Устройство для передачи вращения под произвольным управляемым углом
DEVICE FOR TRANSMITTING ROTATION AT AN ARBITRARY CONTROLLED ANGLE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств, в станкостроении, в робототехнике и приборостроении.
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.
Недостатком этого устройства являются значительные отклонения общей оси роликов от номинального положения, что в условиях больших угловых скоростей создает дополнительные динамические нагрузки и вибрации.
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.
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.
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).
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.
Это устройство выбрано в качестве прототипа.
Недостатком этого устройства является невозможность изменения межосевого угла между ведущим и ведомым колесами, составляющими механизм.
Задачей данного изобретения является расширение функциональных возможностей за счет регулирования межосевого угла между ведущим и ведомым колесами механизма.
Технический результат - расширение кинематических функций механизма с высоким значением КПД и строгим сохранением значения угловой скорости на входе и выходе кинематической цепи.
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.
В отличие от прототипа устройствосодержит 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.
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.
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.
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.
Работает устройство для передачи вращения под произвольным управляемым углом следующим образом.
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.
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.
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.