Зубчатое колесо

 

Предлагаемое устройство относится к области механики, а именно к узлам и деталям зубчатых передач. Зубчатое колесо преимущественно для беззазорных силовых передач содержит два соосных, установленных с возможностью относительного поворота диска с зубчатыми венцами и механизм нагружения, упруго связывающий диски. Механизм нагружения в каждой ветви содержит рычаг с шипом, размещенным в отверстии одного из дисков с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси зубчатого колеса. Элемент рычага, связанный упругим элементом с указанным диском, образует плечо силы реакции упругой связи относительно оси вращения рычага, а элемент рычага, размещенный с возможностью движения в отверстии другого диска, - плечо равнодействующей реакции этого диска. Направление поворота рычага под действием упругого элемента соответствует уменьшению плеча равнодействующей реакции диска и увеличению плеча силы реакции упругой связи. Плечи пересекают ось вращения рычага в разных точках. Изобретение позволяет увеличить передаваемый момент, исключить увеличение габаритов, сохранить в процессе работы величину воздействия упругого элемента на диски. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое устройство относится к области механики, а конкретно к узлам и деталям зубчатых передач, и может быть использовано в станкостроении (например, в силовых приводах металлорежущих станков), а также в других отраслях науки и техники для повышения точности механизмов с зубчатыми (преимущественно силовыми) передачами.

Погрешность мертвого хода зубчатой передачи (в частности, из-за наличия боковых зазоров между зубьями, обусловленных технологическими и эксплуатационными причинами) можно уменьшить, выполнив одно из двух колес передачи разрезным (в виде двух соосных, размещенных с возможностью относительного поворота дисков с зубчатыми венцами) и введя между дисками упругую связь, действующую в окружном направлении [1: статья Беззазорный механизм, схема б] , например с упругим элементом в виде цилиндрической винтовой или плоской С-образной пружины [2а: рис.14,28].

Создаваемый упругим элементом момент должен превышать (например, согласно [2б: с. 139] - в 2...3 раза) расчетный момент на валу колеса, поэтому общим недостатком беззазорных силовых передач с упругим элементом, непосредственно соединяющим диски разрезного колеса, является трудность размещения упругого элемента с достаточным рабочим усилием в объеме передачи (в частности, без выхода за габарит колеса по оси) и, тем самым, дополнительное ограничение передаваемого момента. Указанный недостаток сохраняется при выполнении упругого элемента в виде пружины иной формы (например, пластины с переменным сечением по ширине [3а] или оболочки - части поверхности усеченного конуса [3б]), в частности торсионного вала (например, закрепленного на ступице диска одним концом, а другим - взаимодействующего с помощью рычага, или кривошипа, со вторым диском [4а]). Снабжение последнего из перечисленных устройств регулирующим передаваемые нагрузки элементом (например, воздействующим на рычаг с целью изменения закрутки торсиона [4б]) дополнительно увеличивает габарит колеса.

Известно сборное зубчатое колесо [5], два зубчатых венца которого подвижно связаны эксцентриковыми пальцами, расположенными в отверстиях обоих венцов, причем в отверстиях одного из них установлены кольцевые упругие элементы. Вследствие недостаточного усилия упругой связи оно снабжено механизмом, фиксирующим относительное положение венцов; однако действующий вручную, этот механизм не позволяет компенсировать зазор непрерывно в процессе эксплуатации колеса.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить усилие упругого элемента (увеличить передаваемый момент), исключить увеличение габаритов (колеса и передачи) более требуемых по критериям прочности, сохранить в процессе работы (по мере износа зубьев и увеличения зазора) величину воздействия упругого элемента на диски. Сущность изобретения заключается в том, что в зубчатом колесе, содержащем два соосных, установленных с возможностью относительного поворота диска с зубчатыми венцами и механизм нагружения, упруго связывающий диски, механизм нагружения в каждой ветви содержит рычаг с шипом, размещенным в отверстии одного из дисков с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси зубчатого колеса, причем элемент рычага, связанный упругим элементом с указанным диском, образует плечо силы реакции упругой связи относительно оси вращения рычага, а элемент рычага, размещенный с возможностью движения в отверстии другого диска - плечо равнодействующей реакции этого диска, при этом направление поворота рычага под действием упругого элемента соответствует уменьшению плеча равнодействующей реакции диска и увеличению плеча силы реакции упругой связи, а плечи пересекают ось вращения рычага в разных точках.

Упругий элемент может быть выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины растяжения. Рычаг может выполняться составным и содержать кривошипный вал, у которого шип, соосный средней части вала, размещен с возможностью вращения в отверстии одного диска, а шип, расположенный эксцентрично - с возможностью вращения и перемещения перпендикулярно своей оси в отверстии другого диска, и коромысло, взаимодействующее с первым диском с помощью упругого элемента и связанное шлицевым соединением со средней частью кривошипного вала.

При введении рычага в механизм нагружения требуемое от упругого элемента усилие уменьшается (по сравнению с непосредственным соединением дисков) как отношение плечей указанных сил, которое, в частности, пропорционально отношению расстояний от оси указанного рычага до места взаимодействия рычага со стенкой отверстия диска и до места соединения рычага с упругим элементом. Противоположные изменения плечей сил (увеличение для реакции упругой связи и уменьшение для реакции диска за счет поворота линий сил относительно оси вращения рычага при повороте последнего) обеспечивают поддержание величины воздействия упругого элемента на диски при увеличении зазора и одновременном уменьшении усилия упругого элемента. Размещение элемента рычага, образующего плечо равнодействующей реакции диска, в отверстии этого диска, при котором указанное плечо и плечо упругой связи пересекают ось рычага в разных точках, уменьшает габарит колеса по его оси. Все это позволяет установить упругий элемент с рабочим усилием, достаточным для передачи заданного в широких пределах крутящего момента, в требуемых по критериям прочности габаритах колеса, и, следовательно, не увеличивая габаритов, создавать конструктивно и технологически простые силовые зубчатые передачи с надежной и автоматической непрерывной компенсацией мертвого хода. Введение составного рычага, части которого (кривошипный вал и коромысло) связаны шлицевым соединением, может облегчить как сборку колеса, так и предварительную настройку рабочего усилия упругого элемента.

Предлагаемое устройство (в частных формах) поясняется чертежами, где: фиг.1 - сечение колеса плоскостью, проходящей через его ось; фиг. 2 - сечение (А-А) колеса в плоскости плеча равнодействующей реакции диска; фиг.3 - вид (Б) колеса с одним снятым диском; фиг.4 - колесо, выполненное с использованием кривошипного вала; фиг.5 - вид (В) со стороны кривошипа, расположенного эксцентрично.

Зубчатое колесо содержит диск 1, закрепленный на валу (не показан) передачи, и соосный ему диск 2, установленный с возможностью поворота относительно диска 1; оба диска снабжены зубчатыми венцами с одинаковыми параметрами. Механизм нагружения включает (при нескольких параллельных ветвях - в каждой) рычаг 3 с шипом 4, размещенным с возможностью вращения вокруг геометрической оси 5, параллельной оси 6 зубчатого колеса, в отверстии 7 диска 1. Элемент 8 рычага 3 связан пружиной растяжения 9 с диском 1 и образует плечо (длинное) силы реакции пружины 9 (относительно оси 5), а элемент 10 рычага 3 размещен с возможностью движения в пределах отверстия 11, выполненного в диске 2, и образует плечо (короткое) равнодействующей реакции диска 2 (относительно оси 5). При этом плоскости 12 и 13 плечей не совпадают и пересекают ось 5 в разных точках. Плечо силы реакции пружины 9 (относительно оси 5) будет увеличиваться по мере увеличения зазора, например, если проекции оси 5 и точек взаимодействия ненагруженной пружины 9 с рычагом 3 и диском 1 на плоскость, перпендикулярную оси 5, лежат в вершинах прямоугольного треугольника. Плечо равнодействующей реакции диска 2 (относительно оси 5) будет уменьшаться по мере увеличения зазора, например, если стенка отверстия 11 выполнена прямолинейной, а взаимодействующий с ней конец элемента 10 - с закруглением малого радиуса. Если конфигурация механизма нагружения такова, что место взаимодействия элемента 10 с диском 2 при увеличении зазора удаляется от оси 6 колеса, то относительный поворот дисков 1 и 2 (с уменьшением указанного плеча) в случае пересечения линий стенки и радиуса, на котором лежит ось 5, при их продолжении в направлении от оси 6 будет больше, чем в случае пересечения при их продолжении в противоположном направлении.

В процессе сборки передачи (в каждой ветви механизма нагружения) пружина 9, сжимаясь, поворачивает элементы 8 и 10 вокруг оси 5. Элемент 10, воздействуя (с усилием большим, чем усилие пружин 9) на стенку отверстия 11 диска 2, поворачивает его относительно диска 1 до упора противоположными боковыми поверхностями зубьев обоих дисков в зубья сопрягаемого колеса (не показано) передачи. В результате устраняется боковой зазор и, тем самым, уменьшается мертвый ход при реверсировании.

В другой частной форме выполнения механизм нагружения содержит (при нескольких параллельных ветвях - в каждой) кривошипный вал 14, в средней части которого выполнены шлицы, предназначенные для взаимодействия с охватывающим эту часть вала и также снабженным шлицами концом коромысла 15; пружина растяжения 9 связывает с диском 1 другой конец коромысла 15. Соосный средней части вала 14 шип 16 размещен с возможностью вращения вокруг геометрической оси 17 в отверстии 18 диска 1, а расположенный эксцентрично шип 19 - с возможностью вращения и перемещения перпендикулярно своей оси в отверстии 20 диска 2.

При сборке колеса (в каждой ветви механизма нагружения) устанавливают (с помощью шлицевого соединения) такую конфигурацию коромысла 15 и шипа 19, которая обеспечивает требуемую величину рабочего усилия пружины 9. В процессе сборки передачи пружина 9, сжимаясь, поворачивает коромысло 15, которое за счет шлицевого соединения поворачивает кривошипный вал 14 вокруг оси 17. Шип 19, воздействуя (с усилием большим, чем усилие пружины 9) на стенку отверстия 20 диска 2, поворачивает его относительно диска 1 до упора противоположными боковыми поверхностями зубьев обоих дисков в зубья сопрягаемого колеса (не показано) передачи, в результате чего устраняется боковой зазор.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Крайнев А.Ф. Детали машин: Словарь - справочник.- М.: Машиностроение, 1992.

2а. Красковский Е. Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем; Учебное пособие для вузов/Под ред. Ю.А. Дружинина. - 2-е изд.- М.: Высшая школа. 1991.

2б. Первицкий Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов: Учебное пособие для вузов. - Л.: Машиностроение (Ленинг. отд-ние), 1976.

3а. Сборное зубчатое колесо. Авторское свидетельство СССР 300686, МПК2 F 16 H 55/24, опубл. 1971.

3б. Зубчатое колесо. Авторское свидетельство СССР 815377, МПК3 F 16 H 55/18, опубл.1981.

4а. Зубчатое колесо. Авторское свидетельство СССР 476389, МПК2 F 16 H 1/00, опубл. 1975.

4б. Зубчатое колесо. Авторское свидетельство СССР 823717, МПК3 F 16 H 55/18, опубл.1981.

5. Сборное зубчатое колесо. Авторское свидетельство СССР 390314, МПК2 F 16 H 55/04. опубл. 1973.5

Формула изобретения

1. Зубчатое колесо, преимущественно для беззазорных силовых передач, содержащее два соосных, установленных с возможностью относительного поворота диска с зубчатыми венцами и механизм нагружения, упруго связывающий диски, отличающееся тем, что механизм нагружения в каждой ветви содержит рычаг с шипом, размещенным в отверстии одного из дисков с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси зубчатого колеса, причем элемент рычага, связанный упругим элементом с указанным диском, образует плечо силы реакции упругой связи относительно оси вращения рычага, а элемент рычага, размещенный с возможностью движения в отверстии другого диска, - плечо равнодействующей реакции этого диска, при этом направление поворота рычага под действием упругого элемента соответствует уменьшению плеча равнодействующей реакции диска и увеличению плеча силы реакции упругой связи, а плечи пересекают ось вращения рычага в разных точках.

2. Зубчатое колесо по п. 1, отличающееся тем, что рычаг выполнен составным и содержит кривошипный вал, у которого шип, соосный средней части вала, размещен с возможностью вращения в отверстии одного диска, а шип, расположенный эксцентрично, - с возможностью вращения и перемещения перпендикулярно своей оси в отверстии другого диска, и коромысло, взаимодействующее с первым диском с помощью упругого элемента и связанное шлицевым соединением со средней частью кривошипного вала.

3. Зубчатое колесо по п. 1 или 2, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины растяжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в ответственных высокоточных передачах, для приводов исполнительных органов роботов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных устройствах, например, на транспорте

Изобретение относится к конструкции приводов станков

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в машинах, где необходимы корректировка взаимного положения зубчатых колес во время работы и регулировка зазоров в зацеплении

Изобретение относится к конструкции цилиндрических зубчатых колес и может быть использовано е зубчатых передачах различного назначения

Изобретение относится к машиностроению , в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в приводных системах , например, радиотелескопов и антенных устройств, к которым предъявляется требование отсутствия люфта

Изобретение относится к области машинои приборостроения и может быть использовано в реверсивных делительных механизмах и кинематических цепях следящих систем приборов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных отсчетно-силовых зубчатых передачах

Изобретение относится к регулированию зазора между зубьями колес на измерительной позиции во время сборки машин, имеющих зубчатые передачи

Изобретение относится к машиностроению, а именно к безлюфтовым приводам поворота звеньев робота

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в реверсивных механизмах, где необходима высокоточная передача угла поворота от ведущего к ведомому звену

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в зубчатых колесах с непостоянным пятном контакта вдоль ширины зубьев. Зубчатое колесо состоит из пары зубчатых дисков с зубьями (4, 5), установленных соосно с возможностью их взаимного поворота с общим центром вращения, пружинного механизма принудительной установки дисков с обеспечением расположения соседних зубьев каждого колеса в одной радиальной плоскости и имеющего механизм регулирования угла взаимного поворота дисков. Образующие (11, 12) боковых поверхностей зубьев дисков расположены по дугам. Размеры дуг одинаковы для зубьев обоих дисков на каждом участке высоты зубьев. Изобретением решается задача оптимизации режимов нагружения зубьев зубчатого колеса при смещении пятен контакта вдоль образующих их боковых поверхностей. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к приводам машин, имеющих следящие системы, в частности станки с ЧПУ, промышленные роботы и т.д. Планетарный редуктор с беззазорным зацеплением содержит два центральных колеса (1, 3) и находящиеся с ними в зацеплении сателлиты, каждый из которых образует блок из двух зубчатых колес (2). Зубчатые колеса (2) установлены на общей оси (5) посредством подшипников (10) качения и кулачковых муфт (8, 9) свободного хода с возможностью поворота относительно друг друга. Общая ось (5) имеет возможность вращения в подшипниках (13), закрепленных в составном водиле (4), которое вращается в подшипниках (12), размещенных в корпусе редуктора (15). Кулачковые муфты (8, 9) свободного хода поставлены так, чтобы зубчатые колеса (2) могли вращаться на оси (5) в противоположных направлениях. Зубчатые колеса (2) связаны между собой винтовой пружиной (11) кручения. Устранение зазоров достигается закручиванием пружины (11) посредством одного из зубчатых колес (2) и последующей установкой в гнездо зубчатого колеса соответствующей кулачковой муфты свободного хода. В собранном редукторе беззазорность зацепления при передаче заданных нагрузок в обоих направлениях обеспечивается кулачковыми муфтами (8 и 9). Изобретение позволяет обеспечить беззазорность зацепления в редукторе во всем диапазоне требуемых нагрузок как в прямом, так и в обратном направлениях вращения валов редуктора. 4 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ компенсации изменения межосевого расстояния предназначен для использования в газораспределительном механизме (1) снабженного клапанным газораспределением двигателя внутреннего сгорания, в котором в головке (2) цилиндров двигателя внутреннего сгорания установлен по меньшей мере один распределительный вал (3) и приводится в движение цилиндрическими шестернями. Одна приводная цилиндрическая шестерня (8) предусмотрена на установленном в блоке (9) цилиндров двигателя внутреннего сгорания коленчатом валу (10). Одна приводная цилиндрическая шестерня (4) предусмотрена на распределительном валу (3). По меньшей мере одна промежуточная шестерня (5), (6) установлена на опорной цапфе (12), (13). Газораспределительный механизм (1) имеет по меньшей мере одно средство для выравнивания обусловленного ремонтными работами изменения межосевого расстояния между коленчатым валом и распределительным валом. Способ заключается в том, что при целенаправленно заданном изменении межосевого расстояния в случае ремонта вместо оригинальной промежуточной шестерни (6) или вместо оригинальной шестерни (6), представляющей собой составную часть оригинальной промежуточной шестерни, применяется одно- или многорядная сменная промежуточная шестерня (7). Промежуточная шестерня (7) выполнена с возможностью выравнивания межосевого расстояния на определенную величину. Раскрыт газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в упрощении выравнивания появляющихся в отремонтированных состояниях межосевых расстояний. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Механизм клапанного газораспределения предназначен для двигателя внутреннего сгорания, по меньшей мере один распределительный вал которого установлен в головке цилиндров двигателя и приводится с помощью цилиндрических зубчатых колес. Ведущее цилиндрическое зубчатое колесо размещено на установленном в блоке цилиндров двигателя коленчатом валу. Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо размещено на распределительном валу. Имеется по меньшей мере одно установленное на опорной цапфе (13), переставляемое промежуточное зубчатое колесо. Опорная цапфа (13) для промежуточного зубчатого колеса выполнена с возможностью закрепления по меньшей мере в двух положениях на торцевой стороне (9а) двигателя внутреннего сгорания. Указанные выше положения соответствуют новому состоянию двигателя и заданному состоянию ремонта двигателя с целенаправленно измененными расстояниями между осями коленчатого вала и распределительного вала. На торцевой стороне (9а) двигателя предусмотрены открытые к торцевой стороне (9а) каналы (16), (18) для смазочного масла, которые в одном или другом положении промежуточного зубчатого колеса расположены соосно с каналом для смазочного масла в опорной цапфе (13) промежуточного зубчатого колеса. Каналы (16), (18) для смазочного масла ориентированы так, что опорная цапфа (13) в одном или другом положении закрывает соответствующий один из каналов (16), (18) для смазочного масла. Технический результат заключается в упрощении изготовления и монтажа механизма клапанного газораспределения. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх