Механизм для преобразования вращательного движения в сложное

 

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения. Механизм содержит корпус, входной и четыре выходных вала, четыре конических колеса, водило и заторможенное центральное коническое колесо. Водило выполнено в виде крестовины, имеющей ось вращения, перпендикулярную плоскости крестовины и проходящую через центр крестовины, на которой расположены две пары соосных конических колес. Каждое коническое колесо одной из двух пар имеет по два зубчатых венца, а каждое коническое колесо другой пары имеет по одному зубчатому венцу, равновеликому малым зубчатым венцам первой пары конических колес, с которыми оно сцеплено. Крестовина закреплена на входном валу, проходящем через ось вращения крестовины. Зубчатый венец центрального колеса совпадает по размерам с большими зубчатыми венцами первых двух конических колес и зацепляется с ними. Каждое из четырех конических колес имеет выходной вал. Корпус состоит из стакана, закрепленного на входном валу, проходящем через ось вращения стакана, и неподвижной стенки, на которой закреплено центральное коническое колесо. Упрощена конструкция, расширены кинематические возможности механизма. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использовано в различных системах и устройствах, использующих новый технический принцип создания различных пространственных траекторий движения элементов механической системы с использованием в самой системе только круговых вращательных движений, например в новом классе летательных аппаратов /1/, в динамических рекламных модулях нового класса, в системах энергетики.

Известен дифференциальный механизм /2/ для привода пары соосно расположенных выходных валов от входного вала, в состав которого входят корпус, входной и два выходных вала, водило, конические колеса, позволяющий передавать вращательное движение входного вала на два соосно расположенных выходных вала, направление осей вращения которых зафиксировано в пространстве относительно оси входного вала.

Недостатками этого механизма являются ограниченные кинематические возможности и функциональное назначение.

Известен также импульсный привод /3/ для преобразования вращательного движения в сложное, содержащий корпус, управляющее устройство, выходной вал, водило, сателлит и заторможенное центральное коническое колесо. Недостатками этого устройства являются техническая сложность и ограниченное функциональное назначение.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по кинематике конструкцией является замкнутая передача /4/, содержащая входной и выходной валы, конический дифференциал, водило которого связано с ведомым валом.

Недостатками такой передачи является техническая сложность устройства, ограниченные кинематические возможности и функциональное назначение.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение кинематических возможностей и функционального назначения, а также достижение максимальной простоты конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в дифференциальном механизме, содержащем корпус, входной и четыре выходных вала, конический дифференциал, состоящий из четырех конических колес, водило, заторможенное центральное коническое колесо, согласно изобретению водило выполнено в виде крестовины, имеющей ось вращения, перпендикулярную плоскости крестовины и проходящую через центр крестовины, на которой расположены две пары соосных конических колес дифференциала. Каждое коническое колесо одной из двух пар имеет по два зубчатых венца, а каждое коническое колесо другой пары имеет по одному зубчатому венцу, равновеликому малым зубчатым венцам первой пары конических колес, с которыми оно сцеплено. Крестовина закреплена на входном валу, проходящем через ось вращения крестовины. Зубчатый венец заторможенного центрального колеса совпадает по размерам с большими зубчатыми венцами первых двух конических колес и находится с ними в зацеплении. Каждое из четырех конических колес дифференциала имеет соосный выходной вал. Корпус состоит из стакана, закрепленного на входном валу, проходящем через ось вращения стакана, и неподвижной стенки, на которой закреплено заторможенное центральное коническое колесо.

В таком дифференциальном механизме за один оборот входного вала все соосные выходные валы также повернутся на один оборот в противоположных друг относительно друга направлениях, при этом сами оси вращения выходных валов также повернутся в своей плоскости на один оборот вокруг оси входного вала. Таким образом, элементы механической системы, например лопасти подъемного устройства летательного аппарата или носители информации рекламного модуля, закрепленные на выходных валах предлагаемого дифференциального механизма с соблюдением определенных размеров, будут описывать при вращении входного вала сложные циклические пространственные траектории. Выбирая плоскую или объемную форму элементов механической системы и ориентацию оси входного вала предлагаемого механизма в пространстве, можно получать различные траектории движения элементов с целью расширения областей применения. Предлагаемый дифференциальный механизм прост в изготовлении и надежен в эксплуатации.

Сопоставительный анализ заявляемого дифференциального механизма и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого механизма по сравнению с наиболее близким аналогом.

Таким образом, заявляемый дифференциальный механизм соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволило сделать вывод, что оно явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Возможность широкого использования заявляемого дифференциального механизма в различных технических устройствах и системах обеспечивает ему критерий "промышленная применимость".

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически показан вид дифференциального механизма вдоль оси входного вала, на фиг.2 - вид сбоку А-А.

Дифференциальный механизм включает корпус, состоящий из стакана 1 и неподвижной стенки 9, входной вал 2, выходные валы 3, водило в виде крестовины 4, пару соосных конических колес 5 дифференциала, имеющих малый и большой зубчатые венцы, другую пару соосных конических колес 6, имеющих только малые зубчатые венцы, равновеликие малым зубчатым венцам первой пары колес и находящиеся с ними в зацеплении, заторможенное центральное коническое колесо 7, зубчатый венец которого совпадает по размерам с большими зубчатыми венцами колес 5 и находится с ними в зацеплении.

При вращении входного вала 2 с закрепленными на нем крестовиной 4 и стаканом 1, конические колеса 5 и 6 также будут вращаться вокруг своих осей с коэффициентом передачи 1: 1 вследствие одинаковых размеров соответствующих зубчатых венцов. При этом сами оси вращения конических колес 5 и 6 и соответственно выходные валы 3 будут совершать второе вращательное движение в плоскости крестовины вокруг оси входного вала. Оба вращательных движения синхронизированы с коэффициентом передачи 1:1. На рабочих площадках 8 выходных валов 3 могут быть установлены функциональные элементы механической системы, которые при комбинации двух синхронизированных вращательных движений выходных валов 3 будут описывать в пространстве различные трехмерные циклические траектории.

Сравнительный анализ показывает, что кинематические возможности и функциональное назначение вышеописанного механизма существенно выше, а конструкция проще, чем в устройствах, описанных в аналогах. Возможность реализации различных трехмерных циклических траекторий движения функциональных элементов механической системы значительно расширяет функциональное назначение предлагаемого механизма и области его применения.

В настоящее время изготовлено три вида предлагаемых дифференциальных механизмов - редукторов для различных устройств. Осуществляется изготовление промышленных модулей специального назначения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Патент РФ 2128131, 27.03.99. Бюл. 9, 1999 г.

2. Авт. свид. СССР 1403994, 15.06.88. Бюл. 22, 1988 г.

3. Авт. свид. СССР 1446399, 23.12.88. Бюл. 47, 1988 г.

4. Авт. свид. СССР 1763771, 23.09.92. Бюл. 35, 1992 г.

Формула изобретения

Механизм для преобразования вращательного движения в сложное, содержащий корпус, входной и четыре выходных вала, четыре конических колеса, водило, заторможенное центральное коническое колесо, отличающийся тем, что водило выполнено в виде крестовины, имеющей ось вращения, перпендикулярную плоскости крестовины и проходящую через центр крестовины, на которой расположены две пары соосных конических колес, каждое коническое колесо одной из двух пар имеет по два зубчатых венца, а каждое коническое колесо другой пары имеет по одному зубчатому венцу, равновеликому малым зубчатым венцам первой пары конических колес, с которыми оно сцеплено, крестовина закреплена на входном валу, проходящем через ось вращения крестовины, зубчатый венец заторможенного центрального конического колеса совпадает по размерам с большими зубчатыми венцами первых двух конических колес и находится с ними в зацеплении, каждое из четырех конических колес имеет выходной вал, корпус состоит из стакана, закрепленного на входном валу, проходящем через ось вращения стакана и неподвижной стенки, на которой закреплено заторможенное центральное коническое колесо.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2