РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЗУБЧАТО-РЫЧАЖНЫЙ ПРИВОД ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ
ADJUSTABLE INTERMITTENT-ACTION GEAR-LEVER DRIVE

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в переналаживаемых автоматических линиях и в робототехнике, где требуются регулируемые остановки ведомого вала без разрыва кинематической цепи привода.
в
Известен регулируемый зубчато-рычажный привод периодического движения, содержащий устройство регулирования угла выстоя (φ), выполненное в виде зубчато-рычажного механизма с переменной длиной кривошипа, путем изменения расстояния между его шарнирами (пат. SU №1599606, МПК F16H 21/14, опубл. 15.10.90).
Недостатками известного привода являются:
в
1. Ограниченный диапазон регулирования угла выстоя (φ≤45°) вследствие возникающего при увеличении длины кривошипа нарушения кинематической (неполный угол поворота кривошипа) и силовой (заклинивание из-за больших углов давления в кинематических парах) работоспособности рычажного механизма.
2. Изменение длины кривошипа приводит к его динамической неуравновешенности относительно основания и вызывает вибрацию всего зубчато-рычажного механизма.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является регулируемый зубчато-рычажный привод периодического движения, содержащий устройство регулирования угла выстоя, выполненное в виде зубчато-рычажного механизма с переменным угловым разворотом некруглых зубчатых колес относительно шатуна и коромысла рычажного механизма (пат. РФ №2285168, МПК F16H 27/04, опубл. 10.10.06).
Недостатками указанного механизма являются:
в
1. Ограниченные кинематические возможности по регулированию угла выстоя (φ≤90°).
в
2. Высокая трудоемкость регулирования угла выстоя, требующего для изменения φ разборки механизма, угловой переустановки на рычагах некруглых зубчатых колес и последующей сборки механизма.
3. Продолжительные остановки автоматических линий из-за затрат времени на переналадку зубчато-рычажного механизма.
4. Отсутствует возможность регулирования угла выстоя на ходу без остановки автоматических линий.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в расширении кинематических возможностей привода за счет увеличения диапазона изменения угла выстоя и снижении трудоемкости регулирования, сокращении времени на переналадку зубчато-рычажного привода.
Получение технического результата достигается за счет того, что в регулируемом зубчато-рычажном приводе периодического движения, содержащем устройство регулирования угла выстоя, последнее выполнено в виде червячного дифференциального механизма, установленного между двумя зубчато-рычажными механизмами и предназначенного для регулирования угла выстоя путем углового разворота этих механизмов относительно друг друга и их последующей фиксации между собой.
При этом червяк снабжен реверсивным регулировочным двигателем и установлен на подвижной поворотной опоре, сблокированной с ведомым звеном одного из зубчато-рычажных механизмов, а червячное колесо дифференциального механизма сблокировано с ведущим звеном другого зубчато-рычажного механизма.
Также технический результат достигается за счет того, что каждый зубчато-рычажный механизм выполнен в виде совокупности рычажного кривошипно-коромыслового механизма и передаточного зубчатого механизма с двумя парами эллиптических зубчатых колес, оси вращения которых совмещены с шарнирами рычажного механизма, при этом длина кривошипа выполнена равной 0,3 длины стойки, длина шатуна выполнена равной 0,76 длины стойки, длина коромысла выполнена равной 0,89 длины стойки; первая пара эллиптических колес выполнена с отношением фокусного расстояния к большей оси эллипса, равным 0,77, ведущее колесо первой пары сблокировано с кривошипом со смещением в крайнем положении большей оси эллипса относительно шатуна на угол 111°, ведущее колесо второй пары сблокировано с ведомым колесом первой пары со смещением большей оси эллипса относительно коромысла на угол 29°, а ось вращения ведомого колеса второй пары совмещена с осью поворота коромысла.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена кинематическая схема регулируемого зубчато-рычажного привода периодического движения.
в
1
2
На фиг.2 показан график изменения угла выстоя φ в зубчато-рычажном приводе за счет относительного разворота центральных звеньев червячного дифференциального механизма. На графике фиг.2 обозначено: φ- угол поворота ведущего вала привода, φ - угол поворота ведомого вала привода периодическими остановками.
Регулируемый зубчато-рычажный привод периодического движения содержит устройство регулирования угла выстоя, выполненное в виде червячного дифференциального механизма 1, установленного между двумя зубчато-рычажными механизмами 2 и 3.
1
2
Зубчато-рычажные механизмы 2 и 3 представляют совокупность рычажного кривошипно-коромыслового механизма, включающего кривошип 4, шатун 5 и коромысло 6, шарнирно соединенные между собой и со стойкой (основание) 7; и зубчатого механизма с двумя парами 8, 9 и 10, 11 последовательно установленных эллиптических зубчатых колес, оси вращения которых совмещены с шарнирами рычажного механизмами. Сборка между собой рычажного и зубчатого механизмов производится в крайнем положении, когда кривошип 4 и шатун 5 расположены на одной прямой; при этом колесо 8 закреплено на кривошипе 4 и его большая ось эллипса смещена на угол Θотносительно шатуна 5; колесо 10 сблокировано с колесом 9 при смещении большей оси эллипса колеса 10 относительно коромысла 6 на угол Θ (фиг.1).
Зубчато-рычажный механизм 3 выполнен аналогично зубчато-рычажному механизму 2 и содержит кривошип 12, шатун 13, коромысло 14, стойку 15 и две пары некруглых колес 16, 17 и 18, 19.
1
в
2
Ведущий вал, совершающий равномерное вращение (угол φ) соединен с кривошипом 4, а ведомый вал привода (не показан), совершающий периодическое вращение с остановками в пределах угла выстоя φ (фиг.2), соединен с колесом 19 зубчато-рычажного механизма 3 (угол φ).
В червячном дифференциальном механизме 1 червяк 21 снабжен реверсивным регулировочным двигателем 22 и вместе с ним установлен на подвижной поворотной опоре 23, сблокированной с колесом 11 зубчато-рычажного механизма 2, а червячное колесо 20 сблокировано с кривошипом 12 зубчато-рычажного механизма 3.
Червячный дифференциальный механизм 1 предназначен для регулирования угла выстоя путем относительного углового разворота и последующей фиксации между собой колеса 11 и кривошипа 12 последовательно установленных зубчато-рычажных механизмов 2 и 3.
в1
в2
в1
в2
В результате расчета регулируемого зубчато-рычажного привода по программе на ЭВМ установлено, что наибольший угол выстоя в каждом из отдельных зубчато-рычажных механизмов 2 (φ) и 3 (φ), равный φ=φ=120°, достигается при следующих относительных метрических и угловых параметрах:
1. Рычажного механизма - соотношения длин звеньев , , .
1
1
1
1
2
1
1
2
2. Зубчатого механизма с эллиптическими колесами - отношение фокусного расстояния AF к большей оси эллипса (эксцентриситет e) для первой пары колес 8-9: e=0,48; отношение фокусного расстояния BF к большей оси эллипса (эксцентриситет е) для второй пары колес 10-11: e=0,77; монтажные углы Θ=109°, Θ=29°.
Предлагаемый регулируемый зубчато-рычажный привод периодического движения работает следующим образом.
в1
в2
в
в1
в2
При вращении ведущего вала с кривошипом 4 в пределах угла φ=120° ведомое колесо 11 вместе с червячным механизмом 1 и зубчато-рычажным механизмом 3 остаются неподвижными. После этого выходное колесо 19 будет оставаться неподвижным в пределах угла выстоя механизма 3 (это угол поворота кривошипа 12, равный φ=120°). Таким образом, наибольший угол выстоя представленного на фиг.1 регулируемого зубчато-рычажного привода, будет равен φ=φ+φ=120°+120°=240° (фиг.2).
в1
в2
в
в1
в2
в
Вращение регулировочного двигателя 22 вместе с червяком 21 приводит к угловому развороту центральных звеньев 20 и 23 червячного механизма 1 и установочному развороту сблокированных с ними кривошипа 12 относительно колеса 11. В результате этого произойдет сдвиг по фазе углов выстоя φ и φ на величину γ и уменьшение общего угла выстоя всего привода до величины φ=φ+φ-γ=120°+120°-60°=180° (фиг.2). Реверсирование двигателя 22 приводит к уменьшению γ и увеличению φ.
Достигаемый в предлагаемом приводе положительный эффект заключается в следующем:
в
в
в
в
1. Расширяется диапазон регулирования предельной величины угла выстоя - в 5 раз по сравнению с аналогом (с φ=45° до φ=240°) и в 2,5 раза по сравнению с прототипом (φ=90° до φ=240°).
2. Снижается трудоемкость регулирования угла выстоя за счет простого углового разворота валов червячного механизма 1 и исключается необходимость разборки, переналадки и сборки зубчато-рычажного механизма.
3. Уменьшаются потери времени на переналадку зубчато-рычажного механизма и остановку для этого автоматической линии.
4. Появляется возможность регулирования продолжительности остановки выходного вала на ходу, т.е. без остановки автоматической линии.