Зубчато-реечный механизм

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении . Целью изобретения является расширение кинематических возможностей . Для этого механизм снабжен гибким замкнутым элементом 5, кинематически связанным с приводом 6, зубчатые колеса 1 и 2 установлены на гибком элементе 5 с возможностью вращения, а рейки 3 и 4 - с возможностью изменения расстояния между ними в пределах радиального зазора рейка-колесо . При движении гибкого элемента 5 в одну из сторон в том же направлении перемещаются и зубчатые колеса, при этом колесо 1 перекатывается по неподвижной в данный момент рейке 3, а колесо с подвижной в данный момент рейкой 4 перемещает ее в обратном направлении. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 16 Н 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Ы

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 479061 1(28 (22) 11.12.89 (46) 30.10.92. Бюл, М 40 (71) белорусский политехнический институт (72) И. П. Филонов, П.П. Анципорович и

И.П. Петриковец (56) НРБ hh 33695, кл. F 16 Н 21/00, 1983, НРБ N. 36294, кл, F 16 Н 19/06, 1984. (54) ЗУБЧАТО-РЕЕЧНЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении. Целью изобретения является расширение кинематических возможно. Ж „, 1772482 Al стей. Для этого механизм снабжен гибким замкнутым элементом 5, кинематически связанным с приводом 6, зубчатые колеса 1 и 2 установлены на гибком элементе 5 с возможностью вращения, а рейки 3 и 4 — с возможностью изменения расстояния между ними в пределах радиального зазора рейка-колесо. При движении гибкого элемента

5 в одну из сторон в том же направлении перемещаются и зубчатые колеса. при этом колесо 1 перекатывается по неподвижной в данный момент рейке 3, а колесо 2 с подвижной в данный момент рейкой 4 перемещает ее в обратном направлении. 3 ил.

1772482

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении.

Известен линейный преобразователь, содержащий блок зубчатых колес разного диаметра и две зубчатые рейки, характеризующийся тем, что одно колесо блока колес, установленного на ведущем подвижном звене, входит в зацепление с неподвижной рейкой, а другое колесо блока колес входит в зацепление с подвижной рейкой, установленной в направляющих роликах и с возможностью движения вместе с ведущим звеном вдоль неподвижно установленной направляющей, с сохранением постоянного расстояния между рейками и передаточного отношения, равного отношению диаметров колес блока колес, при этом обеспечивается перемещение ведомой рейки с определенной скоростью при заданном перемещении и скорости блока колес.

Наиболее близок по технической сущности к изобретению линейный преобразователь, включающий плавающий блок колес (состоящий из двух колес разного диаметра), ось которого связана с подвижным звеном, установленным в направляющей, смонтированной на корпусе машины, при этом по цилиндрическим параллельным поверхностям одного колеса блока (меньшего) намотаны в противоположных направлениях две гибкие ленты, одни концы которых связаны с колесом, другие соответственно связаны: один с винтом механизма натяжения, а другой — с корпусом машины; по цилиндрическим поверхностям второго (большего) колеса блока также намотаны B противоположных направлениях концы другой гибкой ленты и закреплены на колесе, а эта лента с измененной шириной охватывает два ролика, установленных с воэможностью вращения на осях, причем ось одного ролика связана с винтом механизма натяжения (то есть подвижна), При этом лента посредством каретки связана еще и с исполнительным механизмом машины. В предусмотренном втором варианте исполнения механизма отсутствуют две первые гибкие ленты, а меньшее колесо блока выполнено зубчатым и входящим в зацепление с рейкой, установленной в корпусе.

Механизм не обеспечивает возможности автоматического бесступенчатого регулирования (изменения) передаточного отношения в процессе преобразования заданного движения блока колес в движение ведомого рабочего органа, причем преобразуется поступательное движение в поступательное с постоянным передаточным

55 отношением, равным отношению диаметров колес и, для изменения этого передаточного отношения необходимо при переналадке заменить цилиндрические колеса одного диаметра на колеса другого диаметра, что и обуславливает в случае необходимости получения некоторого диапазона изменения передаточного отношения необходимость иметь набор разных блоков колес (с разными диаметрами), а в случае второго варианта исполнения механизма (меньшее колесо блока выполнено зубчатым и входящим в зацепление с рейкой, установленной неподвижно в корпусе), требуется меньшее колесо блока изготавливать зубчатым с определенным числом зубьев и, естественно, иметь набор зубчатых реек.

Данный механизм имеет жесткую связь блока колес с двигателем, а расстояние между зубчатой рейкой и осью симметрии блока колес (во втором варианте исполнения механизма) — постоянно, кроме того механизм не обладает возможностью реализовать, так называемое, "кинематическое торможение". т.е. не обеспечивает остановку ведомого рабочего органа(скорость перемещения равна нулю) и перемещение рабочего органа в обратном направлении (реверсирование) без остановки приводного двигателя.

Целью изобретения является рсширение кинематических возможностей.

Это достигается тем, что зубчато-реечный механизм, содержащий две установленные параллельно одна другой рейки, одна из которых имеет возможность осевого перемещения, а другая неподвижна, два зубчатые колеса с различным числом зубьев, взаимодействующие с соответствующими рейками,и привод, снабжен гибким замкнутым элементом, кинематически связанным с приводом, зубчатые колеса установлены на гибком элементе с возможностью вращения, а рейки установлены с возможностью изменения расстояния между ними в пределах радиального зазора между рейкой и колесом.

На фиг.1 изображена схема зубчато-реечного механизма, общий вид; на фиг.2 — то же, вид сбоку; на фиг.3 — часть общего вида

"с неподвижной второй рейкой, Зубчато-реечный механизм содержит зубчатые колеса 1 и 2,выполненные в виде блока колес с различным числом зубьев, причем меньшее колесо 1 входит в зацепление с неподвижной, в данный момент рейкой 3, а большое колесо 2 входит в зацепление с подвижной, в данный момент, зубчатой рейкой 4, при этом сам блок колес

1772482 закреплен с возможностью вращения относительно своей оси симметрии на гибком замкнутом элементе 5. связанном кинематически с приводным двигателем 6 посредством звездочек 7, установленных с воэможностью вращения вокруг своих осей в корпусе 8, при этом неподвижное или подвижное соединение одной из реек (3 или 4) с корпусом 8 осуществляется с помощью микровинтов 9 и в данный момент, как указано выше, рейка 3 — неподвижная, а рейка

4 подвижная, На фиг.3 показан случай, когда рейка 3 — подвижная, а рейка 4 — неподвижная.

В корпусе 8 механизма по обе стороны от блока шестерен, на уровне оси блока, расположены два, равного прямоугольного сечения, параллельные между собой, направляющих паза 10 (на фиг,2 показан один левый паз), по которым перемещается вал блока шестерен во время работы механизма.

Зубчато-реечный механизм работает следующим образом.

При движении гибкого элемента 5 в одну из сторон (это зависит от того, в каком направлении вращается ротор двигателя 6 и связанная с ним звездочка 7) в там же направлении перемещается и блок колес, при этом колесо 1 перекатывается по неподвижной, в данный момент, рейке 3, вследствие этого, колесо 2, входящее в зацепление с подвижной, в данный момент, рейкой 4, перемещает ее в обратном направлении.

Картина распределения скоростей при этом показана на фиг.1. На фиг.3 показан случай, когда уже рейка 4 является неподвижной, а рейка 3 перемещается.

Для случая, когда зубчатые колеса 1 и 2 являются нулевыми (изготовлены без смещения исходного производящего контура), передаточное отношение для схемы на фиг.1 будет иметь вид

Чо О К гк

Ч, КС Н где V< — скорость центра блска колес при его движении в направлении перемещения гибкого элемента 5;

Vс — скорость точки контакта зубчатого колеса 2 с подвижной (в данный момент) рейкой 4, скорость перемещения рейки 4;

ОК вЂ” расстояние от центра блока колес до точки контакта зубчатого колеса 1 с неподвижной рейкой 3 (в данный момент), т.е. расстояние от центра блока колес до мгновенного центра скоростей — точки "К";

КС вЂ” расстояние от мгновенного центра скоростей (точки "К") до точки контакта зуб5

55 чатого колеса 2 с подвижной (a данный момент) рейкой 4;

rK — радиус делителной окружности (он же — радиус начальной окружности для нулевого колеса) зубчатого колеса 1;

H — расстояние между делительными прямыми (для нулевых колес — начальными прямыми) зубчатых реек 3 и 4 или расстояние между тачками контакта зубьев зубчатых колес 1 и 2 с зубчатыми рейками 3 и 4.

При неподвижной рейке 4 и подвижной рейке 3 (см.фиг,3) это соотношение будет иметь вид

Va 0K гс /с К С Н где Vñ — скорость точки контакта зубчатого колеса 1 с подвижной (в данный момент) рейкой 3;

ОК вЂ” расстояние от центра блока колес до точки контакта зубчатого колеса 2 с неподвижной (в данный момент) рейкой 4, т.е. расстояние от центра блока колес до мгновенного центра скоростей — точки К;

КС вЂ” расстояние от мгновенного центра скоростей (точки К) до точки контакта зубчатого колеса 1 с подвижной (в данный момент) рейкой 3, гс — радиус делительнсй окружности (он

)KG радиус начальной окружности для нулевого колеса) зубчатогс колеса 2.

Оценивая эти соотношения, написанные для случаев по схемам механизма на фиг.1 и фиг.3,видим, что величи..у передаточного отношения можно регулировать в некотором диапазоне, изменяя расстояние

Н при прочих, выбираемых нами, псстоянi! t!x данных, более того, это г процесс можно ссуществить автоматически регулируемым.

Поясним это примерам. Пуст модуль Bl зубчатых колес равен 10 мм, Тогда величина радиального зазора равна С,25 m = 2,50 мм, ;: величину Н можно приня-ь равной, по максимуму, величине радиального зазора, а пс минимуму близкой к нулю, т,е. величину

Н можно изменять, в общем-то, от нуля до величины радиального зазора пои данном модуле зубчатых колес.

Можно ли выбрап Н большим, чем радиальный зазор. В принципа, да, «о нежелательно, так как пои этом нарушится зацеплени зубчатых колес с рейками, а, в рассматриваемом случае, можно создать расстояние Н, равное сумме пслурадиаль-, ных зазоров обоих зацеплений колес со своими рейками и это не повлечет нарушения зацепления, т.е. мы можем так подобрать числа зубьев зубчатых колес 1 и 2, что расстояние Н будет суммой полурадиаль1772482 ных зазоров обеих реек при зацеплении их со своими колесами, Величина передаточного отношения для схемы на фиг,1 равна отношению гк/Н, а для схемы на фиг.3, соответственно, r

Пусть далее, примем число зубьев колес одинаковым, например, равным 10, тогда при модуле m = 10 мм гк = гс - 0,5 m z = 0,5х х10 10 =50 мм. Н =0,25 m =0,25 10 =2,5 мм. где m — модуль зубчатых колес, принятый в качестве примера, равный 10 мм;

z- число зубьев колес, принятое равным тоже 10.

Тогда диапазон изменения,передаточного отношения будет

1 к с 50 мм 500 20

Н Н 01 — 25мм где l — передаточное отношение от гибкого элемента 5 к одной из реек при неподвижной второй.

Из этих выкладок видно, что чем меньше значение Н можно принять в пределах до его максимального значения, равного радиальному зазору при данном модуле зубчатых колес, тем больший диапазон изменения передаточного отношения мы может получить. Следует заметить, однако, что установка минимального расстояния Н зависит от достижимой точности его установки, точности изготовления звеньев механизма, и область использования изобретения, видимо, необходимо ограничить точным станкостроением или приборостроением. Кроме того, чтобы избежать влияния на расстояние Н прогиба гибкого элемента 5, в корпусе механизма выполнены, по обе стороны от блока колес, два направляющих паза 10, параллельные между собой, равного прямоугольного сечения, на уровне положения оси блока.

5 Таким образом, зубчато-реечный механизм обеспечивает широкий диапазон изменения передаточного отношения без необходимости иметь большой набор зубчатых колес; без необходимости разборки и

10 сборки; путем подналадки обеспечивается автоматическое бесступенчатое регулирование передаточного отношения в диапазоне его изменения; обеспечивается автоматическое реверсирование (быстро15 действие его), например за счет установки конечных выключателей на пути перемещения гибкого элемента или реек; упрощается схема механизма; уменьшается материалоемкость.

20 Формула изобретения

Зубчато-реечный механизм, содержащий две установленные параллельно одна другой рейки, одна иэ которых имеет возможность осевого перемещения, а другая

25 неподвижна, два зубчатых колеса с различным числом зубьев, взаимодействующие с соответствующими рейками, и привод, о тличающийся тем,что,сцелью расширения кинематических возможностей, 30 механизм снабжен гибким замкнутым элементом, кинематически связанным с приводом, зубчатые колеса установлены на гибком элементе с возможностью вращения, а рейки установлены с возможностью изменения ðàñ35 стояния между ними в пределах радиального зазора между рейкой и колесом.

1772482

3 2 /

Составитель И. Петриковец

Техред М,Моргентал Корректор fl. Гереши

Редактор В. бер

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3830 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5