RU2578797C2 - Design of infinitely variable unit with master link drive via levers and variable point of external rotation forces application - Google Patents

Design of infinitely variable unit with master link drive via levers and variable point of external rotation forces application Download PDF

Info

Publication number
RU2578797C2
RU2578797C2 RU2013151142/11A RU2013151142A RU2578797C2 RU 2578797 C2 RU2578797 C2 RU 2578797C2 RU 2013151142/11 A RU2013151142/11 A RU 2013151142/11A RU 2013151142 A RU2013151142 A RU 2013151142A RU 2578797 C2 RU2578797 C2 RU 2578797C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drive
gear
driven
link
variator
Prior art date
Application number
RU2013151142/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013151142A (en
Inventor
Михаил Петрович Фролов
Original Assignee
Михаил Петрович Фролов
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 Михаил Петрович Фролов filed Critical Михаил Петрович Фролов
Priority to RU2013151142/11A priority Critical patent/RU2578797C2/en
Publication of RU2013151142A publication Critical patent/RU2013151142A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2578797C2 publication Critical patent/RU2578797C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: infinitely variable unit comprises master and slave links. The master link can contain a pinion, a sprocket or a wheel with drive levers rigidly connected across their rotation axis. The drive levers move the sliders that transmit the torque via a variable radius. Upon the displacement of the controlled slider the driven sliders move. The suggested diagram of the infinitely variable unit drive ensures the use of the cylindrical or a bevel gear drive, as well as a flexible drive - chain, belt or friction one.
EFFECT: simplified design.
8 cl, 7 dwg

Description

Устройство бесступенчатого вариатора с приводом ведущего звена через рычаги и изменяемую точку приложения внешних сил вращенияThe device of a stepless variator with a drive of the leading link through levers and a variable point of application of external rotation forces

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к устройствам для бесступенчатого регулирования передаточных отношений при передаче вращательного движения от одного тела к другому. Устройство, передающее вращение с одного вала-ведущего, на другой - ведомый называется передачей. Оно может быть использовано, например, в области транспортных средств, машиностроения, а также в приборостроении и др.The invention relates to devices for stepless regulation of gear ratios when transmitting rotational motion from one body to another. A device that transmits rotation from one master shaft to another, the slave, is called transmission. It can be used, for example, in the field of vehicles, engineering, as well as in instrumentation, etc.

Уровень техникиState of the art

Известен фрикционный вариатор в изобретении SU 1516687 А1 (Черняев Б.Н., 23.10.1989 г.), содержащий корпус, ведущий и ведомый соосные валы. На ведущем валу закреплено водило. На шлицевом ведомом валу перемещается центральное колесо с внутренней конусной поверхностью, которое может смещаться вдоль оси ведомого вала. Между ведущим и ведомом соосными валами размещена наклонная ось, которая в середине разделена на две части и опирается на сферические шарниры. На ведущем валу конец наклонной оси подпружинивается и прижимается к водилу.Known friction variator in the invention SU 1516687 A1 (Chernyaev B.N., 10.23.1989), comprising a housing, a drive and a driven coaxial shafts. A carrier has been fixed to the drive shaft. On the spline driven shaft, the central wheel moves with an inner conical surface, which can be displaced along the axis of the driven shaft. Between the master and the driven coaxial shafts there is an inclined axis, which in the middle is divided into two parts and rests on spherical joints. On the drive shaft, the end of the inclined axis is spring-loaded and pressed against the carrier.

На ведомом валу второй конец наклонной оси за счет ее подпруживания на ведущем валу передает вращающий момент в точке контакта конусной поверхности центрального колеса за счет сил трения.On the driven shaft, the second end of the inclined axis, due to its loading on the drive shaft, transmits torque to the contact point of the conical surface of the central wheel due to friction forces.

Изменение передаточного отношения вариатора достигается за счет осевого смещения внутренней конусной поверхности центрального колеса, что приводит к изменению радиуса вращения ведомого вала. Этот вариатор выбран в качестве прототипа предложенного технического решения.The change in the gear ratio of the variator is achieved due to the axial displacement of the inner conical surface of the central wheel, which leads to a change in the radius of rotation of the driven shaft. This variator is selected as a prototype of the proposed technical solution.

Первый недостаток этого устройства заключается в том, что оно обеспечивает один вид привода - фрикционный. Применение фрикционных передач ограничивается средними и малыми мощностями, так как при больших моментах соответственно возрастают усилия прижатия и передачи получают значительные габариты.The first disadvantage of this device is that it provides one type of drive - friction. The use of friction gears is limited to medium and low powers, since at high moments, the pressing forces increase accordingly and the gears get significant dimensions.

Второй недостаток этого устройства заключается в том, что крутящий момент передается с ведущего вала на ведомый через одну наклонную шарнирную ось, что уменьшает передаваемую мощность.The second disadvantage of this device is that the torque is transmitted from the drive shaft to the driven shaft through one inclined articulated axis, which reduces the transmitted power.

Еще один недостаток связан с тем, что внутри наклонной поверхности изменение радиуса привода ограничено и это снижает диапазон регулирования передаточного отношения.Another disadvantage is that inside the inclined surface the change in the radius of the drive is limited and this reduces the range of regulation of the gear ratio.

В технике передача осуществляется в основном механическим способом через ряд соприкасающихся подвижных деталей. Как правило, скорости двигателя и рабочего органа не равны между собой. Согласование этих скоростей осуществляется при помощи передаточных механизмов с преобразованием скоростей и нагрузки.In technology, transmission is carried out mainly mechanically through a series of contacting moving parts. As a rule, the speed of the engine and the working body are not equal to each other. The coordination of these speeds is carried out using gears with the conversion of speeds and loads.

Все механические передачи делятся на две группы: - передачи зацеплением (зубчатые - цилиндрические; конические; червячные; цепные и др.); а также передачи трением (фрикционные и ременные).All mechanical gears are divided into two groups: - gearing gearing (gear - cylindrical; bevel; worm; chain, etc.); as well as friction gears (friction and belt).

К разновидностям цилиндрических передач относятся: планетарные, волновые, реечные и винтовые.The types of cylindrical gears include: planetary, wave, rack and pinion.

Регулирование скорости может быть дискретным (ступенчатым) - в этом случае редуктор называют коробкой передач или коробкой скоростей, а также бесступенчатым (плавным) - такой механизм называют вариатором. В передаче скорости вращения ведомого и ведущего валов обычно различны, поэтому отношение этих скоростей называется передаточным отношением - i.Speed control can be discrete (step) - in this case, the gearbox is called a gearbox or gearbox, as well as stepless (smooth) - such a mechanism is called a variator. In the transmission, the rotational speeds of the driven and driving shafts are usually different, therefore the ratio of these speeds is called the gear ratio - i.

Частоты вращения выходного вала в коробках передач скоростей получают путем введения в зацепление различных пар зубчатых колес.The rotational speeds of the output shaft in the speed gearboxes are obtained by introducing into gearing various pairs of gears.

Простейший зубчатый механизм состоит из двух зубчатых колес, ведущее колесо называют шестерней, ведомое - просто колесом.The simplest gear mechanism consists of two gears, the drive wheel is called a gear, the driven one is simply a wheel.

Бесступенчатая передача (вариатор) - механизм, позволяющий плавно изменять передаточное отношение скоростей вращения n1 и n2 на его ведомом и ведущих валах.Stepless transmission (variator) - a mechanism that allows you to smoothly change the gear ratio of the rotational speeds n 1 and n 2 on its driven and drive shafts.

Механические бесступенчатые передачи основаны в большинстве на применении фрикционных передач или передач с гибкой связью: в них различные значения передаточных отношений i=n1/n2 достигаются за счет плавного изменения соотношения радиусов в контакте ведущего и ведомого звеньев, т.е. i 1.2 = ω 1 ω 2 = ± R 2 R 1

Figure 00000001
, гдеThe continuously variable mechanical gears are mainly based on the use of friction gears or gears with flexible coupling: in them different values of the gear ratios i = n 1 / n 2 are achieved due to a smooth change in the ratio of the radii in the contact of the driving and driven links, i.e. i 1.2 = ω one ω 2 = ± R 2 R one
Figure 00000001
where

ω1 - угловая скорость ведущего звена;ω 1 - the angular velocity of the leading link;

ω2 - угловая скорость ведомого звена;ω 2 - the angular velocity of the driven link;

R1 - радиус ведущего звена;R 1 is the radius of the leading link;

R2 - радиус ведомого звена.R 2 is the radius of the driven link.

Передаточное отношение фрикционной передачи равно отношению диаметра ведомого колеса к диаметру ведущего колеса. Скорости точек в месте соприкосновения (контакта) диска за счет трения колес при отсутствии проскальзывания будут одинаковы.The gear ratio of the friction gear is equal to the ratio of the diameter of the driven wheel to the diameter of the drive wheel. The speeds of the points in the place of contact (contact) of the disk due to friction of the wheels in the absence of slippage will be the same.

Известно, что зубчатые механизмы - наиболее многочисленный вид механизмов передачи вращения благодаря постоянству передаточного отношения, контактности, долговечности и большой надежности, способности передавать большие мощности. It is known that gear mechanisms are the most numerous type of rotation transmission mechanisms due to the constant gear ratio, contact, durability and high reliability, the ability to transmit large powers.

Поэтому перспективной можно считать только бесступенчатую зубчатую передачу или гибкую передачу.Therefore, only a continuously variable gear transmission or a flexible transmission can be considered promising.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Технический результат изобретения заключается в повышении КПД передачи, расширении диапазона регулирования передаточных отношений и возможности использовать универсальный привод ведущего и ведомых валов в виде отдельных, самостоятельных передач: зубной, цепной, ременной или фрикционной с двумя ступенями передаточных отношений.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the transmission, expand the range of regulation of gear ratios and the ability to use a universal drive of the drive and driven shafts in the form of separate, independent gears: tooth, chain, belt or friction with two gear ratios.

В соответствии с названием изобретения «Устройство бесступенчатого вариатора с приводом ведущего звена через рычаги и изменяемую точку приложения внешних сил вращения» принятое техническое решение основано на взаимодействии двух отдельных соосных звеньев.In accordance with the title of the invention, “The device of a stepless variator with a drive of the drive link through the levers and a variable point of application of external rotation forces”, the adopted technical solution is based on the interaction of two separate coaxial links.

Первое звено в составе ведущего щлицевого вала, шлицевой муфты с шарнирными стержнями и ползунами на конце изменяют точку приложения внешних сил вращения. Это происходит в связи с тем, что при смещении щлицевой муфты вдоль шлицевого вала шарнирные стержни изменяют радиус вращения ползунов, т.е. ползуны могут приближаться к оси вала или удаляться от него.The first link in the drive splined shaft, spline coupling with hinged rods and sliders at the end change the point of application of external rotation forces. This is due to the fact that when the slotted coupling is displaced along the spline shaft, the hinge rods change the radius of rotation of the sliders, i.e. the sliders can approach or move away from the shaft axis.

Второе звено в изобретении состоит из шестерни (вариант),диска (рычагов) с направляющими для ползунов первого звена, жестко закрепленных на валу и имеющих самостоятельную опору. Здесь диаметр шестерни (колеса) меньше диаметра диска (рычагов). Поэтому, схематически можно представить шестерню, как рычаг с постоянным плечом (радиусом вращения), а приводной диск, как другой рычаг, вдоль которого изменяется точка приложения внешних сил вращения. В этом случае получаем составной рычаг, у которого одно плечо постоянное равно радиусу шестерни (колеса), а другое с переменным радиусом вращения, т.е. ближе к оси или дальше от оси вала. The second link in the invention consists of a gear (option), a disk (levers) with guides for the sliders of the first link, rigidly fixed to the shaft and having independent support. Here, the diameter of the gear (wheel) is less than the diameter of the disk (levers). Therefore, it is possible to schematically present a gear as a lever with a constant shoulder (radius of rotation), and a drive disk as another lever along which the point of application of external rotation forces changes. In this case, we obtain a composite lever, in which one shoulder is constant equal to the radius of the gear (wheel), and the other with a variable radius of rotation, i.e. closer to the axis or further from the axis of the shaft.

Переменный вращающий момент от ведущего звена вращения передается на ведомые тела вращения разного диаметра. Здесь вторая ступень образования передаточных отношений на параллельных валах ведущего и ведомых колес. На параллельных валах можно устанавливать различные виды передач: зубчатую, цепную, ременную или фрикционную.Alternating torque from the leading link of rotation is transmitted to the driven bodies of rotation of different diameters. Here the second stage of the formation of gear ratios on the parallel shafts of the drive and driven wheels. Various types of gears can be installed on parallel shafts: gear, chain, belt or friction.

В предложенном вариаторе, бесступенчатое регулирование передаточных отношений достигается двумя способами. Первый способ - за счет получения на вращающем звене в виде диска с направляющими для ползунов с шарнирными стержнями, шестернями (колеса) на валу, т.е. создание неравноплечего рычага с общей осью вращения, где одно плечо постоянное, равное радиусу ведущего тела вращения, а другое переменное - равное радиусу диска (рычага). В связи с тем, что привод ведущего звена организован через изменяемую (подвижную) точку приложения внешних сил вращения, поэтому получаем переменное передаточное отношение. Оно объясняется законом Архимеда, который определяет, что: "Отношение перемещений двух концов рычага, к которым приложены силы, всегда обратно отношению сил, приложенных к этим концам".In the proposed variator, stepless regulation of gear ratios is achieved in two ways. The first method is through obtaining on a rotating link in the form of a disk with guides for sliders with hinged rods, gears (wheels) on the shaft, i.e. creating an unequal lever with a common axis of rotation, where one shoulder is constant, equal to the radius of the leading body of rotation, and the other variable is equal to the radius of the disk (lever). Due to the fact that the drive of the driving link is organized through a variable (movable) point of application of external rotation forces, we therefore obtain a variable gear ratio. It is explained by the law of Archimedes, which determines that: "The ratio of the displacements of the two ends of the lever to which the forces are applied is always inverse to the ratio of the forces applied to these ends."

Например, при вращении двойного блока (фиг. 3 Схема ворота) концы веревок, навитых на скрепленные между собой (общая ось) блоки радиусов r1 и r2 переместятся на расстояния S1 и S2 пропорциональные этим радиусам: S 1 S 2 = r 1 r 2

Figure 00000002
. Значит, для того чтобы "золотое правило" было справедливо для двойного блока, должно быть выполнено условие: F 1 F 2 = r 2 r 1
Figure 00000003
. Тогда силы F1 и F2 уравновесятся и, значит, блок должен либо покоиться, либо двигаться равномерно.For example, during the rotation of the double block (Fig. 3 Scheme of the gate), the ends of the ropes wound on fastened together (common axis) blocks of radii r 1 and r 2 will move to distances S 1 and S 2 proportional to these radii: S one S 2 = r one r 2
Figure 00000002
. So, in order for the “golden rule” to be true for a double block, the condition must be met: F one F 2 = r 2 r one
Figure 00000003
. Then the forces F 1 and F 2 will be balanced and, therefore, the block must either rest or move uniformly.

В предложенном вариаторе можно представить ведущее звено, в составе диска (рычагов), как аналог двойного блока. Здесь постоянное плечо - радиус ведущего звена, а переменное плечо - радиус диска (рычагов), т.е. точка приложения внешних сил вращения. Разница в том, что в двойном блоке оба радиуса постоянны, поэтому и их передаточное отношение постоянное.In the proposed variator, you can imagine the leading link, as part of the disk (levers), as an analogue of a double block. Here, the constant shoulder is the radius of the leading link, and the variable shoulder is the radius of the disk (levers), i.e. point of application of external rotation forces. The difference is that in the double block both radii are constant, therefore their gear ratio is constant.

В вариаторе отношение постоянного радиуса - ведущего тела вращения к переменному радиусу на диске образует переменное передаточное отношение на ведущем звене, т.е. переменное на конце ведущего тела вращения.In the variator, the ratio of the constant radius - the leading body of rotation to the variable radius on the disk forms a variable gear ratio on the drive link, i.e. a variable at the end of the leading body of rotation.

Второй способ - за счет передачи переменной окружной скорости ведущего тела вращения на ведомое тело вращения другого диаметра. Здесь взаимодействие равноплечих рычагов вращающихся тел, но разного диаметра также образуют передаточное отношение.The second method is due to the transfer of the variable peripheral speed of the leading body of rotation to the driven body of rotation of a different diameter. Here, the interaction of equal arms of rotating bodies, but of different diameters also form a gear ratio.

В предложенном вариаторе общее передаточное отношение двух ступеней будет равно их произведению.In the proposed variator, the overall gear ratio of the two stages will be equal to their product.

В технике рычаг является элементом многих современных устройств: в ножницах, блоках, зубчатых колесах, в приводе переднего колеса велосипеда и многих других.In technology, the lever is an element of many modern devices: in scissors, blocks, gears, in the front wheel drive of a bicycle and many others.

Пара колес внешнего зацепления, соприкасающихся в точке Р, вращаются в противоположных направлениях с угловыми скоростями ω1 и ω2, обратно пропорциональными радиусами r1 и r2 и числам зубьев Z1 и Z2: ω 1 ω 2 = r 2 r 1 = Z 2 Z 1

Figure 00000004
. В связи с тем, что пара вращающихся тел имеет постоянные радиусы, поэтому передаточное отношение пары остается постоянным.A pair of external gear wheels in contact at point P rotate in opposite directions with angular velocities ω 1 and ω 2 inversely proportional to the radii r 1 and r 2 and the number of teeth Z 1 and Z 2 : ω one ω 2 = r 2 r one = Z 2 Z one
Figure 00000004
. Due to the fact that the pair of rotating bodies has constant radii, therefore the gear ratio of the pair remains constant.

Техническая идея вариатора основана на использовании законов рычага, свойства которого математически обосновал Архимед.The technical idea of the variator is based on the use of the laws of leverage, the properties of which were mathematically substantiated by Archimedes.

Закон Архимеда (фиг. 2) о равновесии рычага показывает, что сила, действующая на левое (короткое) плечо рычага F2, в n раз больше силы F1, действующей на правое плечо (длинное).Archimedes' law (Fig. 2) on the balance of the lever shows that the force acting on the left (short) shoulder of the lever F 2 is n times greater than the force F 1 acting on the right shoulder (long).

Путь S2, пройденный точкой приложения силы F2, будет в n раз больше пути S1, пройденного точкой приложения силы F1. Здесь отношение перемещений двух концов рычага, к которым приложены силы, всегда обратно отношению сил, приложенных к этим концам. Отношение записывается: S 1 S 2 = F 2 F 1 = r 2 r 1

Figure 00000005
.The path S 2 traveled by the point of application of force F 2 will be n times greater than the path S 1 traveled by the point of application of force F 1 . Here, the ratio of the displacements of the two ends of the lever to which the forces are applied is always inverse to the ratio of the forces applied to these ends. The relationship is recorded: S one S 2 = F 2 F one = r 2 r one
Figure 00000005
.

Здесь возникает передаточное отношение на рычаге.This creates a gear ratio on the lever.

Есть несколько определений передаточного отношения. Например, передаточное отношение скорости одного звена механизма к скорости другого звена, если специально не оговорено, то - скорости входного звена к скорости выходного звена. Обозначают как i 12 = v 1 v 2

Figure 00000006
или i 12 = ω 1 ω 2
Figure 00000007
; i 21 = ω 2 ω 1
Figure 00000008
,There are several definitions of gear ratio. For example, the gear ratio of the speed of one link of a mechanism to the speed of another link, unless specifically stated otherwise, is the speed of the input link to the speed of the output link. Designate as i 12 = v one v 2
Figure 00000006
or i 12 = ω one ω 2
Figure 00000007
; i 21 = ω 2 ω one
Figure 00000008
,

где: v - линейные (окружные скорости);where: v - linear (peripheral speeds);

ω - угловые скорости звеньев с соответствующими этим звеньям индексами, в которых:ω are the angular velocities of the links with indices corresponding to these links, in which:

1 - входное звено, 2 - выходное звено.1 - input link, 2 - output link.

Различают передаточное число зубчатой передачи, как отношение числа зубьев большого колеса Z2 к числу зубьев меньшего колеса (шестерни): u = Z 2 Z 1

Figure 00000009
Distinguish gear ratio of the gear, as the ratio of the number of teeth of a large wheel Z 2 to the number of teeth of a smaller wheel (gear): u = Z 2 Z one
Figure 00000009

Различают еще вариант передаточного отношения, как отношение силы (для поступательно движущихся звеньев) или вращательного момента на выходном звене механизма соответственно к силе или моменту на выходном звене механизма, взятое с обратном знаком: i = F 2 F 1 = T 2 T 1 = i η

Figure 00000010
;Another variant of the gear ratio is distinguished, as the ratio of force (for progressively moving links) or rotational moment at the output link of the mechanism, respectively, to the force or moment at the output link of the mechanism, taken with the opposite sign: i = F 2 F one = - T 2 T one = i η
Figure 00000010
;

где: F1 и F2, T1 и Т2 - силы и моменты соответственно на входном (1) и выходном (2) звеньях; i - передаточное отношение - отношение скорости входного звена к скорости выходного звена; η - КПД механизма. На рычаге, как на теле вращения можно получать переменное передаточное отношение. Это связано с тем, что передаточное отношение зависит от точки приложения силы. where: F 1 and F 2 , T 1 and T 2 - forces and moments, respectively, at the input (1) and output (2) links; i - gear ratio - the ratio of the speed of the input link to the speed of the output link; η is the efficiency of the mechanism. On the lever, as on the body of rotation, you can get a variable gear ratio. This is due to the fact that the gear ratio depends on the point of application of force.

Рассмотрим случаи:Consider the cases:

а) рычаг равноплечийa) leverage

В этом случае оба конца рычага совершают равные пути и их отношение равно единице, поэтому и скорости линейные на концах равны.In this case, both ends of the lever make equal paths and their ratio is equal to unity, therefore linear speeds at the ends are equal.

б) рычаг неравноплечийb) the lever of unequal shoulders

В этом случае длинный конец рычага совершает длинный путь, а короткий конец рычага меньший путь, поэтому отношение плеч не равно единице (больше или меньше единицы).In this case, the long end of the lever makes a long way, and the short end of the lever has a smaller path, so the ratio of the shoulders is not equal to one (more or less than one).

На практике неравноплечий рычаг используют, когда точка приложения внешней силы находится в постоянной точке между осью вращения и ободом вращающегося тела.In practice, an unequal arm is used when the point of application of an external force is at a constant point between the axis of rotation and the rim of the rotating body.

Например: в колесе паровоза и в колесе переднего привода велосипеда. В этом случае длинное плечо колеса паровоза и велосипеда ускоряют перемещение этих тел вдоль пути (дороги). Это вариант постоянного передаточного отношения рычага, т.к. отношение плеч постоянно.For example: in a locomotive wheel and in a wheel of a front wheel drive of a bicycle. In this case, the long shoulder of the wheels of the engine and bicycle accelerate the movement of these bodies along the path (road). This is a variant of the constant gear ratio of the lever, because shoulder ratio is constant.

Другой пример привода колес велосипеда: здесь приложение внешней силы находится в точке, которая удалена дальше, чем радиус вращающегося тела, но также плечо постоянно.Another example of a bicycle wheel drive: here, the application of external force is at a point that is further away than the radius of the rotating body, but also the shoulder is constant.

У велосипеда используют разные длины шатунов, которые влияют на передачу усилий от ног велосипедиста к колесу. Для расчета передаточного отношения необходимо взять отношение длины окружности колеса к длине окружности, описываемой шатуном и умножить на передаточное отношение цепного механизма. Таким образом, привод велосипеда описывается целиком, от педали до колеса велосипеда.The bike uses different lengths of connecting rods, which affect the transmission of effort from the legs of the cyclist to the wheel. To calculate the gear ratio, it is necessary to take the ratio of the circumference of the wheel to the circumference described by the connecting rod and multiply by the gear ratio of the chain mechanism. Thus, the bicycle drive is described in its entirety, from the pedal to the bicycle wheel.

В этом механизме привода передаточное соотношение - это отношение количества оборотов колеса на один оборот педалей.In this drive mechanism, the gear ratio is the ratio of the number of wheel revolutions per one pedal revolution.

Есть понятие укладка или шаг велосипедиста - это расстояние, которое проезжает велосипед за один оборот педалей на данной передаче. There is the concept of laying or the step of a cyclist - this is the distance that a bike travels for one pedal in this gear.

Чем меньше укладка, тем лучше тяга велосипеда на данной передаче, но меньше скорость.The smaller the styling, the better the traction of the bike in a given gear, but less speed.

Однако известен ряд устройств, в которых используется схема приложения внешних подвижных сил на неравноплечем рычаге, т.е. на длинной его части. Например, безмен - рычажные весы. Этот механизм - рычаг с неравными плечами. Одно плечо короткое (постоянное), а второе плечо длинное, вдоль которого может перемещаться эталонный груз с фиксацией положения.However, a number of devices are known in which the application of external mobile forces on an unequal arm is used, i.e. on its long part. For example, steelyard - lever scales. This mechanism is a lever with unequal shoulders. One shoulder is short (constant), and the second shoulder is long, along which the reference load can be moved with a fixed position.

Здесь на длинном плече рычага, руками можно изменять точку приложения внешней силы вращения. Этим способом уравновешиваются моменты сил на разных плечах.Here on the long shoulder of the lever, with your hands you can change the point of application of the external rotation force. In this way, the moments of strength on different shoulders are balanced.

Другой пример, вертикальный ворот - кабестан. Здесь спицы кабестана - длинные плечи и возникает возможность изменять точку приложения внешних сил вращения вдоль плеча рычага (вручную, без механизма).Another example, a vertical collar is a capstan. Here the capstan spokes are long shoulders and it becomes possible to change the point of application of external rotation forces along the lever arm (manually, without a mechanism).

Внешние силы (фиг. 1) - силы, действующие на точки материальной системы со стороны точек и тел, не принадлежащих данной системе.External forces (Fig. 1) - forces acting on the points of the material system from the points and bodies that do not belong to this system.

Примеры внешних сил: сила ног на педали велосипеда, сила рук на ручку привода лебедки и др. В связи с этим, возникает цель - создать механизм передачи внешних сил вращения на ведущее звено в составе диска с направляющими для ползунов с шарнирными подвижными стержнями, обеспечивающими передачу вращающего момента через переменный радиус.Examples of external forces: the force of the feet on the bicycle pedal, the force of the hands on the handle of the winch drive, etc. In connection with this, the goal is to create a mechanism for transferring external rotation forces to the drive link in the disk with guides for sliders with articulated movable rods that provide transmission torque through a variable radius.

Для реализации этой идеи предлагается техническое решение и получение на ведущем колесе и совмещенного с ним диска (рычагов) переменного передаточного отношения (на первой ступени вариатора).To implement this idea, we propose a technical solution and obtain a variable gear ratio (at the first stage of the variator) on the drive wheel and the disk (levers) combined with it.

Сила - основная мера механического действия на тело. При вращении действие силы на тело определяет точка ее приложения. Сила, действующая на тело, закрепленное на оси, только тогда может вызвать вращение, когда направление силы не проходит через ось. Для поворота тела необходимо приложить усилие перпендикулярно к радиусу. При вращении действие силы на тело определяет точка ее приложения.Strength is the main measure of mechanical action on the body. During rotation, the action of force on the body is determined by the point of its application. A force acting on a body fixed on an axis can only cause rotation when the direction of the force does not pass through the axis. To rotate the body, it is necessary to apply a force perpendicular to the radius. During rotation, the action of force on the body is determined by the point of its application.

Линия действия силы - линия, вдоль которой действует сила.The line of action of a force is the line along which a force acts.

Плечо силы d - расстояние от оси вращения до линии действия силы.The arm of force d is the distance from the axis of rotation to the line of action of the force.

Момент силы относительно оси М - скалярная величина, характеризующая вращательное действие силы, равная произведению модуля силы F, действующей на твердое тело, на плечо силы d этой силы относительно данной осиThe moment of force with respect to the M axis is a scalar quantity characterizing the rotational action of the force equal to the product of the force modulus F acting on the solid and the shoulder of the force d of this force relative to this axis

М=FdM = Fd

Парой сил называется система действующих на твердое тело двух равных по модулю, параллельных и направленных в противоположные стороны сил. Кратчайшее расстояние d между линиями действия сил пары называется плечом пары. Под воздействием пары сил свободное тело будет совершать вращательное движение. При применении простых механизмов (рычаг, блок, ворот и т.д.) выявлено, что перемещения вполне определенным образом связаны с силами, развиваемыми механизмом. Обнаружено, что отношение перемещений S двух концов простого механизма, к которым приложены силы, всегда обратно отношению сил F1, F2 приложенных к этим концам (фиг. 2).A pair of forces is a system of two equal masses of forces acting on a solid body that are parallel and directed in opposite directions. The shortest distance d between the action lines of a pair’s forces is called the pair’s shoulder. Under the influence of a pair of forces, a free body will rotate. When applying simple mechanisms (lever, block, gate, etc.) it was revealed that movements in a very definite way are associated with forces developed by the mechanism. It was found that the ratio of displacements S of the two ends of a simple mechanism to which the forces are applied is always inverse to the ratio of the forces F 1 , F 2 applied to these ends (Fig. 2).

Различают два вида рычагов. У рычага 1-го рода неподвижная точка опоры расположена между линиями действия приложенных сил, а у рычага 2-го рода она расположена по одну сторону от них.There are two types of levers. At the lever of the 1st kind, the fixed support point is located between the lines of action of the applied forces, and at the lever of the 2nd kind it is located on one side of them.

При вращении круглого тела, схематически можно рассматривать вращение рычага с равными и неравными плечами.When rotating a round body, one can schematically consider the rotation of a lever with equal and unequal shoulders.

Некоторым видоизменением двойного блока является ворот, а также кабестан (вертикальный ворот) (фиг. 3 Схема ворота). A certain modification of the double block is the gate, as well as the capstan (vertical gate) (Fig. 3 Scheme of the gate).

Известно, что для получения значительной скорости перемещения на колесах паровоза использовался простой механизм в виде неравноплечего рычага. На ведущих колесах перемещаемая его часть (обод) была связана с длинным концом рычага, равным радиусу колеса. Шатун паровой машины паровоза давит с большой силой на короткое плечо кривошипа (с постоянным плечом). Шатун сообщает точкам обода колеса большую скорость, чем скорость в точке подшипника шатуна соединенным с поршнем.It is known that to obtain a significant speed of movement on the wheels of a steam locomotive, a simple mechanism in the form of an unequal lever was used. On the driving wheels, its moving part (rim) was connected with the long end of the lever equal to the radius of the wheel. The connecting rod of a steam locomotive presses with great force on the short arm of the crank (with a constant arm). The connecting rod gives the rim points a higher speed than the speed at the connecting rod bearing connected to the piston.

Назовем другой пример использования неравноплечего рычага для ускорения перемещения - велосипед. Здесь пара внешних сил приложена к звездочке на оси колеса с постоянно коротким плечом рычага и уже скорость велосипеда V равна линейной скорости колеса с большим плечом рычага.We will call another example of using an unequal lever to accelerate movement - a bicycle. Here, a pair of external forces is applied to the sprocket on the axis of the wheel with a constantly short lever arm and already the speed of the bicycle V is equal to the linear speed of the wheel with a large lever arm.

V = π D n Z 1 Z 2

Figure 00000011
V = π D n Z one Z 2
Figure 00000011

где - D - диаметр колеса,where - D is the diameter of the wheel,

n - частота вращения педалей,n is the speed of the pedals,

Z1 - количество зубцов ведущей зубчатки.Z 1 - the number of teeth of the leading gear.

Z2 - количество зубцов ведомой зубчатки.Z 2 - the number of teeth of the driven gear.

«Золотое правило механики» соблюдается вполне точно при равномерном движении (без трения). Для того, чтобы получить выигрыш в силе, применяют разные комбинации блоков, например двойной блок (фиг. 3). Он состоит из двух блоков разных радиусов, жестко скрепленных между собой и насаженных на общую ось. Плечи сил (радиусы блоков R и r) в этом случае различны, т.е. двойной блок действует как неравноплечий рычаг. Условия равновесия двойного блока такие же как и неравноплечего рычага FR=Pr или F P = r R

Figure 00000012
The "golden rule of mechanics" is observed quite accurately with uniform movement (without friction). In order to obtain a gain in strength, different combinations of blocks are used, for example, a double block (Fig. 3). It consists of two blocks of different radii, rigidly fastened together and mounted on a common axis. The shoulders of the forces (the radii of the blocks R and r) are different in this case, i.e. the double block acts as an unequal lever. The equilibrium conditions of the double block are the same as the unequal lever FR = Pr or F P = r R
Figure 00000012

Двойной блок можно также рассматривать как преобразователь силы. И здесь, прикладывая малую силу на блок большего радиуса, мы можем получить большую силу, действующую на блок малого радиуса. При вращении твердого тела (рычага) вектор V скорости направлен по касательной к описываемой точке окружности по направлению движения, что совпадает с направлением дуговой стрелки угловой скорости. Векторы скоростей всех точек сечения, перпендикулярного оси вращения, будут располагаться в его плоскости, образуя поле скоростей (фиг. 4).           The double block can also be considered as a force transducer. And here, applying a small force to a block of a larger radius, we can get a large force acting on a block of small radius. During the rotation of a solid (lever), the velocity vector V is directed tangentially to the described point of the circle in the direction of motion, which coincides with the direction of the arc arrow of the angular velocity. The velocity vectors of all points of the cross section perpendicular to the axis of rotation will be located in its plane, forming a velocity field (Fig. 4).

Отметим что:Note that:

Векторы скоростей точек перпендикулярны прямым, соединяющим точки с осью вращения, и направлены в сторону вращения тела (ω).The velocity vectors of the points are perpendicular to the straight lines connecting the points to the axis of rotation, and are directed towards the rotation of the body (ω).

Модули скоростей точек вращающегося тела пропорциональны их расстоянию и от оси вращения.The velocity modules of the points of a rotating body are proportional to their distance from the axis of rotation.

Скорость V точки вращающегося тела иногда называют линейной или окружной скоростью точки в отличие от угловой скорости тела.The speed V of the point of a rotating body is sometimes called the linear or circumferential speed of the point, in contrast to the angular velocity of the body.

V=ω·RV = ω

где ω - угловая скорость;where ω is the angular velocity;

R - радиус вращения.R is the radius of rotation.

На (фиг. 4) изображено поле скоростей, на котором видно, что если рычаг, у которого плечи равны, то будут равны и скорости на его концах (Va=Vв). Если плечи вращения не равны АО>ОС, то и окружные скорости этих плеч будут не равны Va>Vc на конце рычага с длинным плечом окружная скорость больше, а на коротком плече меньше, т.к. скорость зависит от радиуса их вращения (при общей угловой скорости).On (Fig. 4) shows the speed field, which shows that if the lever, whose shoulders are equal, then the speeds at its ends will be equal (V a = V in ). If the shoulders of rotation are not equal to AO> OS, then the peripheral speeds of these shoulders will not be equal to V a > V c at the end of the lever with a long shoulder, the peripheral speed is greater, but on the short shoulder less, because the speed depends on the radius of their rotation (at a common angular velocity).

Итак, неравноплечий рычаг позволяет на коротком плече получить выигрыш в силе или иметь большие скорости на длинном конце рычага. Учитывая эти свойства рычага, рассмотрим схему устройства, в котором две шестерни расположены на параллельных осях и находится в зацеплении (фиг. 5). Кинематическая схема привода ведомого звена вариатора (вариант зубчатой цилиндрической или фрикционной передачи). Примем одну шестерню 1 за ведущую, а другую 2 за ведомую. К торцу ведущей шестерни 1 (поперек оси) жестко закрепим рычаг 3, выступающий за диаметр этой шестерни. На рычаге 3 поместим ползун 4, который имеет возможность перемещаться вдоль рычага 3 и крепиться на нем.So, the unequal lever allows you to gain strength in the short shoulder or have high speeds at the long end of the lever. Given these properties of the lever, we consider a device diagram in which two gears are located on parallel axes and are engaged (Fig. 5). Kinematic scheme of the drive of the driven link of the variator (a variant of the gear cylindrical or friction gear). We take one gear 1 for the leading, and the other 2 for the driven. To the end face of the drive gear 1 (transverse to the axis), we fix the lever 3 protruding beyond the diameter of this gear. On the lever 3 we place the slider 4, which has the ability to move along the lever 3 and mount on it.

В этой схеме привода ведомого звена 2 мы получили неравноплечий рычаг на ведущем звене 1, взаимодействующий с ведомой шестерней 2 радиуса r2. При этом учитываем, что две равные силы F1 и F2 действуют по разные стороны от оси вращения и направлены противоположно друг другу. Эти две силы создают вращающий момент пары сил F1 и F2 с плечом равным сумме двух этих радиусов вращения. Рассмотрим действие каждой силы в отдельности. Плечо R2 внешней силы F1 на рычаге 3 может изменяться, а другое плечо на этом же рычаге в точке В для силы F1 будет постоянным и равным радиусу ведущего звена R1 (равно радиусу шестерни или колесу). Для внешней силы F2 расположенной по другую сторону оси на рычаге 3 плечо будет равно плечу R2 силы F1. Это плечо R2 силы F2 может также изменяться, но другое плечо на этом же рычаге в точке С для силы F2 будет постоянным и равным радиусу ведущего звена R1.In this drive circuit of the driven link 2, we got an unequal lever on the driving link 1, interacting with the driven gear 2 of radius r 2 . In this case, we take into account that two equal forces F 1 and F 2 act on opposite sides of the axis of rotation and are directed opposite to each other. These two forces create a torque of a pair of forces F 1 and F 2 with a shoulder equal to the sum of these two radii of rotation. Consider the action of each force separately. The shoulder R 2 of the external force F 1 on the lever 3 can be changed, and the other shoulder on the same lever at point B for the force F 1 will be constant and equal to the radius of the driving link R 1 (equal to the radius of the gear or wheel). For an external force F 2 located on the other side of the axis on the lever 3, the shoulder will be equal to the shoulder R 2 of the force F 1 . This shoulder R 2 of force F 2 can also vary, but the other shoulder on the same lever at point C for force F 2 will be constant and equal to the radius of the leading link R 1 .

Известно, что в точке контакта шестерен или колес окружные скорости вращения тел одинаковые. Однако их передаточное отношение зависит от диаметров взаимодействующих шестерен (колес).It is known that at the contact point of gears or wheels, the circumferential speeds of rotation of the bodies are the same. However, their gear ratio depends on the diameters of the interacting gears (wheels).

В предлагаемом вариаторе привод ведущего звена (шестерен, колес) осуществляется через неравноплечий рычаг, когда одно плечо рычага равно радиусу ведущего звена, а другое плечо рычага изменяется, т.е. оно может быть больше или меньше радиуса ведущего звена. В результате такого привода получаем переменную скорость на венце ведущего звена с постоянным плечом вращения. Это происходит за счет изменения радиуса привода вращения, когда точки приложения внешних сил вращения расположены на другом конце рычага ведущего звена. Полученная переменная скорость на венце ведущего звена передается ведомому звену за счет зацепления или трения и изменяет его угловую скорость. В этом случае передаточное отношение будет зависеть от переменной скорости на конце рычага с постоянным плечом ведущего звена и отношения диаметров (радиусов) взаимодействующих шестерен (колес) ведущего и ведомого звеньев.In the proposed variator, the drive of the driving link (gears, wheels) is carried out through an unequal arm when one arm of the arm is equal to the radius of the driving link and the other arm of the arm changes, i.e. it can be greater or less than the radius of the leading link. As a result of such a drive, we obtain a variable speed at the crown of the leading link with a constant rotation arm. This is due to a change in the radius of the rotation drive when the points of application of external rotation forces are located on the other end of the link arm. The resulting variable speed at the crown of the driving link is transmitted to the driven link due to engagement or friction and changes its angular velocity. In this case, the gear ratio will depend on the variable speed at the end of the lever with a constant arm of the driving link and the ratio of the diameters (radii) of the interacting gears (wheels) of the driving and driven links.

Описание чертежей.Description of the drawings.

На фиг. 1-6 указано:In FIG. 1-6 indicated:

Фиг. 1. Действие силы при равноускоренном вращенииFIG. 1. The action of force at uniformly accelerated rotation

Фиг. 2. Отношение перемещения двух концов рычагаFIG. 2. The ratio of the movement of the two ends of the lever

Фиг. 3. Схема воротаFIG. 3. Gate layout

Фиг. 4. Поле скоростей вращающегося тела (рычага)FIG. 4. The velocity field of a rotating body (lever)

Фиг. 5. Кинематическая схема привода ведомого звена вариатора (цилиндрическая или фрикционная)FIG. 5. Kinematic diagram of the drive of the driven link of the variator (cylindrical or friction)

Фиг. 6. Схема привода ведомого звена вариатора через гибкую передачуFIG. 6. The drive circuit of the driven link of the variator through a flexible transmission

Фиг. 7. Устройство бесступенчатого вариатора с приводом ведущего звена через рычаги и изменяемую точку приложения внешних сил вращенияFIG. 7. The device of a stepless variator with a drive link through levers and a variable point of application of external rotation forces

При вычислении кинематических характеристик различных точек вращающегося тела в формулы V=ω.R и ∈=at/R; окружной скорости и углового ускорения для данного момента времени, будут подставляться одни и те же значения величин угловой скорости ω и углового ускорения ∈, так как они являются характеристиками движения всего тела. Где R - радиус вращения, at - тангенциальное ускорение. Обе эти величины зависят от радиуса вращения. Угловой путь или угол поворота ϕ вращающегося тела также зависит от радиуса, чем больше радиус, тем больше величина тангенциального ускорения at=∈R=2nr, где n - число оборотов.When calculating the kinematic characteristics of various points of a rotating body in the formulas V = ω.R and ∈ = a t / R; circumferential velocity and angular acceleration for a given moment in time, the same values of the angular velocity ω and angular acceleration ∈ will be substituted, since they are characteristics of the motion of the whole body. Where R is the radius of rotation, and t is the tangential acceleration. Both of these values depend on the radius of rotation. The angular path or rotation angle ϕ of the rotating body also depends on the radius, the larger the radius, the greater the value of the tangential acceleration a t = ∈R = 2nr, where n is the number of revolutions.

Если ускорение направлено в ту же строну, что и скорость, то движение называется равноускоренным, а если направлено в противоположную сторону скорости, то - равнозамедленным.If the acceleration is directed in the same direction as the speed, then the movement is called uniformly accelerated, and if directed in the opposite direction of speed, then - equally slow.

Определить скорость V1 в точке контакта А (фиг. 5) взаимодействующих шестерен (колес) можно по формуле скорости V=ωR где ω - угловая скорость, R - радиус вращения. Здесь надо учесть, что при вращении тела сохраняется общее условие равенства ω12=ω угловых скоростей приводного рычага, т.е. до оси вращения и после оси вращения, а также равенство ∈1=∈2=∈ угловых ускорений. Это общее условие сохраняется как при равномерном, так и при равнопеременном вращении.Determine the speed V 1 at the contact point A (Fig. 5) of the interacting gears (wheels) using the speed formula V = ωR where ω is the angular velocity, R is the radius of rotation. Here it must be taken into account that during rotation of the body the general condition of equality ω 1 = ω 2 = ω of the angular velocities of the drive lever is preserved, i.e. to the axis of rotation and after the axis of rotation, as well as the equality ∈ 1 = ∈ 2 = ∈ of angular accelerations. This general condition is preserved both with uniform and equally variable rotation.

Так как угловая скорость равна ω=V/R, то при равенстве ω12=ω, отношения равны V1/R1=V2/R2 и V1=V2R1/R2 Since the angular velocity is equal to ω = V / R, with the equality ω 1 = ω 2 = ω, the relations are V 1 / R 1 = V 2 / R 2 and V 1 = V 2 R 1 / R 2

и соответственно скорость V2 равна V2=V1R2/R1 and accordingly, the speed V 2 is equal to V 2 = V 1 R 2 / R 1

где V1 - скорость в точке контакта ведущего звена с ведомым;where V 1 is the speed at the point of contact of the leading link with the slave;

V2 - скорость в точке приложения внешних сил, на другом конце рычага;V 2 - speed at the point of application of external forces, at the other end of the lever;

R1 - радиус ведущего звена (постоянное плечо рычага);R 1 is the radius of the leading link (constant lever arm);

R2 - радиус вращения в точке приложения внешних сил на другом конце рычага (переменная величина).R 2 is the radius of rotation at the point of application of external forces at the other end of the lever (variable).

Если отношение радиусов R1/R2 равно единице, то скорости равны V1=V2.If the ratio of the radii R 1 / R 2 is equal to one, then the speeds are equal to V 1 = V 2 .

Если отношение радиусов R1/R2 больше единицы, то скорость V1 будет больше скорости V2.If the ratio of the radii R 1 / R 2 is greater than unity, then the speed V 1 will be greater than the speed V 2 .

Если отношение радиусов R1/R2 будет меньше единицы, то скорость V1 будет меньше скорости V2.If the ratio of the radii R 1 / R 2 is less than unity, then the speed V 1 will be less than the speed V 2 .

Определив скорость V1 в точке контакта взаимодействующих шестерен (колес) можно найти число оборотов n2 ведомого звена n2=V1/2πR2 Having determined the speed V 1 at the contact point of the interacting gears (wheels), one can find the number of revolutions n 2 of the driven link n 2 = V 1 / 2πR 2

Где - 2πR2 - длина окружности ведомого звена, зависящая от диаметра.Where - 2πR 2 - the circumference of the driven link, depending on the diameter.

Зная число оборотов ведущего звена n1 и ведомого звена n2 можно определить передаточное отношение i·i=n1/n2 Knowing the number of revolutions of the driving link n 1 and the driven link n 2, you can determine the gear ratio i · i = n 1 / n 2

Можно сделать общий вывод, что получать переменную окружную скорость в точке контакта ведущего и ведомого звеньев реально. Это возможно за счет схемы привода ведущего звена через рычаги. При этом одна часть рычага равна радиусу ведущего звена, а вторая часть рычага находится под действием внешних сил, точка приложения которых вдоль плеча изменяется. В связи с этим, при радиусе приложенных сил меньшим радиуса ведущего звена, окружная скорость в точке контакта ведущего и ведомого звеньев будет возрастать. При радиусе приложенных внешних сил большим радиуса ведущего звена, окружная скорость в точке контакта ведущего и ведомого звеньев будет уменьшаться.We can make a general conclusion that it is real to get a variable peripheral speed at the contact point of the leading and driven links. This is possible due to the drive circuit of the drive link through the levers. In this case, one part of the lever is equal to the radius of the leading link, and the second part of the lever is under the influence of external forces, the point of application of which along the shoulder changes. In this regard, when the radius of the applied forces is less than the radius of the driving link, the peripheral speed at the point of contact of the driving and driven links will increase. When the radius of the applied external forces is greater than the radius of the driving link, the peripheral speed at the point of contact of the driving and driven links will decrease.

В результате предлагаемого привода постоянное плечо ведущего звена будет совершать вращательное движение с различной (окружной) скоростью. Эта переменная окружная скорость передается на ведомое звено. Отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев дает переменное передаточное отношение.As a result of the proposed drive, the constant arm of the driving link will rotate at different (peripheral) speeds. This variable peripheral speed is transmitted to the slave link. The ratio of the angular velocities of the driving and driven links gives a variable gear ratio.

Отметим, что схема привода ведущего звена через рычаги и изменяемую точку приложения внешних сил вращения сохраняет принцип работы вариатора. В этом случае возможно использование цилиндрической или конической зубчатых передач, а также гибкой (цепная, ременная) (фиг. 6) или фрикционной передач.Note that the drive circuit of the driving link through the levers and the variable point of application of external rotation forces preserves the principle of operation of the variator. In this case, it is possible to use a cylindrical or bevel gears, as well as flexible (chain, belt) (Fig. 6) or friction gears.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В устройство вариатора (фиг. 7) введен привод ведущего звена в составе диска с направляющими для ползуна (рычагов) 10 и тела вращения 11 от двух отдельных ведущих соосных валов 1 и 13.In the variator device (Fig. 7), a drive of the driving link is introduced as part of a disk with guides for the slide (levers) 10 and the body of revolution 11 from two separate coaxial drive shafts 1 and 13.

Ведущее звено 10, 11 жестко закреплено на втором ведущем валу 13. Диск с направляющими для ползунов (рычаги) 10 имеет диаметр, который больше диаметра ведущего звена 11 и они расположены параллельно друг другу. Вращающий момент от ведущего шлицевого вала 1 с муфтой 4 и подвижными стержнями 7 и 8, и ползунками 9 на конце передается на диск 10. Ползуны 9 перемещаются в вертикальной плоскости за счет длинных подвижных стержней 7 и коротких 8. Длинные стержни 7 вдвое больше коротких 8. Короткие стержни 8 шарнирно связаны с опорой 3 первого ведущего вала 1.The drive link 10, 11 is rigidly fixed to the second drive shaft 13. The disk with guides for the sliders (levers) 10 has a diameter that is larger than the diameter of the drive link 11 and they are parallel to each other. The torque from the driving spline shaft 1 with the coupling 4 and the movable rods 7 and 8, and the sliders 9 at the end is transmitted to the disk 10. The sliders 9 are moved in the vertical plane due to the long movable rods 7 and short 8. Long rods 7 are twice as much as short 8 The short rods 8 are pivotally connected to the support 3 of the first drive shaft 1.

Положение ползунов 9 можно фиксировать управляемым ползуном 17, расположенным на подвижной шлицевой муфте 4 и находящейся на ведущем шлицевом валу 1. Управляемый ползун 17 позволяет изменять радиус вращения ведущего звена 10, 11, которое находится на втором ведущем валу 13. Смещение ползунов 9 в диске (рычаге) 10 изменяет вращающий момент, окружную скорость и создает переменные передаточные отношения на ведущем теле вращения 11, в соответствии с законом Архимеда о рычаге. Переменный вращающий момент от ведущего тела вращения 11 передается на несколько ведомых тел вращения 14 разного диаметра, но меньших, чем диаметр ведущего тела 11. Ведомые тела 14 вращаются на валах 15, в опорах 16 корпуса и расположены параллельно вокруг второго ведущего вала 13.The position of the sliders 9 can be fixed by a controlled slider 17 located on the movable splined sleeve 4 and located on the leading spline shaft 1. The controlled slider 17 allows you to change the radius of rotation of the drive link 10, 11, which is located on the second drive shaft 13. The displacement of the sliders 9 in the disk ( lever) 10 changes the torque, peripheral speed and creates variable gear ratios on the driving body of rotation 11, in accordance with the Archimedes law on the lever. The alternating torque from the driving rotary body 11 is transmitted to several driven rotational bodies 14 of different diameters, but smaller than the diameter of the driving body 11. The driven bodies 14 rotate on the shafts 15, in the bearings 16 of the housing and are located in parallel around the second drive shaft 13.

В вариаторе предложен универсальный привод, который позволяет на место ведущего тела вращения 11 и ведомого 14 устанавливать различные виды передач: зубчатую, цепную, ременную или фрикционную. Эти варианты зацепления не изменяют принцип работы вариатора. Это описание второй ступени образования переменных передаточных отношений на звене: ведущее и ведомое тела вращения. In the variator, a universal drive is proposed, which allows you to set various types of gears in place of the driving rotation body 11 and driven 14: gear, chain, belt or friction. These gearing options do not change the operating principle of the variator. This is a description of the second stage of the formation of variable gear ratios on the link: the leading and the driven bodies of revolution.

Устройство вариатора в составе двух ступеней передач обеспечивает общий диапазон переменных управляемых передаточных отношений и равных их произведено.The device of the variator as a part of two gear stages provides a general range of variables of controlled gear ratios and their equal production.

Устройство работает следующим образомThe device operates as follows

При перемещении муфты 4 вдоль первого ведущего шлицевого вала 1 в сторону ведущего звена 10, 11, стержни 7 и 8 за счет шарниров 5 и 6 перемещают ползуны 9 в пазах диска 10. Вращающий момент передается через ползуны 9, диск 10 на второй ведущий вал 13 и ведущее тело вращения 11 (фиг. 7).When moving the clutch 4 along the first driving spline shaft 1 towards the driving link 10, 11, the rods 7 and 8 due to the hinges 5 and 6 move the sliders 9 in the grooves of the disk 10. The torque is transmitted through the sliders 9, the disk 10 to the second drive shaft 13 and the leading body of rotation 11 (Fig. 7).

В связи с тем, что положение ползунов 9 может управляться, т.е. может фиксироваться радиус вращения привода ведущего звена 10, 11, то будет изменяться и момент внешних сил вращения, зависимый от радиуса привода.Due to the fact that the position of the sliders 9 can be controlled, i.e. the rotation radius of the drive of the driving link 10, 11 can be fixed, then the moment of external forces of rotation will also change, depending on the radius of the drive.

Предположим, что плечо момента внешних сил вращения (ползунов 9) равно радиусу ведущего тела вращения 11. В этом случае окружная скорость венца ведущего тела вращения 11 будет равна окружной скорости ползунов 9.Suppose that the arm of the moment of external rotation forces (sliders 9) is equal to the radius of the driving rotation body 11. In this case, the peripheral speed of the crown of the driving rotation body 11 will be equal to the peripheral speed of the sliders 9.

Здесь диаметры равны при равной угловой скорости. Передаточное отношение здесь определяется только отношением диаметра занимаемого ползунами и телом вращения 11, т.е. оно будет в этом случае равно единице.Here the diameters are equal at equal angular velocity. The gear ratio here is determined only by the ratio of the diameter occupied by the sliders and the rotation body 11, i.e. it will be equal to unity in this case.

В случае положения ползунов 9, когда диаметр больше диаметра ведущего тела 11, работает условие неравноплечего рычага. Здесь плечо привода ведущего звена-диска с направляющими 10 будет больше плеча (радиуса) самого ведущего колеса 11, т.е. при общей угловой скорости, но разных радиусах, окружная скорость ползуна 9 будет больше окружной скорости венца ведущего колеса 11. В этом случае ведущее колесо 11 передает ведомому колесу 14 меньшую окружность скорость, и частота вращения ведомого колеса 14 уменьшается. Однако, передаточное отношение ведущего 11 и ведомого колес 14 учитывается, как дополнительное. Общее передаточное отношение будет равно произведению их ступеней.In the case of the position of the sliders 9, when the diameter is larger than the diameter of the driving body 11, the condition of the unequal arm operates. Here, the shoulder of the drive of the drive link with the guides 10 will be larger than the shoulder (radius) of the drive wheel 11 itself, i.e. at a common angular speed, but different radii, the peripheral speed of the slider 9 will be greater than the peripheral speed of the crown of the driving wheel 11. In this case, the driving wheel 11 transfers the driven wheel 14 a smaller circumference speed, and the speed of the driven wheel 14 is reduced. However, the gear ratio of the drive 11 and the driven wheels 14 is taken into account as additional. The overall gear ratio will be equal to the product of their steps.

Рассмотрим третий вариант положения ползунов 9, когда за счет перемещения управляющего ползуна 17 ползуны 9 займут положение в середине радиуса ведущего колеса 11. Здесь плечо привода ведущего звена-диска с направляющими 10 будет меньше плеча (радиуса) самого ведущего колеса 11, т.е. при общей угловой скорости на большем радиусе ведущего колеса 11 окружная скорость будет больше окружной скорости ползунов 9. В этом случае ведущее колесо 11 передает ведомому колесу 14 большую окружную скорость, и частота вращения ведомого колеса 14 увеличивается, но общее передаточное отношение ведущего и ведомого колес учитывается как произведение двух ступеней.Let us consider the third variant of the position of the sliders 9, when due to the movement of the control slide 17, the sliders 9 will occupy a position in the middle of the radius of the drive wheel 11. Here, the drive arm of the drive link with the guides 10 will be less than the shoulder (radius) of the drive wheel 11 itself, i.e. at a common angular speed at a larger radius of the driving wheel 11, the peripheral speed will be greater than the peripheral speed of the sliders 9. In this case, the driving wheel 11 transfers the driven wheel 14 a large peripheral speed, and the speed of the driven wheel 14 increases, but the overall gear ratio of the driving and driven wheels is taken into account as a product of two steps.

Источники информации:Information sources:

1. Изобретение SU 1516687 (Черняев Б.Н.), 23.10.1989.1. The invention of SU 1516687 (Chernyaev B.N.), 10.23.1989.

2. И.И. Артоболевский. «Механизмы в современной технике», том 3, М: Наука, 1973, стр. 457, мех. 573.2. I.I. Artobolevsky. “Mechanisms in modern technology”, Volume 3, M: Nauka, 1973, p. 457, mech. 573.

3. Г.С. Ландсберг. Элементарный учебник физики. Том 1. Механика. Физматлит 2000 г.3. G.S. Landsberg. Elementary textbook of physics. Volume 1. Mechanics. Fizmatlit 2000

4. А.Ф. Крайнев. Словарь-справочник по механизмам. Москва «Машиностроение» 1981 г.4. A.F. Krainev. Dictionary reference to mechanisms. Moscow "Engineering" 1981

Claims (8)

1. Устройство бесступенчатого вариатора с приводом ведущего звена через рычаги и изменяемую точку приложения внешних сил вращения, содержащее ведущий и шлицевой соосные валы, а также механизм регулирования передаточного отношения, отличающееся тем, что на шлицевом валу привода с опорами перемещается шлицевая муфта с шарнирами и стержнями, шарнирно соединенными между собой и с муфтой, а также с опорой вала привода, при этом на концах стержней размещены ползуны на шарнирах, которые перемещаются в направляющих диска или вдоль рычагов по нескольким взаимно перпендикулярным направлениям за счет поворота стержней при перемещении управляемого ползунка на шлицевом валу, что изменяет точку приложения внешних сил вращения, а диск или рычаги жестко связан с ведущим звеном вариатора и расположен соосно с валом привода на опоре, где диаметр диска или рычагов превышает диаметр ведущего звена и передает переменный вращающий момент на ведомые валы, размещенные параллельно оси ведущего звена, кроме этого, в вариаторе применены две ступени передаточных отношений, одна за счет изменения радиуса привода на ведущем звене на основе свойства рычага, а вторая ступень обеспечивается разностью диаметров взаимодействующих шестерен или колес передачи.1. The device is a stepless variator with a drive of the drive link through levers and a variable point of application of external rotation forces, containing the drive and splined coaxial shafts, as well as a gear ratio control mechanism, characterized in that a splined coupling with hinges and rods moves on the splined drive shaft with bearings pivotally connected to each other and with the coupling, as well as with the support of the drive shaft, while at the ends of the rods are placed sliders on hinges that move in the guide rails or along the levers sharp mutually perpendicular directions due to the rotation of the rods when moving the controlled slider on the splined shaft, which changes the point of application of external rotation forces, and the disk or levers are rigidly connected to the drive link of the variator and located coaxially with the drive shaft on the support, where the diameter of the disk or levers exceeds the diameter drive link and transmits alternating torque to driven shafts arranged parallel to the axis of the drive link, in addition, two stages of gear ratios are applied in the variator, one due to a change radius to drive the driving member on the basis of the properties of the lever, and the second stage is provided by the difference in diameters of interacting gears or transmission wheels. 2. Вариатор по п. 1, отличающийся тем, что ведомые и ведущие звенья могут быть исполнены в виде зубчатых колес или звездочек, т.е. в виде самостоятельных передач.2. The variator according to claim 1, characterized in that the driven and driving links can be made in the form of gears or sprockets, i.e. in the form of independent gears. 3. Вариатор по п. 1, отличающийся тем, что создает переменные передаточные отношения за счет отдельного применения зубчатой, конической, а также гибкой или фрикционной передачи в месте взаимодействия ведущего и ведомого звеньев. 3. The variator according to claim 1, characterized in that it creates variable gear ratios due to the separate use of gear, bevel, as well as flexible or friction gear at the place of interaction of the leading and driven links. 4. Вариатор по п. 1, отличающийся тем, что в нем возможна установка одного или нескольких ведомых валов, расположенных параллельно оси ведущего вала.4. The variator according to claim 1, characterized in that it is possible to install one or more driven shafts parallel to the axis of the drive shaft. 5. Вариатор по п. 1, отличающийся тем, что на ведомых валах устанавливаются колеса зацепления или звездочки разного диаметра.5. The variator according to claim 1, characterized in that gear wheels or sprockets of different diameters are installed on the driven shafts. 6. Вариатор по п. 1, отличающийся тем, что две ступени передаточных отношений образуются вначале на венце ведущего колеса за счет его привода через рычаги и изменяемую точку приложения внешних сил вращения, а также за счет разности диаметров ведущих и ведомых взаимодействующих колес.6. The variator according to claim 1, characterized in that two stages of the gear ratio are formed initially on the crown of the drive wheel due to its drive through levers and a variable point of application of external rotation forces, as well as due to the difference in diameters of the driving and driven interacting wheels. 7. Вариатор по п. 1, отличающийся тем, что регулирование передаточного отношения на шлицевом валу привода осуществляется путем смещения шлицевой муфты со стержнями и ползунами на их конце вдоль оси вала привода.7. The variator according to claim 1, characterized in that the gear ratio is controlled on the spline drive shaft by displacing the spline coupling with rods and sliders at their end along the axis of the drive shaft. 8. Вариатор по п. 1, отличающийся тем, что передаточное отношение регулируется управляемым ползуном, размещенным на шлицевом валу привода. 8. The variator according to claim 1, characterized in that the gear ratio is controlled by a controlled slider located on the splined shaft of the drive.
RU2013151142/11A 2013-11-19 2013-11-19 Design of infinitely variable unit with master link drive via levers and variable point of external rotation forces application RU2578797C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151142/11A RU2578797C2 (en) 2013-11-19 2013-11-19 Design of infinitely variable unit with master link drive via levers and variable point of external rotation forces application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151142/11A RU2578797C2 (en) 2013-11-19 2013-11-19 Design of infinitely variable unit with master link drive via levers and variable point of external rotation forces application

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013151142A RU2013151142A (en) 2015-06-20
RU2578797C2 true RU2578797C2 (en) 2016-03-27

Family

ID=53433356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013151142/11A RU2578797C2 (en) 2013-11-19 2013-11-19 Design of infinitely variable unit with master link drive via levers and variable point of external rotation forces application

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578797C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1516687A1 (en) * 1987-09-21 1989-10-23 Б.Н.Черн ев Friction continuously variable transmission
UA29433U (en) * 2007-10-02 2008-01-10 Донбасский Государственный Технический Университет Appliance for degassing coal-rock massif

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1516687A1 (en) * 1987-09-21 1989-10-23 Б.Н.Черн ев Friction continuously variable transmission
UA29433U (en) * 2007-10-02 2008-01-10 Донбасский Государственный Технический Университет Appliance for degassing coal-rock massif

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.И. Артоболевский "Механизмы в современной технике", том 3, М.: Наука, 1973, стр. 457, мех. N 573. И.И. Артоболевский "Механизмы в современной технике", том 2, 2-е изд., переработанное, М.: Наука, 1979, стр. 25, мех. N 892. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013151142A (en) 2015-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150267794A1 (en) Continuous variable transmission with uniform input-to-output ratio that is non-dependent on friction
RU96115190A (en) STAINLESS TRANSMISSION WITH POSSIBILITY TO TORQUE CONTROL
CN103573957B (en) Bending moment type stepless speed variator
Wang et al. Design, modeling, and simulation of a geared infinitely variable transmission
RU2578797C2 (en) Design of infinitely variable unit with master link drive via levers and variable point of external rotation forces application
RU2528493C2 (en) Toothed converter of rotation motion to rotation and reciprocating motion
US3321984A (en) Adjustable torque converter
Dorić et al. One approach for modelling intermittent motion mechanism with noncircular gears
KR101201415B1 (en) Actuator using movable pulley
Ivanov Effect of force adaptation in mechanics
US1928244A (en) Automatically variable change speed gear device
RU2500938C1 (en) Converter of rotational movement to translational movement
US1788815A (en) Variable-speed gear mechanism
RU2613073C2 (en) Transmission with universal self-centering system and smoothly changing load-dependent gear ratio
US970190A (en) Friction transmission-gearing.
CN108180268A (en) A kind of novel stepless variable-speed device
CN201232739Y (en) Chain stepless transmission with differential planetary mechanism
RU2643097C2 (en) Continuously variable transmission with third gears
RU2724005C1 (en) Gear mechanism with interrupted movement of output link
RU2612357C2 (en) Transmission with universal self-centering system with variable geometry
CN107002843B (en) Stepless transmission
RU2083894C1 (en) Friction variator
GB2564424A (en) Transmission system
RU2622178C1 (en) High-torque variator of nonrycing type
RU2617616C2 (en) Mechanical analogue of transistor

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20150721

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20151125

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160415