Патент на изобретение №2312261
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
(57) Реферат:
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах станков с числовым программным управлением с большой длиной хода. Зубчатая передача содержит входное звено в виде вала, установленного с возможностью вращения, снабженного, по меньшей мере, одним роликом, взаимодействующим с гибким зубчатым элементом. Согласно изобретению гибкий элемент выполнен в виде пластины, расположенной перпендикулярно к оси входного вала, на одной стороне которой имеется кольцевая дорожка, на которую оперты ролики и образуют на ней волну деформации, и один из ее диаметров D принимается за расчетный, а на противоположной стороне по ширине указанной дорожки выполнено выступающее кольцо с зубчатым профилем. Зубья на вершинах волн сцеплены с зубьями прямозубой рейки с шагом t0, являющейся выходным звеном, расположенной плоскостью с зубьями и возможностью перемещения также перпендикулярно к оси входного вала. Зубчатый профиль выступающего кольца выполнен так, что в сечении, проходящем через ось входного вала и перпендикулярно движению рейки, одна канавка или один зуб выходной рейки совпадают соответственно с зубьями или канавками выступающего кольца, а остальные зубья выступающего кольца выполнены с наклоном на угол
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, например, в приводах станков с числовым программным управлением с большой длиной хода. Известны винтовые передачи, которые можно рассматривать как зубчатые в частном случае, преобразующие быстрое вращательное движение в медленное поступательное. (Решетов Д.Н., Детали машин, Машиностроение, М., 1989 г., стр.308). Основной недостаток этих передач – потеря продольной устойчивости выходного звена при увеличении его длины для обеспечения перемещения на всю эту длину. Известна зубчатая передача, содержащая входное звено в виде вала, установленного с возможностью вращения, снабженного, по меньшей мере, одним роликом, взаимодействующим с гибким зубчатым элементом, на одной стороне которого расположена кольцевая дорожка, а на противоположной – выступающее кольцо с зубьями, на кольцевую дорожку опираются ролики с возможностью деформации гибкого элемента с образованием на нем волны деформации, причем выступающие на вершине волны зубья сцеплены с выходным зубчатым звеном (см. Решетов Д.Н., Детали машин. Машиностроение, М., 1989 г., стр.220). Основной недостаток известного технического решения – невозможность получить поступательное движение выходного звена. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание устройства, позволяющего преобразовать быстроходное вращательное движение в медленное поступательное для любой длины перемещения. Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции, в высокой жесткости привода, исключении люфтов. Поставленная задача решается тем, что зубчатая передача, содержащая входное звено в виде вала, установленного с возможностью вращения, снабженного, по меньшей мере, одним роликом, взаимодействующим с гибким зубчатым элементом, на одной стороне которого расположена кольцевая дорожка, а на противоположной стороне – выступающее кольцо с зубьями, на кольцевую дорожку опираются ролики с возможностью деформации гибкого элемента с образованием на нем волны деформации, причем выступающие на вершине волны зубья сцеплены с выходным зубчатым звеном, отличается тем, что гибкий элемент выполнен в виде пластины, расположенной перпендикулярно к оси входного вала, на одной стороне которой имеется кольцевая дорожка, на которую оперты ролики и образуют на ней волну деформации, и один из ее диаметров D принимается за расчетный, а на противоположной стороне по ширине указанной дорожки выполнено выступающее кольцо с зубчатым профилем, при этом зубья на вершинах волн сцеплены с зубьями прямозубой рейки с шагом t0, являющейся выходным звеном, расположенной плоскостью с зубьями и возможностью перемещения также перпендикулярно к оси входного вала; зубчатый профиль выступающего кольца выполнен так, что в сечении, проходящем через ось входного вала и перпендикулярно движению рейки, одна канавка или один зуб выходной рейки совпадают соответственно с зубьями или канавками выступающего кольца, а остальные зубья выступающего кольца выполнены с наклоном на угол z1 z2-z1=1, 2, 3, 4, … t1>t2 t1-t0= t0-t2= tg L=D/2tg Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна». При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи. Признак «…гибкий элемент выполнен в виде пластины…» направлен на создание на этом элементе в новой конструкции зубчатого профиля выступающего кольца. Признак «…пластины, расположенной перпендикулярно к оси входного вала…» предназначен для создания с помощью роликов деформационной волны на поверхности гибкого элемента. Признак «…прямозубая рейка, являющаяся выходным звеном, расположена плоскостью с зубьями и возможностью перемещения перпендикулярно к оси входного вала…» позволяет иметь на выходе поступательное движение рейки с неограниченной длиной перемещения и обеспечивает сцепление этой рейки с гибким зубчатым элементом. Признак «…зубчатый профиль выступающего кольца выполнен так, что в сечении, проходящем через ось входного вала и перпендикулярно движению рейки, одна канавка или один зуб выходной рейки совпадают соответственно с зубьями или канавками выступающего кольца…» позволяет именно в этом сечении первоначально сцепить зубья гибкого элемента с зубьями выходной рейки. Признак «… остальные зубья выступающего кольца выполнены с наклоном на угол Признак «…все зубья выступающего кольца, если их продолжить, сходятся в одной точке – полюсе 0, расположенном в плоскости сечения вне пределов зубчатого кольца на расстоянии L от оси входного вала…» введен для упрощения конструкции и ее расчетов. Признак «…на выступающем кольце выделяют два участка зубьев, разделенные осевой линией, перпендикулярной к плоскости сечения…» введен для вариантного проектирования устройства. Признак «…соблюдаются условия: z1 z2-z1=1, 2, 3, 4, … t1>t2 t1-t0= to-t2= tg L=D/2tg Предлагаемая конструкция поясняется чертежами на фигурах 1 и 2. На фиг.1 показан разрез варианта конструкции с двумя роликами по входному валу и перпендикулярно рейке. На фиг.2 показан вид на профиль гибкого зубчатого элемента. Зубчатая передача содержит входное звено в виде вала 1, установленного с возможностью вращения в корпусе 2. Вал 1 снабжен, по меньшей мере, одним роликом 3 взаимодействующим с гибким зубчатым элементом 4. Гибкий элемент 4 выполнен в виде пластины, расположенной перпендикулярно к оси входного вала 1. На одной стороне гибкого элемента 4 имеется кольцевая дорожка 5, на которую оперты ролики 3 и образуют на ней волну деформации. Один из диаметров D кольцевой дорожки 5 принимается за расчетный, а на противоположной стороне по ширине выполнено выступающее кольцо 6 с зубчатым профилем 7. Зубья на вершинах волн сцеплены с зубьями прямозубой рейки 8 с шагом t0, являющейся выходным звеном, расположенной плоскостью с зубьями и возможностью перемещения также перпендикулярно к оси входного вала 1. Зубчатый профиль 7 (см. фиг.2) выполнен так, что в сечении, проходящем через ось входного вала 1 и перпендикулярно движению рейки 8, одна канавка или один зуб выходной рейки 8 совпадают соответственно с зубьями или канавками зубчатого профиля 7, а остальные зубья зубчатого профиля 7 выполнены с наклоном на угол z1 z2-z1=1, 2, 3, 4, … t1>t2 t1-t0= t0-t2= tg L=D/2tg Конструкция работает следующим образом. Вращение входного вала 1 в корпусе 2 и связанных с этим валом роликов 3, которые прокатываются по гибкой пластине 4 по кольцевой дорожке 5, приводит к изгибу пластины 4 и образует в гибкой пластине волны деформации. При этом на обратной стороне гибкой пластины 4 на выступающем кольце 6 с зубчатым профилем 7 также образуются волны деформации и зубья на вершинах волн входят в зацепление с зубьями прямозубой рейки 8, приводя ее в движение. В тот момент, когда ролики 3 при своем движении пересекают плоскость, расположенную по оси вала 1 и перпендикулярно движению рейки 8, на первом участке зубчатого профиля 7 создаются условия для попутного с движением ролика 3 движения выходной рейки 8. На каждый шаг t1 смещения ролика 3 первого участка по гибкой пластине 4 с зубчатым профилем 7 выходная рейка 8 с шагом t0 получает сдвиг на величину разности этих шагов В тот момент, когда ролики повернуты на 90° и пересекают плоскость, расположенную по оси вала 1 и по движению рейки 8, они движутся вдоль зубьев выходной рейки 8 и зубчатого профиля 7. При этом выше описанный механизм движения за счет разности шагов не работает. Движение выходной рейки 8 в этом случае обеспечивается наклоненными на угол При прохождении роликами 3 промежуточных точек движение выходной рейки 8 будут определять оба указанных механизма движения, вклад которых изменяется пропорционально синусу и косинусу угла поворота входного вала 1.
Формула изобретения
Зубчатая передача, содержащая входное звено в виде вала, установленного с возможностью вращения, снабженного, по меньшей мере, одним роликом, взаимодействующим с гибким зубчатым элементом, на одной стороне которого расположена кольцевая дорожка, а на противоположной стороне – выступающее кольцо с зубьями, на кольцевую дорожку опираются ролики с возможностью деформации гибкого элемента с образованием на нем волны деформации, причем выступающие на вершине волны зубья сцеплены с выходным зубчатым звеном, отличающаяся тем, что гибкий элемент выполнен в виде пластины, расположенной перпендикулярно к оси входного вала, на одной стороне которой имеется кольцевая дорожка, на которую оперты ролики и образуют на ней волну деформации, и один из ее диаметров D принимается за расчетный, а на противоположной стороне по ширине указанной дорожки выполнено выступающее кольцо с зубчатым профилем, при этом зубья на вершинах волн сцеплены с зубьями прямозубой рейки с шагом t0, являющейся выходным звеном, расположенной плоскостью с зубьями и возможностью перемещения также перпендикулярно к оси входного вала; зубчатый профиль выступающего кольца выполнен так, что в сечении, проходящем через ось входного вала и перпендикулярно движению рейки, одна канавка или один зуб выходной рейки совпадают соответственно с зубьями или канавками выступающего кольца, а остальные зубья выступающего кольца выполнены с наклоном на угол z1 z2-z1=1, 2, 3, 4, … t1>t2 ti-t0= t0-t2= tg L=D/2tg
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
, который пропорционально увеличивается по мере удаления от указанного сечения в обе стороны и с противоположными знаками до величины 
t1, t0-t2=
