ПЛАНЕТАРНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
PLANETARY GEAR

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в мотор-редукторах со встроенными внутрь редуктора двигателем и имеющих преимущественно полимерные зубчатые колеса.
Известна планетарная зубчатая передача, содержащая входной вал с эксцентриком, корпус, сателлит с наружной поверхностью зацепления, установленный на эксцентрике входного вала с возможностью вращения вокруг своей оси, зубчатый венец с внутренней поверхностью зацепления, связанный с корпусом и установленный с возможностью взаимодействия внутренней поверхностью зацепления с наружной поверхностью зацепления зубчатого колеса, и выходной вал, кинематически связанный с сателлитом [Свидетельство на полезную модель №26620, Кл. 7 F16H 7/02. Передача с гибкой связью].
К недостатком конструкции можно отнести малую нагрузочную способность передачи из-за возможности использования в ней только одного сателлита.
Известна планетарная зубчатая передача, содержащая корпус, входной вал, центральное зубчатое колесо с внешними зубьями, жестко связанное с входным валом, два или три сателлита с идентичными зубчатыми профилями, установленных с возможностью взаимодействия с зубьями центрального колеса с внешними зубьями, два центральных зубчатых колеса с внутренними зубьями, установленных с возможности взаимодействия внутренними зубьями с зубьями сателлитов, имеющих числа зубьев, отличающиеся на величину, соответствующую числу сателлитов, при этом одно из центральных колес с внутренними зубьями жестко связано с корпусом, второе установлено с возможностью вращения вокруг оси, и выходной вал, жестко связанный с центральным зубчатым колесом с внутренними зубьями, установленным с возможностью вращения вокруг своей оси [Ястребов В.М. Планетарные передачи ЗК с общим сателлитом / Вестник машиностроения, 1960, №3, С.17-20].
К недостаткам конструкции можно отнести наличие в ней центрального зубчатого колеса с внешними зубьями, что обусловливает необходимость размещения электродвигателя за пределами корпуса передачи, приводит к увеличению осевых размеров привода и существенному ограничению возможностей его использования в таких приводах, как приводы стеклоподъемников автомашин. Кроме того, неравномерность распределения нагрузки между сателлитами и ограничение их числа тремя сателлитами (при большем числе необходимо столь значительное коррегирование зубьев, что возникает их интерференция или заострение головок зубьев) приводит в ряде случаев к недостаточно высокой нагрузочной способности передачи.
Из известных наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является выбранная в качестве прототипа планетарная зубчатая передача, содержащая корпус, входной вал с эксцентриком, сдвоенный сателлит, установленный на эксцентрике с возможностью вращения вокруг своей оси, два центральных зубчатых колеса с внутренними зубьями, установленных с возможности взаимодействия внутренними зубьями с зубьями сателлитов, имеющих отличающиеся на единицу числа зубьев, одно из центральных колес с внутренними зубьями жестко связано с корпусом, второе - установлено с возможностью вращения вокруг оси, и выходной вал, жестко связанный с центральным зубчатым колесом с внутренними зубьями, установленным с возможностью вращения вокруг своей оси [Ястребов В.М. Исследование малогабаритного планетарного редуктора с паразитным сателлитом / Известие ВУЗОВ. Серия: Машиностроение. 1960, №5, С.51-54].
Конструктивное исполнение передачи позволяет разместить электродвигатель внутри редуктора и на основе этого уменьшить осевые габаритные размеры привода. Однако к недостатком ее конструкции можно отнести малую нагрузочную способность из-за возможности использования только одного сателлита.
Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности передачи.
Для решения поставленной задачи планетарная зубчатая передача, содержащая: корпус; входной вал с эксцентриком; сдвоенный сателлит, установленный на эксцентрике с возможностью вращения вокруг своей оси; два центральных зубчатых колеса с внутренними зубьями, числа которых отличаются на единицу, каждое из центральных колес установлено с возможностью взаимодействия внутренними зубьями с зубьями одного из венцов сдвоенного сателлита и одно из центральных колес жестко связано с корпусом, а второе установлено с возможностью вращения вокруг оси, и выходной вал, жестко связанный с центральным зубчатым колесом, установленным с возможностью вращения вокруг своей оси, согласно техническому решению снабжена по меньшей мере одним дополнительным сдвоенным сателлитом, размещенным с возможностью вращения вокруг своей оси на эксцентрике, выполненным в виде двух жестко связанных венцов, установленных с возможностью взаимодействия с соответствующими внутренними зубьями центральных колес, при этом профили зубьев венцов дополнительного сдвоенного сателлита выполнены со смещением в окружном направлении друг относительно друга, а оси сдвоенных сателлитов, установленных на эксцентрике, смещены друг относительно друга в окружном направлении.
Эксцентрик выполнен упругоподатливым в окружном направлении.
Повышение нагрузочной способности предлагаемой зубчатой передачи достигается в результате того, что ее конструктивное исполнение позволяется использовать 4-10 сдвоенных сателлитов.
На фиг 1 показана схема планетарной передачи.
На фиг 2 - сечение А-А планетарной передачи на схеме 1;
На фиг 3 - схема сдвоенного сателлита.
Планетарная передача зацеплением состоит (см фиг.1 и 2) из корпуса 1, входного вала 2, эксцентрика 3, выполненного виде установленных на жестко связанном с входным валом кольцевом элементе консольных упруго-податливых в окружном направлении выступов (не показаны). На окружности с радиусом R эксцентрика 3 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси сдвоенный сателлит 4, выполненный в виде жестко связанных между собой зубчатых венцов 4,а и 4,б (фиг.1 и 3) с наружными зубьями, имеющими идентичные зубчатые профили и располагающиеся без смещения относительно друг друга в окружном направлении (угол γ=0).
1
2
1
В передачу входит центральное зубчатое колесо 5 с внутренними зубьями, жестко связанное с корпусом 1, внутренние зубья которого имеют число, равное z. Колесо 5 установлено с возможностью взаимодействия с зубьями зубчатого колеса 4,а сдвоенного сателлита 4. В передачу также входит центральное зубчатое колесо 6 с внутренними зубьями, установленное с возможностью вращения вокруг своей оси и возможностью взаимодействия зубьями, число которых равно z=z±1, с зубьями одного из колес (в показанном случае 4,б) сдвоенного сателлита 4, выходной вал 7 и водило 8, жестко связывающее входной вал 7 с центральным колесом 6 с внутренними зубьями, установленным с возможностью вращения вокруг своей оси. Внутри передачи размещается двигатель 9.
Передача снабжена по меньшей мере одним дополнительным сдвоенным сателлитом 10, выполненным в виде двух жестко связанных зубчатых венцов, установленных с возможностью взаимодействия с соответствующими внутренними зубьями центральных колес 5, 6 и расположенных с возможностью вращения на оси, смещенной в окружном направлении относительно оси сдвоенного сателлита 4 на угол φ (фиг.2), при этом профили зубьев зубчатых венцов каждого из дополнительных сдвоенных сателлитов 10 выполнены со смещением в окружном направлении друг относительно друга на угол γ (фиг.3).
Качественное зацепление сдвоенных сателлитов 4 и дополнительных сдвоенных сателлитов 10 с центральными зубчатыми колесами с внутренними зубьями 5 и 6 обеспечивается за счет коррегирования зубчатого профиля и смещением зубчатого профиля одного из венцов дополнительных сдвоенных сателлитов 10 относительно зубчатого профиля другого на угол γ (в основном сдвоенном сателлите γ=0).
a1
Для повышения нагрузочной способности передачи на эксцентрике 3 может устанавливаться несколько дополнительных сдвоенных сателлитов 10, число которых ограничивается только возможностями их размещения на окружности с радиусом R без пересечения окружностей головок зубьев с диаметром d.
Пример конструктивного исполнения предлагаемого технического решения.
1
2
1
a1
a1
Пусть центральное зубчатое колесо 5, жестко связанное с корпусом, имеет модуль зубьев m=1 мм и число зубьев z=100, центральное зубчатое колесо 6, установленное с возможностью вращения вокруг своей оси, имеет число модуль зубьев m=1 мм и число зубьев z=99. Сдвоенные сателлиты 4 и дополнительные сдвоенные сателлиты 10, имеющие модуль зубьев m=1 мм и числа зубьев z=24 (z=z-2R/m=24), размещены на радиусе R=38 мм. Диаметр выступов зубьев сдвоенных сателлитов равен d=m(z+2)=26 мм и максимальное число сдвоенных сателлитов 4 и 10, которые могут быть установлены в передаче без пересечения окружностей головок зубьев с диаметром d, с использованием известных геометрических зависимостей, равно
Ближайшее наибольшее целое число сдвоенных сателлитов, которые могут быть установлены в предлагаемой конструкции, n=8.
Восемь сдвоенных сателлитов 4 и 10 размещаются по окружности с радиусом R со смещением каждого последующего сателлита на угол φ=360°/8=45° без пересечения головок зубьев венцов.
1
2
3
4
5
6
7
8
Угол смещения γ одного зубчатого венца (4,а) сдвоенного сателлита 4 относительно его другого зубчатого венца (4,б) равен γ=0°, что соответствует конструкции сдвоенного сателлита планетарной передачи - прототипа. Для остальных семи сдвоенных сателлитов углы смещения, определенные с использованием известных геометрических зависимостей для расчета эвольвентных зубчатых передач с внутренним зацеплением (см. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2 - 6-е изд. перераб. и доп. - M.: Машиностроение, 1982. - 584 с., с.285-290), составили γ=1°40'12"; γ=3°28'34"; γ=5°16'57"; γ=6°56'54"; γ=5°16'57"; γ=3°28'34"; γ=1°40'12".
Значения углов смещения у также могут быть получены непосредственно при сборке передачи поворотом в окружном направлении зубчатых колес дополнительных сдвоенных сателлитов 10, до касания зубьев их зубчатых венцов с соответствующими зубьями центральных колес 5 и 6.
Передача работает следующим образом.
1
2
При вращении с угловой скоростью ω входного вала 1 двигателем 9 эксцентрик 3 вращается с этой же угловой скоростью вокруг своей оси вращая по окружности с радиусом R оси сдвоенных сателлитов 4 и 10, которые одновременно с этим венцами 4 взаимодействуют с внутренними зубьями неподвижного центрального зубчатого колеса 5, имеющего число зубьев z, и внутренними зубьями подвижного в окружном направлении центрального зубчатого колеса 6, имеющего число зубьев z.
Вследствие разности зубьев центральных колес 5 и 6 подвижное центральное зубчатое колесо 6 поворачивается за оборот входного вала на один зуб, обеспечивая передаточное число планетарной передачи, равное числу зубьев неподвижного центрального зубчатого колеса 5 с внутренними зубьями.
Наличие числа n дополнительных сателлитов в сочетании с окружной податливостью эксцентрика 3, выполненного виде установленных на жестко связанном с входным валом кольцевом элементе с консольными упруго-податливыми в окружном направлении выступами, позволяет, с учетом относительно существенного снижения неравномерности распределения нагрузки между сателлитами, практически в n+1 раз увеличить нагрузочную способность передачи при больших передаточных числах (u=80…150) и относительно небольших осевых габаритных размерах. Это позволяет эффективно использовать передачу в сервисных приводах мобильной техники и технологического оборудования.