RU2762587C1

RU2762587C1 - Device for transmitting rotation at an arbitrary controlled angle

Info

Publication number: RU2762587C1
Application number: RU2021128312A
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Прокшин; Сергей Мунирович Минигалеев; Венер Рифкатович Мухамадеев; Рустам Ильясович Ахметшин
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2021-12-21

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, and more specifically to couplings. The device for transmitting rotation at an arbitrary controllable angle comprises a housing spherically mated to a cover pivotally connected to said housing. The housing is kinematically connected to the drive gear meshed with the satellite, the axis of which is rigidly connected to this housing. The device contains a second satellite, which is in engagement with the said satellite. The teeth of the first satellite mesh with the teeth of the driven wheel. The driven wheel is coupled with a hole in the cover, as well as with an armature protrusion in the form of a ring with an outer spherical surface, mated with a hole in a spherical block. The axis of the first satellite is hingedly connected to the said block, and the axis of the second satellite is kinematically connected to the block and to the mentioned anchor. All gears are conical, and the tops of their initial cones converge at the point of intersection of the axes of the drive gear and the driven wheel. The numbers of teeth on the drive and driven wheels are the same.

EFFECT: expansion of kinematic functions of the mechanism.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств, в станкостроении, в робототехнике и приборостроении.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in transmissions of vehicles, in machine tools, in robotics and instrument making.

Известен шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) по патенту РФ 2289733, F16D 3/34, опубл. 30.12.2006, содержащий две полумуфты, образующие сферическое соединение, с кольцевыми пазами, в которых установлены ролики в виде усеченных конусов, размещенные на общей оси шарнира, пересекающей его главные оси в точке, являющейся геометрическим центром шарнира, имеющего ориентирующий механизм для размещения общей оси роликов в плоскости биссектора угла поворота шарнира.Known hinge of equal angular velocities (SHRUS) according to RF patent 2289733, F16D 3/34, publ. 12/30/2006, containing two half-couplings, forming a spherical connection, with annular grooves, in which rollers in the form of truncated cones are installed, located on a common axis of the hinge intersecting its main axes at a point that is the geometric center of the hinge, which has an orienting mechanism to accommodate a common axis rollers in the plane of the bisector of the angle of rotation of the hinge.

Недостатком этого устройства являются значительные отклонения общей оси роликов от номинального положения, что в условиях больших угловых скоростей создает дополнительные динамические нагрузки и вибрации.The disadvantage of this device is significant deviations of the common axis of the rollers from the nominal position, which, in conditions of high angular velocities, creates additional dynamic loads and vibrations.

Известна шарнирная муфта (шарнир Кардана-Гука, см. Кудрявцев В.Н. Детали машин: Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980. - 464 с., ил. стр. 432. Рис. 27.7), содержащая две вилки и крестовину, соединенные подшипниками для образования шарнира.Known hinge coupling (Cardan-Hooke hinge, see Kudryavtsev V.N. Machine parts: Leningrad: Mechanical Engineering. forks and a cross, connected by bearings to form a hinge.

Недостатком этого устройства является невозможность получения постоянной угловой скорости ведущего звена-вилки при больших угловых смещениях. Колебания угловой скорости генерируют вибрации, что существенно ограничивает их применение.The disadvantage of this device is the impossibility of obtaining a constant angular velocity of the driving link-fork at large angular displacements. Oscillations of angular velocity generate vibrations, which significantly limits their use.

Наиболее близким техническим решением является планетарный зубчатый механизм с коническими колесами (см. Теория механизмов. Под ред. В.А. Гавриленко. - М.: Высшая школа, 1973. - С. 511. рис. 3.124).The closest technical solution is a planetary gear mechanism with bevel wheels (see. Theory of mechanisms. Ed. By VA Gavrilenko. - M .: Higher school, 1973. - S. 511. Fig. 3.124).

В этом механизме реализуется задача передачи вращательного движения с некоторым фиксированным межосевым углом за счет использования конических зубчатых колес и водила, размещенных в корпусе с отверстиями для их установки в состоянии взаимного зацепления.In this mechanism, the task of transmitting rotary motion with a certain fixed center angle is realized through the use of bevel gears and a carrier placed in a housing with holes for their installation in a state of mutual engagement.

Это устройство выбрано в качестве прототипа.This device was chosen as a prototype.

Недостатком этого устройства является невозможность изменения межосевого угла между ведущим и ведомым колесами, составляющими механизм.The disadvantage of this device is the impossibility of changing the center angle between the driving and driven wheels that make up the mechanism.

Задачей данного изобретения является расширение функциональных возможностей за счет регулирования межосевого угла между ведущим и ведомым колесами механизма.The objective of this invention is to expand the functionality by adjusting the center angle between the driving and driven wheels of the mechanism.

Технический результат - расширение кинематических функций механизма с высоким значением КПД и строгим сохранением значения угловой скорости на входе и выходе кинематической цепи.The technical result is the expansion of the kinematic functions of the mechanism with a high value of efficiency and strict preservation of the value of the angular velocity at the input and output of the kinematic chain.

Указанная задача решается, а технический результат достигается устройством для передачи вращения под произвольным управляемым углом, содержащее корпус с отверстиями и осями для размещения зубчатых конических колес, сферически сопряженный с крышкой, шарнирно связанной с названным корпусом, который кинематически соединен с ведущей шестерней, зацепленной с сателлитом, ось которого жестко связана с этим корпусом.The specified problem is solved, and the technical result is achieved by a device for transmitting rotation at an arbitrary controllable angle, containing a housing with holes and axes for accommodating bevel gears, spherically mated to a cover pivotally connected to the named housing, which is kinematically connected to a drive gear meshed with a satellite , the axis of which is rigidly connected to this body.

В отличие от прототипа устройство содержит второй сателлит, входящий в зацепление с упомянутым сателлитом, зубья которого образуют зацепление с зубьями ведомого колеса, сопряженного с отверстием в крышке, а также с выступом якоря в виде кольца с наружной сферической поверхностью, сопряженного с отверстием в сферической колодке, причем, ось сателлита шарнирно связана с упомянутой колодкой, а ось второго сателлита кинематически соединена с колодкой и с упомянутым якорем, все зубчатые колеса конические, причем, вершины их начальных конусов сходятся в точке пересечения осей ведущей шестерни и ведомого колеса, а числа зубьев ведущего и ведомого колес одинаковы.Unlike the prototype, the device contains a second satellite, which engages with the said satellite, the teeth of which form engagement with the teeth of the driven wheel, mated with a hole in the cover, and also with an armature protrusion in the form of a ring with an outer spherical surface, mated with a hole in a spherical block , moreover, the axis of the satellite is pivotally connected to the said block, and the axis of the second satellite is kinematically connected to the block and to the mentioned anchor, all gears are conical, moreover, the tops of their initial cones converge at the point of intersection of the axes of the driving gear and the driven wheel, and the number of teeth of the driving and driven wheels are the same.

Конструкция устройства для передачи вращения под произвольным изменяемым углом поясняется чертежами. На фиг. 1 показан разрез устройства в положении, когда межосевой угол имеет значение α. На фиг. 2 показан разрез по А-А.The design of the device for transmitting rotation at an arbitrary variable angle is illustrated by the drawings. FIG. 1 shows a section of the device in a position when the center angle has a value of α. FIG. 2 shows a section along AA.

Устройство для передачи вращения под произвольным управляемым углом содержит корпус 1, имеющий отверстие для размещения ведущей шестерни 2 и стебель Б цилиндрической формы для установки сателлита 3, образующего зацепление с зубьями ведущей шестерни 2 и сателлита 4, который размещен на оси 5, связанной с колодкой 6 и входит в зацепление с ведомым колесом 7, размещенным в отверстие крышки 8, имеющей внутреннюю полость сферической формы, сопряженной со сферической наружной поверхностью корпуса 1, имеющего также внутреннюю сферическую поверхность для взаимодействия с соответствующими поверхностями сателлитов 3 и4, колеса 7 и ведущей шестерни 2. Колодка 6 имеет наружную сферическую и внутреннюю цилиндрическую поверхность для связи с якорем 8, имеющим цилиндрический выступ В, входящий в отверстие ведомого колеса 7. Названный якорь 8 связан с колодкой 6 осью 5.The device for transmitting rotation at an arbitrary controllable angle comprises a housing 1 having a hole for accommodating a driving gear 2 and a cylindrical stem B for installing a satellite 3, which engages with the teeth of the drive gear 2 and satellite 4, which is located on the axis 5, connected to the block 6 and comes into engagement with the driven wheel 7, placed in the opening of the cover 8, which has an inner cavity of a spherical shape, mating with the spherical outer surface of the housing 1, which also has an inner spherical surface for interaction with the corresponding surfaces of the satellites 3 and 4, the wheel 7 and the drive gear 2. The block 6 has an outer spherical and an inner cylindrical surface for communication with the armature 8, which has a cylindrical protrusion B entering the hole of the driven wheel 7. The named armature 8 is connected to the block 6 by an axis 5.

Ведущая шестерня 2 и ведомое колесо 7 конические и имеют одинаковые числа зубьев, сателлиты 3 и 4 также выполнены в виде зубчатых конических колес, причем их начальные конусы своими вершинами сходятся в одной точке, образованной при пересечении осей ведущей шестерни 2 и ведомого колеса 7. Взаимное положение корпуса 1 и крышки 8 обеспечено шарнирно установкой полуосей 9 (фиг. 2) в соответствующих отверстиях.The drive gear 2 and the driven wheel 7 are conical and have the same number of teeth, the satellites 3 and 4 are also made in the form of toothed bevel gears, and their initial cones with their tops converge at one point formed at the intersection of the axes of the drive gear 2 and the driven wheel 7. Mutual the position of the body 1 and the cover 8 is provided by the hinged installation of the semiaxes 9 (Fig. 2) in the corresponding holes.

Работает устройство для передачи вращения под произвольным управляемым углом следующим образом.A device for transmitting rotation at an arbitrary controllable angle works as follows.

Вращение ведущей шестерни 2, при неподвижном корпусе 1, через зацепления сателлитов 3 и 4 передается ведомому колесу 7. Положение, соответствующее углу α может быть изменено перемещением крышки 8 относительно корпуса 1, при этом, сателлит 4 обкатывается своими зубьями относительно сателлита 3, установленного на оси 5. Кинематические связи колес обеспечиваются за счет фиксации ведущей шестерни 2 и сателлита 3 через корпус 1, сателлита 4 с ведомым колесом 7 - выступом В, осью 5 через якорь 8, а связь сателлитов 3 и 4 обеспечена осью 5 и стеблем Б корпуса 1. Все названные кинематические связи обеспечены шарнирными соединениями элементов взаимодействующих деталей. Взаимное положение корпуса 1 и крышки 8 обеспечивается полуосями 9, образующими их шарнирное соединение.The rotation of the drive gear 2, with a stationary housing 1, is transmitted through the engagement of satellites 3 and 4 to the driven wheel 7. The position corresponding to the angle α can be changed by moving the cover 8 relative to the housing 1, while the satellite 4 rolls in its teeth relative to the satellite 3 mounted on axle 5. Kinematic connections of the wheels are ensured by fixing the drive gear 2 and satellite 3 through the housing 1, the satellite 4 with the driven wheel 7 - the projection B, the axis 5 through the armature 8, and the connection of the satellites 3 and 4 is provided by the axis 5 and the stem B of the housing 1 All of the named kinematic connections are provided with hinged connections of the elements of interacting parts. The relative position of the body 1 and the cover 8 is provided by the semi-shafts 9, which form their hinge connection.

Таким образом, обеспечивается передача вращательного движения между ведущей шестерней и ведомым колесом под любым углом в диапазоне от значения α до нуля. При этом, межосевые углы в передачах ведущая шестерня - сателлит, сателлит - второй сателлит, второй сателлит - ведомое колесо остаются неизменными, а законы зацеплений соблюдаются для всех зубчатых передач механизма.Thus, the transmission of rotary motion between the drive gear and the driven wheel is provided at any angle in the range from α to zero. At the same time, the center-to-center angles in the transmissions of the driving gear - the satellite, the satellite - the second satellite, the second satellite - the driven wheel remain unchanged, and the laws of engagement are observed for all gears of the mechanism.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности за счет регулирования межосевого угла между ведущим и ведомым колесами механизма, кинематические функции механизма с высоким значением КПД и строгим сохранением значения угловой скорости на входе и выходе кинематической цепи.So, the claimed invention allows you to expand the functionality by adjusting the center angle between the driving and driven wheels of the mechanism, the kinematic functions of the mechanism with a high value of efficiency and strict preservation of the value of the angular velocity at the input and output of the kinematic chain.

Claims

A device for transmitting rotation at an arbitrary controllable angle, containing a housing with holes and axes for accommodating bevel gears, spherically mated to a cover pivotally connected to said housing, which is kinematically connected to a drive gear meshed with a satellite, the axis of which is rigidly connected to this housing , characterized in that the device contains a second satellite, which engages with the said satellite, the teeth of which form engagement with the teeth of the driven wheel, mated with the hole in the cover, and also with the protrusion of the armature in the form of a ring with an outer spherical surface, mated with a hole in the spherical block, moreover, the axis of the satellite is pivotally connected to the said block, and the axis of the second satellite is kinematically connected to the block and to the mentioned anchor, all gears are conical, moreover, the tops of their initial cones converge at the point of intersection of the axes of the driving gear and the driven wheel, and the number of teeth leading and driven stake c are the same.