form of a
В изображенной на фиг.5 передаче сателлит - колесо внешнего зацепления выполнен составным из трех отдельных дисков 28, 29 и 30, свободно посаженных с помощью подшипников 31, 32, 33 на эксцентричные участки 34, 35, 36 внутреннего элемента - обоймы 1. Эксцентрики 34, 35 и 36 сдвинуты по фазе друг относительно друга. Для трех эксцентриков разность фаз составляет 120 градусов. Центры посадочных отверстий 37, 38, 39 всех трех дисков смещены относительно их геометрических центров на одну и ту же величину, равную величине сдвига между осями OO1 и CC1 внутренней 1 и наружной 2 обойм.In the transmission of the satellite shown in FIG. 5, the external gearing wheel is made up of three
Все три диска сателлита зацепляются с одним центральным колесом 13 внутреннего зацепления, жестко посаженным в наружном элементе 2. Эксцентриковая втулка 3 связывает внутреннюю 1 и наружную 2 обоймы с помощью подшипников 4, 5, 6 и 7 в единый модуль и состоит из двух частей 3а и 36, связанных друг с другом шпильками 40. Резьба 41 на концах шпилек служит для крепления втулок к неподвижному корпусу. Как и в предыдущих конструкциях, с корпусом можно соединять как часть втулки 3а, так и обе части 3а и 3б. Шпильки проходят сквозь отверстия 42 в дисках 28, 29 и 30 составного сателлита, радиус отверстий 42 больше радиуса шпильки 40 на величину эксцентриситета ε. В отличие от стержней, соединяющих фланцы в передаче CYCLO, шпильки в своей средней части не несут существенной нагрузки по передаче момента вращения, так как не они, а эксцентриковая втулка удерживает диски сателлита от вращения. Реактивная нагрузка воспринимается подшипниками 4-6 между неподвижной эксцентриковой втулкой 3, обоймами 1 и 2 и элементами крепления втулки 3 к неподвижному корпусу.All three satellite disks mesh with one
Фиг.6 показывает конструкцию с составным сателлитом - колесом внутреннего зацепления. Диски составного сателлита в виде колец 43, 44, 45 с помощью подшипников 31, 32, 33 посажены в эксцентричных участках 46, 47 и 48 на внутренней поверхности наружной обоймы 2. Внутренняя часть колец 43, 44, 45 выполнена с зубчатыми венцами 49, 50, 51, образующими колеса внутреннего зацепления. Центры наружных посадочных окружностей каждого из колец (на фиг.6 обозначенные точками B1, В2, В3) смещены относительно геометрических центров (точки D1, D2, D3 соответственно) зубчатых венцов 49, 50, 51. В результате кольца 43, 44 и 45 составного сателлита имеют эксцентричную форму. Все три колеса зацепляются с одним центральным колесом внешнего зацепления 52, жестко посаженным на внутренней обойме 1. Все остальные детали конструкции аналогичны фиг.5 и имеют те же обозначения.6 shows a structure with a composite satellite — an internal gear wheel. The disks of the composite satellite in the form of
В передаче на фиг.7 эксцентриковая втулка 3 расположена между охватывающими друг друга обоймами 1 и 2 в их средней области. Обоймы 1 и 2 и эксцентриковая втулка 3 связаны в единый модуль парой подшипников 53. Составной сателлит состоит из двух дисков - колес внешнего зацепления 54 и 55, размещенных между обоймами 1 и 2 по обе стороны от эксцентриковой втулки 3. Стержни 56 для крепления втулки 3 к неподвижному корпусу внешнего механизма проходят сквозь отверстия 57, 58 в сателлитах 54, 55. Колеса 54 и 55 составного сателлита зацепляются с одинаковыми колесами внутреннего зацепления 59, 60, выполненными внутри обоймы 2 на ее концах. Колеса 54 и 55 посажены на эксцентриках 61 и 62, выполненных на внутренней обойме 1, с помощью подшипников 63. Эксцентрики 61 и 62 на фиг.7 имеют одинаковый эксцентриситет, направленный в одну сторону, а колеса 54 и 55 движутся синфазно. Передача неуравновешена по массе и ее работа сопровождается биениями и шумом. Возможно и противофазное выполнение эксцентриков, уменьшающее дисбаланс передачи, но приводящее к появлению опрокидывающего момента и нежелательным дополнительным нагрузкам на подшипники.In the transmission of FIG. 7, the
На следующих двух фигурах показаны различные виды монтажа заявляемой передачи: на фиг.8 в шкивоременном механизме в качестве шкива, а на фиг.9 в качестве угловой передачи. На фиг.8 отверстие 64 внутренней обоймы 1 выполнено коническим для посадки на вал 65 любого внешнего механизма. Наружная поверхность 66 обоймы 2 выполнена с канавками под клиновой ремень (на фиг.8 не показан) и выполняет функцию шкива. Эксцентриковые обоймы 3а и 3б винтами 67 крепятся к стойке 68. Внутренняя поверхность наружной обоймы 2 имеет два противофазных эксцентричных участка 69, 70, в которых через подшипники 71 и 72 посажены колеса внутреннего зацепления 73, 74, образующие составной сателлит. Центральное колесо внешнего зацепления 75 закреплено непосредственно на поверхности обоймы 1.The following two figures show various types of mounting of the claimed transmission: in Fig. 8 in a pulley-timing mechanism as a pulley, and in Fig. 9 as an angular transmission. In Fig.8, the
В передаче на фиг.9 наружная обойма 2 имеет на своей поверхности конический зубчатый венец 76, зацепляющийся с коническим колесом 77. Колесо 77 жестко связано с валом 78 внешнего механизма. Передаточный модуль выполнен по схеме фиг.6.In the transmission of FIG. 9, the
В двухступенчатой передаче на фиг.10 наружная обойма 2 является общим элементом для обеих ступеней передачи. При этом первая ступень образована внутренней обоймой 1, эксцентриковой втулкой 3а и наружной обоймой 2, посаженных друг на друга с помощью подшипников 22 и 23 со смещением осей ОО1 внутренней и CC1 наружной обойм. Вторая ступень передачи образована обоймой 2, эксцентриковой втулкой 36 и внутренней обоймой 79, связанными подшипниками 80 и 81 также со смещением осей. Один конец внутренней обоймы 1 выполнен с эксцентричным участком 9, на котором через подшипник 10 посажен сателлит - колесо внешнего зацепления 11. Центр В посадочного отверстия 12 колеса 11 смещен от центра D сателлита на расстояние Δ, равное смещению осей внутренней 1 и наружной 2 обойм. Центральное колесо 13 первой ступени передачи жестко связано с внутренней поверхностью 82 наружной обоймы 2. На другом участке этой поверхности выполнен эксцентрик 83 второй ступени передачи. Во второй ступени сателлитом является колесо 84 внутреннего зацепления, посаженное на эксцентрик 83 с помощью подшипников 85. Посадочная окружность с центром Е так же как и в первой ступени смещена относительно центра F колеса 84. Центральным колесом второй ступени является колесо 86 внешнего зацепления, жестко посаженное на внутренний элемент 79. Эксцентриковые втулки 3а и 3б имеют крепежные отверстия 87 и 88 для соединения каждой из них с корпусами внешних механизмов. Крепежные отверстия и соответственно винты крепления расположены по окружности втулок и имеют разные диаметры в соответствии с толщиной стенок эксцентриковой втулки. Это позволяет, не уменьшая прочности втулок, увеличить надежность их крепления к неподвижным корпусам внешних механизмов. Входным/выходным элементами являются внутренние обоймы 1 и 79 с отверстиями для посадки на валы внешних механизмов. Общая для обеих ступеней наружная обойма 2 является промежуточным элементом, выполняющим функцию выхода для одной ступени и функцию входа для другой.In the two-stage transmission of FIG. 10, the
В двухступенчатой передаче на фиг.11 общим для обеих ступеней элементом является внутренняя обойма 1, образующая с наружной обоймой 2, эксцентриковой втулкой За и подшипниками 22 и 23 передающий модуль первой ступени со смещением осей ОО1 и CC1 внутренней и наружной обойм. На эксцентричном участке 89 наружной обоймы 2 на подшипниках 90 посажен сателлит, являющийся колесом внутреннего зацепления 91. Центральное колесо 92 внешнего зацепления жестко посажено на внутренней обойме 1. Вторая ступень образована той же внутренней обоймой 1, на которой выполнен эксцентричный участок 93 с посаженным на нем на подшипниках 94 колесом внешнего зацепления 95. Центральным колесом второй ступени передачи является колесо 96, выполненное на внутренней поверхности наружной обоймы 97, охватывающей внутреннюю обойму 1, так же как и обойма 2 первой ступени. Обойма 97 посажена на общий центральный элемент 1 с помощью эксцентриковой втулки 36 и подшипников 98 и 99 также со смещением осей обойм 97 и 1. Элементы крепления эксцентриковых втулок За и 36 выполнены несколько иначе, чем в предыдущей конструкции. Втулки скреплены друг с другом шпильками 100, которые на концах имеют резьбу 101 для крепления к корпусу внешнего механизма. Шпильки 100 проходят сквозь отверстия 102 и 103 в сателлитах 91 и 95 первой и второй ступеней. Размеры отверстий 102 и 103 больше диаметров шпилек 100, так что при орбитальном движении сателлитов шпильки не касаются стенок отверстий. Шпильки удерживают от поворота обе части эксцентриковой втулки 3 и поэтому при их креплении к неподвижному корпусу с одного конца, как это показано на фигуре, должны выдерживать полную реактивную нагрузку. Если шпильки выполнить с резьбой на обоих концах, то нагрузка будет прикладываться только к элементам крепления, а средняя часть шпилек будет разгружена. Входом/выходом двухступенчатой передачи являются наружные обоймы 2 и 97, имеющие для этого элементы крепления - шлицы 15 и 19.In the two-stage transmission in FIG. 11, the common element for both stages is the
Фиг.12 и 13 иллюстрируют двухступенчатую передачу, ступени которой охватывают друг друга. Внутренняя обойма 1 и наружная обойма 2 посажены друг на друга с помощью двух эксцентриковых втулок За и 36 и двух пар подшипников 4, 5 и 6, 7 со смещением их осей ОО1 и CC1. Одна из частей втулки 3, а именно 3а, имеет крепежные отверстия 14, а наружная обойма 2 - отверстия 115 для крепления соответственно к корпусу и валу внешнего механизма. Внутри наружной обоймы 2 выполнен эксцентричный участок 104, в котором с помощью подшипников 105 посажено кольцо 106 с зубчатым венцом внутреннего зацепления 107, образующим сателлит первой ступени. Центр К посадочной окружности кольца 106 смещен относительно центра зубчатого венца 107 (точки М). Зубчатый венец 107 зацепляется с венцом внешнего зацепления 108 на кольце 109. Ось вращения DD1 венца 108 смещена относительно оси CC1 наружной обоймы 2, т.е. кольцо 109 является для первой ступени внутренней обоймой. Расстояние КМ равно смещению Δ1 осей DD1 и CC1 первой ступени. Внутренняя поверхность кольца 109 выполнена эксцентрично смещенной относительно его оси и является эксцентриком 110 второй ступени. На эксцентрике 110 через подшипник 111 посажено кольцо 112 с венцом внутреннего зацепления 113, являющееся сателлитом второй ступени. Центр N посадочного отверстия смещен от центра венца 113 - точки Р. Венец 113 зацепляется с центральным колесом внешнего зацепления 114 на внутренней обойме 1. Таким образом, кольцо 109 и внутренняя обойма 1 образуют вторую ступень передачи со смещенными на расстояние Δ2 осями DD1 и ОО1. Среднее кольцо 109 является общим для обеих ступеней передачи звеном. Одна его цилиндрическая поверхность служит центральным колесом зацепления 108 одной ступени, а другая - эксцентриком 110 второй ступени. Кольца 106, 109 и 112 базируются между обоймами 1 и 2 с помощью подшипников 105, 111 и зубчатых венцов 107, 108, 113 и 114 с образованием их опорного взаимодействия. В этой конструкции зубчатые зацепления обеих ступеней нагружены не только усилием для передачи момента вращения, но и дополнительными силами реакции.12 and 13 illustrate a two-stage transmission, the steps of which span one another. The
В передаче на фиг.14 зубчатые венцы разгружены от усилий реакции за счет того, что среднее кольцо 109 опирается на части эксцентриковой втулки 3а и 3б с помощью подшипников 116 и 117. В остальном передача отличается от предыдущей только тем, что эксцентричный участок 118 выполнен не на наружной обойме, а на внутренней обойме 1, и обе ступени передачи имеют обращенную конструкцию. То есть кольцо 112 посажено на эксцентрик 118, а его наружная боковая поверхность представляет собой зубчатый венец 119 внешнего зацепления. Соответственно среднее кольцо 109 имеет зубчатый венец 120 на внутренней боковой поверхности, а эксцентричный участок 121 - на внешней поверхности. Аналогично изменено местоположение элементов на кольце 106 и обойме 2. Соответственно точка Q обозначает центр посадочной окружности колеса 112, точка R - центр венца внешнего зацепления 119, ось DD1 является осью венца 120, точка S - центр посадочного отверстия кольца 106, точка Т - центр венца наружного зацепления на кольце 106. Оси ОО1 и CC1, как и на всех предыдущих фигурах, являются осями внутренней и внешней обойм 1 и 2. Расстояние между точками QR и TS равно расстояниям смещения осей Δ1 и Δ2. Эксцентриковая втулка 3а имеет два ряда крепежных отверстий 14, а наружная обойма выполнена с торцевыми шлицами 19 на противоположном торце модуля. Остальные обозначения соответствуют обозначениям на фиг.12 и 13.In the transmission of FIG. 14, the gear rims are unloaded from reaction forces due to the fact that the
В модуле на фиг.15 внутренняя и наружная обоймы 1 и 2 имеют общую ось ОО1. На концах обойм расположены две коаксиальные втулки 122а и 1226, с помощью подшипников 4-7 связывающие обоймы 1 и 2 в единый модуль. Между втулками расположены две пары колес внутреннего зацепления, образованные кольцами 106, 109 и 112. Среднее кольцо 109 установлено эксцентрично относительно втулок. Для этого на обращенных друг к другу торцах частей 122а и 122б втулки выполнены эксцентричные кольцевые канавки, в которых на подшипниках 116 и 117 установлено среднее кольцо 109. В результате одну ступень передачи составляют внутренняя обойма 1, кольцо - сателлит 112 и среднее кольцо 109, являющееся для этой ступени наружным элементом, ось вращения LL1 которого смещена относительно оси вращения ОО1 внутренней обоймы 1 за счет эксцентричности участка втулки 122 между средним кольцом 109 и внутренней обоймой 1. Совершенно аналогично образована вторая ступень передачи со смещением оси LL1 внутреннего элемента - среднего кольца 109 и оси ОО1 наружной обоймы 2. Поскольку смещение осей в каждой паре одинаково и противоположно по направлению, то результирующее смещение осей внутренней и наружной обойм 1 и 2 равно нулю, т.е. обоймы имеют одну ось вращения. Элементами крепления эксцентриковой втулки 122а к корпусу и наружной обоймы 2 к валу внешнего механизма являются отверстия 14 и шлицы 19.In the module of FIG. 15, the inner and
Двухступенчатая передача на фиг.16 и 17, как и предыдущая, имеет соосные внутреннюю и наружную обоймы 1 и 2. В средней области между обоймами расположены две эксцентриковых втулки 123 и 124, охватывающие друг друга. Втулки 123 и 124 повернуты друг относительно друга так, что их эксцентричность взаимно компенсируется, за счет чего оси внутренней и наружной обойм совпадают. Между втулками 123 и 124 на подшипниках 125 и 126 посажено среднее кольцо 109, являющееся внутренней обоймой для одной ступени передачи и наружной обоймой - для другой. Ось вращения LL1 кольца 109 смещена относительно оси ОО1. Цилиндрические поверхности на краях кольца 109 выполнены с зубчатыми венцами 128 и 129 и эксцентриками 130, 131 на наружной поверхности кольца. Зубчатые венцы 128 и 129 образуют центральное колесо одной из ступеней передачи, а на эксцентрики 130 и 131, через подшипники 132, 133 посажены кольца 134, 135 с зубчатыми венцами 136, 137, образующие составной сателлит второй ступени. На эксцентричных участках 138, 139 внутренней обоймы 1 свободно через подшипники 152 и 153 посажены кольца 140, 141 с зубчатыми венцами 142, 143, образующие составной сателлит первой ступени. Зубчатые венцы 144, 145 на обойме 2 являются центральным колесом второй ступени. На эксцентриковых втулках 123 и 124 предусмотрены штифты 146, 147 для соединения с корпусами внешних механизмов. Штифты 146 проходят сквозь отверстия 148 в кольцах 140 и 141, являющихся составным сателлитом первой ступени. Штифты 147 проходят сквозь отверстия 149 в кольцах 134 и 135. Подшипники 150 и 151 служат для посадки блока втулок 123, 124 между внутренней 1 и наружной 2 обоймами. Штифты 146 и 147 являются элементами крепления обеих эксцентриковых втулок к корпусам внешних механизмов.The two-stage transmission in FIGS. 16 and 17, like the previous one, has coaxial inner and
Любая из рассмотренных передач может работать в режиме редуктора (с понижением скорости) и в режиме мультипликатора (с повышением скорости). Для простоты рассмотрим работу заявляемых передач в режиме редуктора. В этом случае входным звеном является элемент с эксцентриком. В модуле на фиг.1 входным звеном является внутренняя обойма 1, посаженная на вал двигателя 16. При вращении обоймы 1 с эксцентриком 9 колесо внешнего зацепления 11 будет совершать обкатное планетарное движение вокруг оси CC1, точно такое же, как если бы оно было посажено на эксцентрик своим геометрическим центром. Планетарное движение колеса 11 за счет его зацепления с колесом внутреннего зацепления вызывает стремление колеса 11 повернуться вокруг собственной оси, проходящей через центр - точку D на фиг.1. Поскольку колесо 11 посажено на эксцентрик хотя и свободно (через подшипники 10), но посадочное отверстие 12 смещено от геометрического центра колеса, то поворот колеса 11 вокруг собственной оси возможен только вместе с планетарным движением входной обоймы 1. Поскольку обойма 1 с помощью подшипников посажена во втулке 3, жестко связанной с корпусом двигателя 16, то вращения колеса 11 происходить не будет. Реактивный момент к корпусу будет передаваться через подшипники 4-7 и элементы крепления 14. В результате зацепления колес будет происходить поворот вокруг оси CC1 колеса 13 и связанной с ним наружной обоймы 2. Один полный оборот входного вала соответствует повороту колеса 13 на один зуб. Передаточное отношение между валом 1 и ведомым колесом 13 равно u=z13/(z13-z11), где z13 и z11 - число зубьев или число периодов дорожки качения колес 13 и 11.Any of the considered gears can work in the gearbox mode (with a decrease in speed) and in the multiplier mode (with a speed increase). For simplicity, we consider the operation of the inventive gears in gear mode. In this case, the input element is an eccentric element. In the module in figure 1, the input link is the
Работа эксцентриковых передач на фиг.2 и 4 принципиально ничем не отличается от вышеописанной, механизмы отличаются только типом зацепления колес. Передача на фиг.4 отличается еще и тем, что эксцентричный участок 24 выполнен на внутренней поверхности наружной обоймы 2, и при использовании модуля в качестве редуктора обойма 2 будет входом передачи. Соответственно выходом служит внутренний диск 21. Это отличие накладывает ограничение на использование такого механизма в высокоскоростных приводах, так как с увеличением диаметра входного элемента увеличивается его линейная скорость.The operation of the eccentric gears in figure 2 and 4 is basically no different from the above, the mechanisms differ only in the type of gearing of the wheels. The transmission in FIG. 4 is also characterized in that the
В передачах с составным сателлитом на фиг.5-8 вращение элемента с эксцентриком (на фиг.5 и 7 это внутренний элемент 1, а на фиг.6 и 9 - это наружная обойма 2) преобразуется в планетарное движение нескольких колес, синфазное или сдвинутое по фазе. Использование составного сателлита позволяет увеличить несущую способность передачи, т. к. мощность передается по нескольким потокам. Кроме того, сдвинутые по фазе эксцентрики улучшают балансировку передачи.In gears with a composite satellite in FIGS. 5-8, the rotation of the element with an eccentric (in FIGS. 5 and 7 is the
Рассмотрим работу двухступенчатых передач с последовательным расположением ступеней вдоль оси на фиг.10 и 11. При использовании этих механизмов в качестве редуктора входным элементом будет служить обойма с эксцентричным участком на ее поверхности. На фиг.10 это может быть внутренняя обойма 1 или наружная обойма 2. В первом случае первая ступень передачи будет образована колесами 11 и 13, а во втором случае - колесом 84 и зубчатым венцом 86 на внутренней обойме 79. Каждая из ступеней работает так, как это было описано выше. Передаточное отношение модуля равно произведению передаточных отношений ступеней.Consider the work of two-stage gears with a sequential arrangement of steps along the axis in FIGS. 10 and 11. When using these mechanisms as a reducer, the input element will be a clip with an eccentric section on its surface. 10, this may be an
В двухступенчатом модуле с охватывающими друг друга ступенями на фиг.12 и 13 входным звеном в понижающей передаче будет наружная обойма 2 с эксцентриком 104. При вращении обоймы 2 сателлит - кольцо 106 с зубчатым венцом внутреннего зацепления 107 будет совершать планетарное движение относительно оси CC1. Точка М - центр зубчатого венца 107, который выполнен со смещением относительно центра К посадочной окружности сателлита 106 в подшипнике 105. Смещение центров будет препятствовать вращению зубчатого колеса 107 вокруг собственной оси, проходящей через точку М. Благодаря зацеплению венцов 107 и 108 поворот вокруг собственной оси DD1 будет совершать кольцо 109 с зубчатым венцом 108 наружного зацепления, являющееся центральным колесом первой ступени передачи и одновременно входным звеном второй ступени. Для этого в кольце 109 выполнено эксцентрично смещенное отверстие 110 с центром в точке N, образующее эксцентричный участок, в котором через подшипник 111 посажено кольцо 112 с зубчатым венцом 113, являющееся сателлитом второй ступени. Поворот кольца 109 вокруг оси DD1 вызовет планетарное движение кольца 112. В зацеплении венцов 113 и 114 вращение венца 113 предотвращено смещением оси вращения зубчатого венца 113 и посадочного отверстия колеса 112 в подшипнике 11 (на фиг. оси отмечены точками N и Р соответственно). Таким образом в зацеплении 113-114 будет вращаться зубчатый венец 114, жестко связанный с внутренней обоймой 1. Общее смещение осей CC1, DD1 и OO1 обеспечивается эксцентриковыми втулками 3а и 3b, задающими смещение между точками Р и К, и опорой зубчатых венцов в зацеплениях 107-108 и 113-114 друг на друга. Опорное взаимодействие зубчатых венцов задает смещение точки М от оси DD1 и точки Р относительно точки N. В передаче обе ступени в качестве сателлита имеют колеса внутреннего зацепления.In the two-stage module with the steps enclosing each other in Figs. 12 and 13, the input link in the reduction gear will be the
В двухступенчатой передаче на фиг.14 сателлитами обеих ступеней являются колеса внешнего зацепления, образованные кольцом 112 с зубчатым венцом 119 и кольцом 106. Соответственно входным звеном является внутренняя обойма 1 с эксцентриком 118. В остальном работа этой передачи абсолютна аналогична предыдущей, за исключением того, что в ней зубчатые зацепления разгружены от опорного взаимодействия, обеспечивающего смещение осей в каждой ступени. Эту функцию выполняют подшипники 116, на которых в эксцентриковых втулках 3а и 3b посажено среднее кольцо 109. В рассмотренных двухступенчатых передачах с охватывающими друг друга ступенями оси в каждой ступени сдвинуты в одну сторону, увеличивая общее смещение внутренней и наружной обойм и эксцентричность втулки.In the two-stage transmission of FIG. 14, the gears of both stages are external gear wheels formed by a
У двух следующих конструкций двухступенчатых передач смещение осей в каждой ступени направлено в противоположную сторону и взаимно компенсирует друг друга. В результате суммарное смещение внутренней 1 и наружной обоймы 2 равно нулю, то есть обоймы коаксиальны друг другу. В обеих конструкциях входным звеном является внутренняя обойма 1, выходным - наружная обойма 2. Работа этих передач практически не отличается от передачи на фиг.14. Точно так же реактивный момент в передаче на фиг.15 отбирается эксцентричными участками втулки 122а между внутренней обоймой 1, средним кольцом 109 и наружной обоймой 2 через подшипники 4, 116 и 5. Втулка 122а с помощью крепежных отверстий 14 крепится к неподвижному корпусу. В передаче на фиг.16 в каждой ступени использован составной сателлит из двух колец 140-141 и 134-135. Реактивный момент отбирается двумя охватывающими друг друга эксцентричными втулками 123 и 124, имеющими возможность крепления к неподвижному корпусу двумя комплектами шпилек 146 и 147. Эксцентриситеты втулок 123 и 124 одинаковы и направлены в противоположные стороны, в результате чего общее смещение осей обойм 1 и 2 равно нулю. Передаточное отношение и определяется так же, как произведение передаточных отношений ступеней, и равно u=u1x u2, где u1=z128/(z128-z142), a u2=z144/(z144-z136).In the following two designs of two-stage gears, the displacement of the axes in each stage is directed in the opposite direction and mutually compensates each other. As a result, the total displacement of the inner 1 and
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая передача может монтироваться с любыми стандартными внешними механизмами без их изменения. Кроме того, изобретение значительно расширяет число возможных конструктивных вариантов, что позволяет использовать передачу в гораздо более широких областях техники, выбирая вариант, наиболее полно удовлетворяющий эксплуатационным, техническим и экономическим требованиям потребителя.Thus, in comparison with the prototype, the proposed transmission can be mounted with any standard external mechanisms without changing them. In addition, the invention significantly expands the number of possible structural options, which allows the use of transmission in much wider areas of technology, choosing the option that most fully meets the operational, technical and economic requirements of the consumer.
По техническим характеристикам и конструкции предложенная передача сравнима с модулями "CYCLO", ПЦР или "TWIN SPIN", однако она значительно проще них за счет ликвидации механизма приведения вращения сателлита к оси передачи и всех, связанных с этим механизмом проблем. Двухступенчатые варианты, реализуемые в едином конструктивном модуле, имеют при высоком передаточном отношении значительно меньшие габариты.According to the technical characteristics and design, the proposed transmission is comparable with the CYCLO, PCR, or TWIN SPIN modules, however, it is much simpler than them due to the elimination of the mechanism of bringing the satellite rotation to the transmission axis and all the problems associated with this mechanism. Two-stage options, implemented in a single structural module, with a high gear ratio, are significantly smaller.
По сравнению же с планетарными передачами внутреннего зацепления, выполненными по схеме Давида, в которых используется двухвенцовый сателлит, а одно из центральных колес связано с корпусом, предлагаемая двухступенчатая передача при тех же габаритах и массе имеет значительно более высокое передаточное отношение.Compared with the planetary gears of internal gearing, made according to the David scheme, in which a two-gear satellite is used, and one of the central wheels is connected to the housing, the proposed two-stage gear with the same dimensions and weight has a significantly higher gear ratio.
Claims (21)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103677/11A RU2313016C2 (en) | 2005-02-11 | 2005-02-11 | Eccentric planetary internal gearing |
PCT/RU2006/000033 WO2006085793A1 (en) | 2005-02-11 | 2006-02-01 | Internal eccentric planetary gear |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103677/11A RU2313016C2 (en) | 2005-02-11 | 2005-02-11 | Eccentric planetary internal gearing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005103677A RU2005103677A (en) | 2006-07-20 |
RU2313016C2 true RU2313016C2 (en) | 2007-12-20 |
Family
ID=36793292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005103677/11A RU2313016C2 (en) | 2005-02-11 | 2005-02-11 | Eccentric planetary internal gearing |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2313016C2 (en) |
WO (1) | WO2006085793A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568149C2 (en) * | 2010-05-27 | 2015-11-10 | Марио МАРКАНТОНИНИ | Balanced design mechanical speed variator with eccentric dynamic masses |
RU2725323C1 (en) * | 2019-09-25 | 2020-07-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Cycloidal gear reducer |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU460388A1 (en) * | 1973-01-05 | 1975-02-15 | Integrated planetary gears | |
US4282777A (en) * | 1979-01-02 | 1981-08-11 | Compudrive Corporation | Pancake planetary drive |
CN1234478A (en) * | 1998-05-05 | 1999-11-10 | 田国英 | Cycloid pinwheel speed-reducer without output mechanism |
RU2156900C1 (en) * | 1999-04-19 | 2000-09-27 | Новичков Александр Анатольевич | Planetary reduction gear |
-
2005
- 2005-02-11 RU RU2005103677/11A patent/RU2313016C2/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-02-01 WO PCT/RU2006/000033 patent/WO2006085793A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568149C2 (en) * | 2010-05-27 | 2015-11-10 | Марио МАРКАНТОНИНИ | Balanced design mechanical speed variator with eccentric dynamic masses |
RU2725323C1 (en) * | 2019-09-25 | 2020-07-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Cycloidal gear reducer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006085793A1 (en) | 2006-08-17 |
RU2005103677A (en) | 2006-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR920000037B1 (en) | Gearing machanism | |
JP4590299B2 (en) | Carrier support structure for planetary gear reducer | |
US8517878B2 (en) | Planetary gear mechanism | |
US5295925A (en) | Planetary gear transmission | |
US5697868A (en) | Planetary speed reduction gear | |
JP5156961B2 (en) | Reduction gear | |
JP5828321B2 (en) | Transmission gear unit | |
KR20010012454A (en) | Planetary gear | |
JPH08512383A (en) | Cylindrical gear transmission | |
RU2506477C1 (en) | Planetary cycloidal reduction gear with preliminary stage | |
CN107150353B (en) | Joint driving structure of manipulator | |
RU2313016C2 (en) | Eccentric planetary internal gearing | |
WO1998036189A1 (en) | Compound oscillatory roller transmission | |
JPH086785B2 (en) | Planetary gear | |
JPH04282047A (en) | Trochoid-system tooth profile internal-external contact type composite planetary gear structure | |
RU2733447C1 (en) | Two-stage cycloidal reducer | |
RU2338103C1 (en) | Eccentric cycloid reduction gear with preliminary stage | |
WO2000063588A1 (en) | Reduction gearbox | |
WO2020031891A1 (en) | Planetary gear device | |
RU2327069C1 (en) | Planetary-lantern reduction gear | |
RU2313707C2 (en) | Planetary-cog reduction gear | |
CN221921839U (en) | Conjugate gear reducer | |
RU2782006C1 (en) | Planetary gear with prestage | |
RU2171526C1 (en) | Geared motor | |
CN201190765Y (en) | Planet speed reducer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090212 |