RU2697637C1

RU2697637C1 - Planetary gapless gear

Info

Publication number: RU2697637C1
Application number: RU2018110777A
Authority: RU
Inventors: Федор Иванович Плеханов; Иван Андреевич Пушкарев; Татьяна Андреевна Пушкарева; Григорий Николаевич Первушин
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-08-15

Abstract

FIELD: robotics.

SUBSTANCE: invention relates to multisatellite toothed planetary gears and can be used in robotics and other mechatronic systems. Planetary gapless gear contains sun gear (1), flexible fixed central wheel (2), satellites (3) are made with increased thickness of teeth and located by means of spherical rolling bearings (4) on flexible cantilever axes (5), and carrier (6). Flexible axis of each satellite (5) has two parallel flats perpendicular to the radial plane. Radial flexibilities of flexible fixed central wheel (2) and flexible axis of satellite (5) are higher than their circumferential compliance, which allows reducing elastic play of play at selection of gaps in engagement of wheels.

EFFECT: higher technological effectiveness of transmission.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к многосателлитным зубчатым планетарным передачам и может быть использовано в робототехнике и других мехатронных системах.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular, to multisatellite gear planetary gears and can be used in robotics and other mechatronic systems.

Известна планетарная беззазорная передача (SU 1618974 A1, МПК F16H 57/12, опубл. 07.01.1991), содержащая центральные колеса с внешними и внутренними зубьями, сателлиты с гибкими ободами, заполненные упругим материалом, и выходное звено [1].Known planetary backlash-free transmission (SU 1618974 A1, IPC F16H 57/12, publ. 01/07/1991) containing central wheels with external and internal teeth, satellites with flexible rims filled with elastic material, and the output link [1].

Недостатком известного устройства является большой упругий люфт, вызванный деформацией упругого материала в направлении вращения выходного звена и приводящий к изменению его скорости вращения при изменении нагрузки.A disadvantage of the known device is the large elastic backlash caused by the deformation of the elastic material in the direction of rotation of the output link and leading to a change in its rotation speed when the load changes.

Известна беззазорная планетарная передача (SU 2506481 A1, МПК F16H 57/12, F16H 55/18, опубл. 10.02.2014), содержащая солнечную шестерню, неподвижное центральное колесо, водило и сателлиты, каждый из которых представляет блок из двух зубчатых колес, установленных на оси посредством подшипников качения, и кулачковой муфты свободного хода, причем зубчатые колеса сателлита связаны между собой предварительно закрученной винтовой пружиной [2].Known backlash-free planetary gear (SU 2506481 A1, IPC F16H 57/12, F16H 55/18, publ. 02/10/2014) containing a sun gear, a fixed central wheel, carrier and satellites, each of which represents a block of two gears installed on the axis by means of rolling bearings, and a cam clutch freewheeling, and the gears of the satellite are interconnected by a pre-twisted coil spring [2].

Недостатком известной планетарной беззазорной передачи является ее низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции устройства.A disadvantage of the known planetary backlash-free transmission is its low adaptability, associated with the complexity of the design of the device.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признана планетарная передача, содержащая солнечную шестерню, гибкое неподвижное центральное колесо, водило и сателлиты, установленные посредством подшипников качения на гибких осях, выполненных коническими на участках между щеками водила и подшипниками сателлита и имеющих сферические поверхности в местах сопряжения со щеками водила [3].The closest technical solution to the claimed invention and selected as a prototype is recognized as a planetary gear comprising a sun gear, a flexible fixed central wheel, a carrier and satellites mounted by means of rolling bearings on flexible axes made conical in areas between the carrier’s cheeks and satellite bearings and having spherical surfaces at the interface with the cheeks of the carrier [3].

Недостатками этой конструкции являются ее низкая технологичность, обусловленная наличием высокоточных сферических поверхностей у торцов оси сателлита, и наличие большого упругого люфта, вызванного деформацией оси сателлита не только в радиальном направлении, но и в окружном направлении, совпадающем с направлением вращения водила, что приводит к изменению передаточного отношения передачи и скорости вращения водила при изменении нагрузки.The disadvantages of this design are its low manufacturability, due to the presence of high-precision spherical surfaces at the ends of the satellite axis, and the presence of large elastic play caused by deformation of the satellite axis not only in the radial direction, but also in the circumferential direction, which coincides with the direction of rotation of the carrier, which leads to a change the gear ratio of the transmission and the rotation speed of the carrier when the load changes.

Задачей заявленного изобретения является повышение уровня технологичности и снижение упругого люфта планетарной беззазорной передачи.The objective of the claimed invention is to increase the level of manufacturability and reduce the elastic backlash of the planetary backlash-free transmission.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в планетарной беззазорной передаче, содержащей солнечную шестерню, гибкое неподвижное центральное колесо, водило и сателлиты, установленные посредством подшипников качения на гибких осях, гибкая ось каждого сателлита выполнена на участке, расположенном между щекой водила и подшипником сателлита, с двумя параллельными лысками перпендикулярными радиальной плоскости, проходящей через ось сателлита и ось опередачи, а сателлиты выполнены с увеличенной толщиной зубьев.The solution to this problem is achieved by the fact that in a planetary non-backlash transmission containing a sun gear, a flexible fixed central wheel, a carrier and satellites installed by means of rolling bearings on flexible axles, the flexible axis of each satellite is made in the area located between the carrier’s cheek and the satellite bearing, with two parallel flats perpendicular to the radial plane passing through the axis of the satellite and the axis of transmission, and the satellites are made with an increased thickness of the teeth.

Повышение уровня технологичности достигается выполнением гибкой оси с лысками и отсутствием на ней сложных высокоточных поверхностей. Снижение упругого люфта обеспечивается тем, что при выполнении гибкой оси с лысками перпендикулярными радиальной плоскости, проходящей через ось передачи и ось сателлита, ее податливость в радиальном направлении больше, чем в окружном направлении, совпадающем с направлением вращения водила.Improving the level of manufacturability is achieved by performing a flexible axis with flats and the absence of complex high-precision surfaces on it. The reduction of elastic play is ensured by the fact that when performing a flexible axis with flats perpendicular to the radial plane passing through the transmission axis and satellite axis, its compliance in the radial direction is greater than in the circumferential direction, which coincides with the direction of rotation of the carrier.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид планетарной беззазорной передачи в разрезе, на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид по Б на фиг. 2 гибкого неподвижного колеса.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a perspective view of a planetary backlash-free transmission, in FIG. 2 is a view along AA in FIG. 1, in FIG. 3 is a view according to B in FIG. 2 flexible fixed wheels.

Планетарная передача устроена следующим образом.Planetary gear is arranged as follows.

Устройство содержит солнечную шестерню 1, гибкое неподвижное центральное колесо 2, сателлиты 3, сферические подшипники сателлитов 4, гибкие оси сателлитов 5, водило 6, стопорные кольца 7 и 8, подшипник вала солнечной шестерни 9.The device comprises a sun gear 1, a flexible fixed central wheel 2, satellites 3, spherical bearings of the satellites 4, flexible axles of the satellites 5, carrier 6, snap rings 7 and 8, a shaft bearing of the sun gear 9.

Гибкое неподвижное центральное колесо 2 выполнено с пазами на ободе для придания ему большей податливости. Гибкие оси сателлитов 5 выполнены с двумя параллельно расположенными лысками. Сателлиты 3 выполнены с увеличенной толщиной зубьев.Flexible fixed central wheel 2 is made with grooves on the rim to give it greater flexibility. The flexible axis of the satellites 5 are made with two parallel flats. Satellites 3 are made with increased thickness of the teeth.

Каждый сателлит 3 посажен посредством сферического подшипника 4 на гибкую ось сателлита 5, которая запрессована одним концом в щеку водила 6.Each satellite 3 is seated by means of a spherical bearing 4 on the flexible axis of the satellite 5, which is pressed with one end into the cheek of carrier 6.

Сборка планетарной беззазорной передачи осуществляется в следующей последовательности.Assembly of planetary backlash-free transmission is carried out in the following sequence.

Гибкая ось каждого сателлита 5 запрессовывается в щеку водила 6. На внутреннюю поверхность сателлита 3 сажается и фиксируется на ней сферический подшипник 4, после чего сборочная единица устанавливается на гибкую ось сателлита 5 и фиксируется стопорным кольцом 7. Подшипник вала солнечной шестерни 9 устанавливается в посадочное отверстие водила 6. Солнечная шестерня 1 осевым перемещением вводится в зацепление с сателлитами 3 и одновременно сажается на подшипник вала солнечной шестерни 9. При этом, так как зубья сателлитов 3 имеют повышенную толщину, каждый сателлит 3 смещается в радиальном направлении, изгибая в этом же направлении гибкую ось сателлита 5. После этого гибкое неподвижное центральное колесо 2 осевым перемещением вводится в зацепление с сателлитами 3, причем в местах его сопряжения с сателлитами 3 происходит радиальная деформация гибкого обода, в результате чего зазоры в зацеплениях колес устраняются.The flexible axis of each satellite 5 is pressed into the cheek of carrier 6. A spherical bearing 4 is mounted and fixed on the satellite 3 of the satellite 3, after which the assembly unit is mounted on the flexible axis of the satellite 5 and fixed by the locking ring 7. The shaft bearing of the sun gear 9 is installed in the bore drove 6. The sun gear 1 is axially displaced into engagement with the satellites 3 and is simultaneously mounted on the shaft bearing of the sun gear 9. Moreover, since the teeth of the satellites 3 have an increased In addition, each satellite 3 is shifted in the radial direction, bending in the same direction the flexible axis of the satellite 5. After that, the flexible stationary central wheel 2 is axially displaced into engagement with the satellites 3, and at the places of its interface with the satellites 3, a radial deformation of the flexible rim occurs as a result of which the gaps in the gears of the wheels are eliminated.

Планетарная беззазорная передача работает следующим образом.Planetary clearance-free transmission operates as follows.

Вращательное движение передается от солнечной шестерни 1 через сателлиты 3, сферические подшипники сателлитов 4 и гибкие оси сателлитов 5 водилу 6. При этом так как окружные жесткости гибких осей сателлитов 5 и обода гибкого неподвижного центрального колеса 2 намного больше их радиальных жесткостей, окружная деформация этих деталей в направлении вращения водила 6 мала, а следовательно, мал упругий люфт передачи, и она работает с близким к постоянному передаточным отношением при любой нагрузке на выходном валу. Перекос гибких осей сателлитов 5 не приводит к неравномерному распределению нагрузки по длине зубьев колес, так как компенсируется самоустановкой сателлитов 3, расположенных на сферических подшипниках 4.Rotational motion is transmitted from the sun gear 1 through the satellites 3, the spherical bearings of the satellites 4 and the flexible axis of the satellites 5 to the carrier 6. Moreover, since the circumferential stiffnesses of the flexible axles of the satellites 5 and the rim of the flexible stationary central wheel 2 are much larger than their radial stiffnesses, the circumferential deformation of these parts in the direction of rotation of the carrier 6 is small, and therefore, the elastic transmission play is small, and it works with a ratio close to constant at any load on the output shaft. The distortion of the flexible axles of the satellites 5 does not lead to an uneven load distribution along the length of the teeth of the wheels, as it is compensated by the self-alignment of the satellites 3 located on the spherical bearings 4.

Планетарная беззазорная передача имеет сравнительно высокий уровень технологичности, так как содержит простые в изготовлении детали, и небольшой упругий люфт благодаря высокой окружной жесткости гибкого неподвижного центрального колеса 2 и гибких осей сателлитов 5.Planetary backlash-free transmission has a relatively high level of manufacturability, as it contains parts that are easy to manufacture, and a small elastic play due to the high circumferential stiffness of the flexible fixed central wheel 2 and the flexible axles of the satellites 5.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. №1618974 СССР, МПК F16H 57/12. Планетарная беззазорная передача / Репнягов В.Н. Заяв. 17.06.1987. Опубл. 07.01.1991, БИ №1.1. A.S. No. 1618974 USSR, IPC F16H 57/12. Planetary clearance-free transmission / Repnyagov V.N. Application 06/17/1987. Publ. 01/07/1991, BI No. 1.

2. А.с. №2506481 СССР, МПК F16H 57/12, F16H 55/18. Планетарный редуктор с беззазорным зацеплением / Зябликов В.М. и др. Заяв. 27.06.2012. Опубл. 10.02.2014, БИ №4.2. A.S. No. 2506481 USSR, IPC F16H 57/12, F16H 55/18. Planetary gearbox with clearance-free gearing / Zyablikov V.M. and other application. 06/27/2012. Publ. 02/10/2014, BI No. 4.

3. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. - М.-Л.: Машиностроение, 1966. - 307 с.; стр. 24, рис. 16; стр. 226, рис. 118б; стр. 249, рис. 135 (прототип).3. Kudryavtsev V.N. Planetary gears. - M.-L .: Engineering, 1966. - 307 p .; p. 24, fig. sixteen; p. 226, fig. 118b; p. 249, fig. 135 (prototype).

Claims

A planetary backlash-free transmission comprising a sun gear, a flexible fixed central wheel, a carrier and satellites mounted by means of rolling bearings on flexible axles, characterized in that the flexible axis of each satellite is made in the area located between the carrier’s cheek and the satellite bearing, with two parallel flats, perpendicular to the radial plane passing through the axis of the satellite and the axis of the transmission, and the satellites are made with an increased thickness of the teeth.