ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью

Классы МПК:F16H1/32 с центральной осью передачи, лежащей внутри основной окружности планетарного колеса 
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Становской Виктор Владимирович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-07-24
публикация патента:

Изобретение относится к зубчатым планетарным передачам с центральной осью передачи, лежащей внутри основной окружности планетарного колеса. Планетарный циклоидальный редуктор содержит быстроходный вал (2), колесо внутреннего зацепления, венец которого образован роликами (17), циклоидальную ступень с циклоидальным диском (9), имеющим на внешней поверхности циклоидальные зубья (10) для зацепления с роликами (17). Вращение диска (9) вокруг собственной оси передается к быстроходному валу редуктора с помощью пальцев с роликами (13), обкатывающими отверстия (14) в циклоидальном диске. На внутренней поверхности циклоидального диска выполнено колесо (8) внутреннего зацепления. Предварительная планетарная ступень расположена в плоскости циклоидального диска и внутри него. Предварительная ступень содержит входную шестерню (4), связанную с быстроходным валом (2), и посаженные на свободное водило (5) три сателлита. Один сателлит (6) находится в одновременном зацеплении с входной шестерней (4) и колесом внутреннего зацепления (8) и выполнен размером, обеспечивающим эксцентричную посадку этого диска относительно оси редуктора. Другие сателлиты (16) имеют меньшие размеры и находятся в зацеплении только с колесом (8) внутреннего зацепления. Изобретение направлено на повышение передаточного отношения при сохранении габаритных размеров редуктора и на снижение консольных нагрузок редуктора. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, патент № 2506477

Рисунки к патенту РФ 2506477

планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, патент № 2506477 планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, патент № 2506477 планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, патент № 2506477 планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, патент № 2506477 планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, патент № 2506477 планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, патент № 2506477

Изобретение относится к зубчатым планетарным передачам вращения, а более конкретно к планетарным передачам с циклоидально-цевочным зацеплением и с центральной осью передачи, лежащей внутри основной окружности планетарного колеса.

Передачи такого типа в России известны как планетарно-цевочные редукторы (RU 2285163, RU 23477). Они содержат центральный ведущий вал с оппозитными эксцентриками, на которых на подшипниках установлены сателлиты с эпициклоидальными зубьями - циклоидальные диски, которые при вращении эксцентриков совершают плоскопараллельное осциллирующее орбитальное движение. Диски находятся в зацеплении с центральным колесом внутреннего зацепления, совмещенным с корпусом. Зубья этого колеса образованы роликами, свободно установленными в гнездах корпуса. В результате взаимодействия с неподвижным центральным колесом внутреннего зацепления осциллирующие циклоидные диски поворачиваются вокруг собственных подвижных осей. Это вращение дисков передается к ведомому валу с помощью механизма параллельных кривошипов. Конструктивно он представляет собой поворотные фланцы, связанные с ведомым тихоходным валом. Фланцы установлены в корпусе на подшипниках, жестко связаны друг с другом посредством перемычек, свободно проходящих сквозь отверстия в дисках. Фланцы выполнены с пальцами, которые обкатывают окружные отверстия в дисках и передают их вращение вокруг собственных осей к ведомому валу. Передаточное отношение такого одноступенчатого редуктора лежит в диапазоне 29-191.

Точно такую же конструкцию имеют редукторы типа CYCLO серия FA, выпускаемые фирмой Sumitomo Drive Technologies (См. каталог фирмы 999016-09/2005). В передаче US2003224893 для увеличения мощности число дисков и эксцентриков увеличено до 2n, где n - целое число, большее или равное 2. В редукторе CYCLO одним из тяжелонагруженных звеньев является подшипник, сидящий на эксцентрике ведущего вала.

Для увеличения нагрузочной способности передачи при прочих равных условиях, а также для увеличения передаточного отношения применяют схему планетарного циклоидального редуктора с тремя разнесенными по окружности эксцентриковыми валами, которые приводятся во вращение дополнительной предварительной ступенью передачи. В редукторах CYCLO серии FT (См. каталог фирмы «Sumitomo Drive Technologies» 999016-09/2005, стр.77) в качестве предварительной ступени выступает эвольвентная передача с ведущей шестерней. Шестерня предварительной передачи жестко закреплена на центральном ведущем валу редуктора, которым является вал двигателя. Шестерня находится в зацеплении с несколькими зубчатыми колесами внешнего зацепления (как правило, с тремя), сидящими на эксцентриковых валах, установленных на подшипниках в поворотных фланцах редуктора. Эти валы являются входными валами ступени CYCLO. На эксцентричных участках валов с помощью подшипников, установленных в отверстиях по окружности циклоидальных дисков, посажены циклоидальные диски. Вращение вала двигателя через зубчатые колеса предварительной ступени приводит во вращение эксцентриковые валы, которые, вращаясь на подшипниках в отверстиях циклоидальных дисков, заставляют последние совершать плоскопараллельное осциллирующее орбитальное движение. Зацепляясь с неподвижным колесом внутреннего зацепления, диски поворачиваются вокруг своих осей, заставляя вращаться поворотные фланцы вместе с посаженными в них эксцентриковыми валами. Таким образом, механизмом, вызывающим плоскопараллельное осциллирующее орбитальное движение каждого циклоидального диска, является система нескольких (в частности, трех) эксцентриковых валов. Такая система требует высокой точности изготовления, сборки и позиционирования валов друг относительно друга, чтобы обеспечить сбалансированное и плавное движение циклоидальных дисков.

Предварительная ступень передачи расположена в общем корпусе планетарного циклоидального редуктора, поэтому имеет ограниченные радиальные размеры и небольшое передаточное отношение, определяемое отношением диаметров выходных колес предварительной ступени и диаметра входной шестерни. Следует отметить, что увеличение передаточного отношения предварительной ступени позволяет уменьшить количество зубьев циклоидальных дисков ступени CYCLO при одном и том же общем передаточном отношении. В свою очередь, уменьшение числа циклоидальных зубьев позволяет увеличить их размеры, а следовательно, прочность и долговечность зацепления без изменения габаритов редуктора.

Известен также еще один вариант планетарного циклоидального редуктора с предварительной ступенью (см. US 4898065). Редуктор содержит две ступени: ступень CYCLO и предварительную ступень, размещенные в одном корпусе. Ступень CYCLO содержит входной вал с экцентриковыми участками, на каждом из которых посажен с возможностью вращения циклоидальный диск. Указанный диск имеет циклоидальные внешние зубья, которые находятся в зацеплении с зубьями колеса внутреннего зацепления, связанного с корпусом. Механизмом, передающим вращение циклоидального диска вокруг собственной подвижной оси к тихоходному валу, является механизм параллельных кривошипов. Он представляет собой закрепленные на поворотном фланце пальцы, проходящие сквозь отверстия в циклоидальном диске. Поворотный фланец является тихоходным валом редуктора. Предварительная ступень редуктора выполнена по планетарной схеме и расположена вдоль общей оси редуктора последовательно со ступенью CYCLO. Шестерня предварительной ступени связана с быстроходным входным валом редуктора. Сателлиты, посаженные с возможностью вращения на водиле, находятся в зацеплении с шестерней и с колесом внутреннего зацепления, выполненным совместно с поворотным фланцем второй ступени CYCLO. Водило жестко связано с входным эксцентриковым валом ступени CYCLO. При вращении шестерни сателлиты обкатываются по колесу внутреннего зацепления, приводя во вращение водило и эксцентриковый вал второй ступени редуктора. Предварительная ступень этого редуктора имеет большее передаточное отношение, чем у предыдущего, так как определяется соотношением чисел зубьев шестерни и зубьев колеса внутреннего зацепления (которое заведомо больше, чем число зубьев колеса внешнего зацепления в предыдущей конструкции). Основной недостаток как этого, так и предыдущего редуктора состоит в том, что предварительная ступень, расположенная последовательно со ступенью CYCLO, увеличивает осевые габариты редуктора. Кроме того, расположение ступеней вдоль одной оси служит причиной возникновения на отдельных деталях редуктора весьма значительных консольных нагрузок.

Известен зубчатый эксцентриковый подшипник (см. Курасов Д.А. Разработка и исследование зубчатых эксцентриковых подшипников и механизмов на их основе, дисс. на соискание ученой степени к.т.н., Курган, 2008, с.43-61). Этот механизм способен выполнять функцию опоры качения, эксцентрика и редуктора одновременно. Он содержит наружное и внутреннее кольца и между ними тела качения разного диаметра. Тела качения разного диаметра обеспечивают эксцентричное расположение наружного кольца относительно внутреннего. Тела качения снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении с зубчатыми венцами, выполненными на наружном и внутреннем кольцах. Тела качения и кольца помимо зубчатых венцов могут содержать цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные или близкие соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Цилиндрические поверхности беговых дорожек колец и тел качения опираются друг на друга и несут полную радиальную нагрузку. Применение колец и роликов только с зубчатыми поверхностями ограничено большими нормальными силами, возникающими на поверхностях зубьев (см. там же, стр.42).

Зубчатый эксцентриковый подшипник в принципе можно использовать в планетарном циклоидальном редукторе в качестве предварительной ступени. Однако подшипник имеет геометрические условия существования, которые существенно ограничивают возможные передаточные отношения диапазоном 2, 5-6, что не всегда достаточно для предварительной ступени. Кроме того, это техническое решение характеризуется конструктивной и технологической сложностью, особенно в изготовлении дорожек качения, совмещенных с зубчатым венцом на внутренней поверхности кольца.

За прототип изобретения выберем описанный выше планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью по патенту США US 4898065.

Задачей изобретения является создание простого и малогабаритного планетарного циклоидального редуктора с повышенным передаточным отношением.

Технический результат изобретения заключается в совмещении в одном узле функций предварительной ступени и генератора осциллирующего планетарного движения циклоидальных дисков без применения эксцентриковых валов. Это позволит повысить передаточное отношение предварительной ступени без увеличения его габаритных размеров, уменьшить осевой размер редуктора и устранить связанные с этим консольные нагрузки.

Для решения поставленной задачи планетарный циклоидальный редуктор, как и прототип, содержит корпус с быстроходным и тихоходным валами, внутри которого размещены две ступени: собственно планетарный циклоидальный редуктор и предварительная ступень. Планетарная циклоидальная ступень содержит циклоидальный диск с наружным зубчатым венцом циклоидального профиля, зацепляющимся с колесом внутреннего зацепления, связанным с корпусом. Диск расположен эксцентрично относительно оси редуктора и имеет возможность осциллирующего плоскопараллельного орбитального движения. Диск снабжен механизмом передачи его вращения вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора. Предварительная ступень редуктора выполнена по планетарной схеме. Входная шестерня предварительной ступени связана с быстроходным валом редуктора. В отличие от прототипа предварительная планетарная ступень расположена в плоскости циклоидального диска и внутри него. Она содержит, по меньшей мере, два сателлита. Сателлиты посажены на свободное водило. Один из сателлитов находится в одновременном зацеплении с входной шестерней и колесом внутреннего зацепления, выполненным на внутренней поверхности циклоидального диска. Этот сателлит выполнен размером, обеспечивающим эксцентричную посадку циклоидального диска относительно оси редуктора. Другой (другие сателлиты) имеет меньшие размеры и находится в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления на циклоидальном диске. При передаче вращения от шестерни к большему сателлиту он начинает обкатываться по колесу внутреннего зацепления на циклоидальном диске и заставляет диск совершать осциллирующее плоскопараллельное орбитальное движение. То есть предварительная ступень дополнительно к понижению скорости вращения выполняет ту же функцию, что и эксцентриковый вал в прототипе, а именно, является средством, обеспечивающим орбитальное движение циклоидального диска.

Редуктор с одним циклоидальным диском имеет большую неуравновешенную массу, что требует применения противовесов, а также имеет точки мертвого хода. Эти недостатки устраняются при использовании двух и более циклоидальных дисков, взаимодействующих с одним колесом внутреннего зацепления на корпусе и совершающих орбитальное движение со сдвигом по фазе. Для этого вдоль оси передачи на том же самом водиле установлены дополнительные ряды сателлитов, находящихся в зацеплении с колесами внутреннего зацепления, выполненными на внутренней поверхности дополнительных циклоидальных дисков. При этом сателлиты и циклоидальный диск одного ряда повернуты относительно сателлитов и циклоидального диска в других рядах на равные углы. Большие сателлиты каждого ряда находятся в зацеплении с общей входной шестерней предварительной ступени передачи.

Заявленный редуктор может быть реализован в различном конструктивном исполнении. По аналогии с модулем CYCLO механизм передачи вращения циклоидального диска вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора может быть выполнен в виде установленных в корпусе на подшипниках поворотных фланцев, в пространстве между которыми расположены циклоидальные диски. Поворотные фланцы жестко связаны друг с другом перемычками, проходящими сквозь отверстия в циклоидальных дисках. По окружности фланцев установлены пальцы с роликами, проходящие сквозь окружные отверстия в циклоидальных дисках, и обкатывающие их.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами, на которых изображено:

На фиг.1 принципиальная схема редуктора с одним циклоидальным диском и двумя сателлитами в предварительной ступени.

На фиг.2 поперечное сечение редуктора с одним циклоидальным диском и тремя сателлитами в предварительной ступени.

На фиг.3, 4 и 5 поперечный и продольный разрезы и общий вид одного из конструктивных вариантов редуктора с тремя циклоидальными дисками, причем разрез на фиг.3 проведен в плоскости последнего диска.

На фиг.6 показаны основные детали этого же редуктора в разобранном виде. Предлагаемый редуктор на фиг.1 содержит корпус 1 с установленными в нем быстроходным 2 и тихоходным 3 валами. Редуктор имеет две ступени: собственно планетарный циклоидальный редуктор и предварительную ступень. Предварительная ступень выполнена по планетарной схеме и содержит входную шестерню 4, водило 5, сателлиты 6 и 7 и колесо внутреннего зацепления 8, выполненное на внутренней поверхности циклоидального диска 9. Водило 5 посажено с возможностью свободного вращения относительно общей оси 001 редуктора. Все зубчатые колеса предварительной ступени расположены в плоскости циклоидального диска 9 и внутри него. Входная шестерня 4 сидит на быстроходном валу 2. Сателлит 6 предварительной ступени находится в зацеплении с входной шестерней 4, а также с колесом внутреннего зацепления 8 на циклоидальном диске 9. Размер сателлита 6 выбран таким, чтобы циклоидальный диск 9 был смещен относительно оси 001 редуктора на величину эксцентриситета е. Его диаметр зависит от радиуса Rш шестерни 4, радиуса Rц колеса внутреннего зацепления 8 циклоидального диска 9 и от его эксцентриситета е и определяется как Rц+е-Rш. Меньший сателлит 7 служит только для геометрической фиксации эксцентричного положения циклоидного диска 9, смещения от этого положения могут возникать из-за наличия зазора в зацеплении. Поэтому меньший сателлит 7 находится в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления 8 и его диаметр определяется в зависимости от радиуса R водила 5 (радиуса осей сателлитов) как Rц-е-R.

На внешней окружности циклоидального диска 9 выполнен циклоидальный зубчатый профиль 10. Этот профиль находится в зацеплении с колесом внутреннего зацепления 11, которое жестко связано с корпусом 1. Вращение циклоидального диска 9 вокруг собственной оси, эксцентрично смещенной относительно оси редуктора, передается на тихоходный вал 3 с помощью механизма параллельных кривошипов 12. Он представляет собой пальцы 13, обкатывающие отверстия 14 в циклоидальном диске 9. Отверстия 14 расположены по окружности диска 9 и имеют размер, превышающий размер пальцев 13 на величину 2-х эксцентриситетов (2×е). Предварительная ступень редуктора на фиг.1 содержит только два сателлита, поэтому имеет большой дисбаланс, обусловленный неравновесной массой сателлитов 6 и 7. Кроме того, в этой схеме внутренняя поверхность циклоидального диска имеет всего две точки опоры, что не всегда достаточно.

Гораздо более надежно будет определяться положение диска при наличии трех точек опоры, как это показано в сечении редуктора на фиг.2. Здесь на осях водила 5 на подшипниках 15 установлены три разноразмерных сателлита. Сателлит 6 большего размера обеспечивает требуемое эксцентричное смещение циклоидального диска 9, а два сателлита 16 меньшего размера, находясь в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления 8 на внутренней поверхности диска 9, обеспечивают его фиксированное положение. На этом рисунке показан один из возможных вариантов формы зуба колеса внутреннего зацепления 11 на корпусе 1. Зуб колеса образован роликами 17, сидящими в выемках на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1. Здесь следует отметить, что колесо внутреннего зацепления 11 может быть выполнено и с циклоидальным профилем.

Описанный редуктор с одним циклоидальным диском 9 обладает большой неуравновешенной массой и требует применения противовесов. Кроме того, определенные положения циклоидального диска 9 являются мертвыми точками, переход через них обеспечивается только инерционной массой диска. Чтобы устранить эти проблемы редуктор целесообразно делать больше чем с одним циклоидальным диском, например двумя или тремя, повернутыми друг относительно друга на одинаковые углы. Два диска повернуты друг относительно друга на 180 градусов, а три - на 120 градусов. Редуктор с тремя циклоидальными дисками изображен на фигурах 3-6.

Этот редуктор имеет модульное конструктивное исполнение, такое же, как и редукторы CYCLO с предварительными ступенями (см. например US 4,898,065 или US 6,761,660).

Быстроходный вал 18 редуктора представляет собой полый цилиндр со шпоночным пазом 19 для посадки на вал электродвигателя. В зависимости от конструкции электродвигателя быстроходный входной вал может быть выполнен в виде сплошного цилиндра со шпоночным пазом. На входном валу 18, являющемся осью редуктора, с помощью подшипников 20 установлено свободное водило 21 предварительной ступени редуктора. Водило 21 состоит из корпуса 22, имеющего форму стакана, и крышки 23. На боковой поверхности корпуса 22 выполнены три окна для установки сателлитов предварительной ступени. Между окнами образуются перемычки 24, которыми корпус 22 водила соединяется с крышкой 23 с помощью винтов 25. Между торцами водила 21 в области окон установлены оси 26 сателлитов предварительной ступени.

Механизм передачи вращения циклоидальных дисков вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора выполнен в виде установленных в корпусе на подшипниках поворотных фланцев 27. Поворотные фланцы 27 имеют конструкцию, подобную конструкции водила 21, и разделены с ним подшипниками 28. Поворотные фланцы 27 жестко соединены перемычками сложной формы 29 и пальцами 30 с роликами 31. Перемычки 29 служат для жесткой связи деталей поворотных фланцев между собой, а пальцы 30 с роликами 31 предназначены для приведения вращения эксцентрично смещенных циклоидальных дисков к оси редуктора. Перемычки 29 жестко соединяются с крышкой 32 с помощью винтов 33. Поворотные фланцы 27 закреплены в цилиндрическом корпусе 34 редуктора с помощью подшипников 35 и выполняют функцию тихоходного вала редуктора.

В пространстве между корпусом редуктора 34 и поворотными фланцами 27 последовательно вдоль оси установлены три циклоидальных диска 36, сдвинутых по фазе друг относительно друга на равные углы. Диски имеют отверстия 37 под перемычки 29 и отверстия 38 под пальцы 30 с роликами 31 поворотных фланцев 27. Размеры отверстий 37 выбраны такими, чтобы перемычки 29 при любом положении циклоидальных дисков 36 не касались соответствующих отверстий. А размеры отверстий 38 под пальцы 30 с роликами 31 должны обеспечивать свободное орбитальное движение дисков 36 и передавать вращение дисков вокруг собственных осей вращения к поворотным фланцам 27. Для этого размеры отверстий 38 должны быть больше диаметра ролика 31 на величину двойного эксцентриситета е диска 36. Циклоидальные диски 36, имеющие внешние зубья 39 циклоидального профиля, взаимодействуют с центральным колесом внутреннего зацепления 40, зубья которого выполнены в виде роликов 41, свободно посаженных в гнездах 42 на внутренней поверхности корпуса 34.

На быстроходном валу 18 редуктора установлена входная шестерня 43 предварительной ступени. Входной вал 18 в данной конструкции выполнен как единое целое с шестерней 43 для упрощения технологии изготовления. На осях 26 водила 21 предварительной ступени на подшипниках 44 в плоскости каждого циклоидального диска 36 и внутри него посажены по три сателлита: один большего размера 45 и два меньших 46. Все большие сателлиты 45 находятся в зацеплении с внутренним зубчатым профилем 47, выполненным на внутренней поверхности соответствующего циклоидального диска 36 и с шестерней 43 быстроходного вала 18. Для этого шестерня 43 по длине проходит сквозь все три последовательно расположенных циклоидальных диска 36. Сателлиты 45 вместе с зубчатыми профилями 47 внутри циклоидальных дисков 36 и шестерней 43 образуют три ряда предварительной ступени передачи. Два сателлита меньших размеров 46 в каждом ряду зацепляются только с зубчатым профилем 47 своего циклоидального диска 36, однозначно определяя его положение в пространстве. Размеры сателлитов 45 и 46 обеспечивают эксцентричную посадку циклоидального диска 36 относительно оси редуктора. Для того чтобы эксцентрично расположенные диски 36 были повернуты друг относительно друга на равные углы (в данной конструкции на 120 градусов), сателлиты большего размера 45 в разных рядах должны быть также смещены друг относительно друга на те же углы. Т.е. большие сателлиты в рядах посажены на разных осях 26. В результате на каждой оси 26 водила последовательно чередуются больший 45 и меньшие 46 сателлиты.

Сквозь весь цилиндрический корпус 34 редуктора выполнены отверстия 48 для его крепления к заземленной корпусной детали. Отверстия 49 в поворотных фланцах 27 служат для крепления вала нагрузки.

Конструктивно описанный планетарный циклоидальный редуктор оформлен как отдельный самостоятельный модуль. При таком модульном исполнении любое из вращающихся друг относительно друга звеньев: поворотные фланцы 27, быстроходный вал 18 и цилиндрический корпус 34 могут служить ведущим, ведомым и опорным звеном. Это обеспечивается соответствующей посадкой модуля относительно валов внешних механизмов и неподвижного корпуса. В зависимости от выбора звеньев устройство будет работать как редуктор с разными передаточными отношениями или как мультипликатор.

Рассмотрим работу устройства, изображенного на фиг.1. При вращении входного быстроходного вала 2, начинает вращаться шестерня 4 предварительной ступени. Вращение шестерни 4 вызовет вращение зацепляющегося с нею большего сателлита 6. Сателлит 6 одновременно зацепляется и с колесом внутреннего зацепления 8, которое нарезано на внутренней поверхности циклоидального диска 9. В свою очередь, циклоидальный диск 9 внешним зубчатым профилем 10 зацепляется с неподвижным колесом внутреннего зацепления 11. Вращение сателлита 6 в этих условиях приводит к его обкатыванию по колесу внутреннего зацепления 8 и вращению свободного водила 5. Т.е. ось сателлита 6 начинает вращаться вокруг оси 001 редуктора. Перемещение сателлита 6, обеспечивающего эксцентричную посадку циклоидального диска 9 вызовет орбитальное перемещение последнего вокруг оси 001. Передаточное отношение от шестерни 4 к водилу 5 определяется, как и в обычной планетарной передаче, как i45=1+Z8/Z 4. Орбитальное перемещение диска 9, зацепляющегося с неподвижным зубчатым колесом 11, преобразуется во вращение диска вокруг собственной оси вращения. Это вращение передается к тихоходному валу 3 с помощью пальцев 13, обкатывающих отверстия 14 в диске 9. Общее передаточное отношение редуктора составит i43=1-(1+Z 8/Z4). Оно значительно больше, чем передаточное отношение редуктора-аналога и сравнимо с редуктором-прототипом. Сателлит 7 предварительной ступени сидит на водиле 5 и находится в зацеплении только с колесом 8 на внутренней поверхности циклоидального диска 9. Тем самым сателлит 7 обеспечивает диску 9 вторую точку опоры по его внутренней поверхности. В принципе положение диска 9 в пространстве определено и без этого сателлита за счет зацепления его внешнего циклоидального колеса 10 с зубчатым венцом 11 на корпусе 1. Однако при погрешностях в точности изготовления возможно смещение диска от теоретического расчетного положения. Для устранения этих проблем и предусмотрен опорный сателлит 7. На фиг.2 таких опорных сателлитов два, что уменьшает дисбаланс масс в предварительной ступени редуктора.

В рассмотренном редукторе все силовые звенья лежат в одной плоскости, устраняя тем самым возможность возникновения консольных нагрузок.

Однако редукторы типа CYCLO при одном циклоидальном диске имеют большой дисбаланс масс во второй ступени редуктора. Его устраняют, используя несколько последовательно установленных эксцентрично смещенных дисков, повернутых друг относительно друга на равные углы. Использование этого принципа в предлагаемой конструкции проиллюстрировано фигурами 3-6. Рассмотрим работу изображенного на этих фигурах модуля в режиме редуктора.

Ведущим звеном является центральный вал 18, в качестве опорного звена выберем цилиндрический корпус 34, а ведомым тихоходным звеном будут поворотные фланцы 27. При вращении вала 18 начинает вращаться шестерня 43 предварительной планетарной ступени. Ее вращение вызывает вращение больших по размеру сателлитов 45 во всех трех рядах предварительной ступени. Так как в каждом ряду большие сателлиты 45 зацепляются с зубчатыми колесами 47 на внутренних поверхностях циклоидальных дисков 36, то сателлиты вместе с водилом 21 начинают обкатываться по этим колесам. В результате каждый циклоидальный диск совершает осциллирующее плоскопараллельное орбитальное движение. Поскольку диски повернуты друг относительно друга на равные углы, то и их орбитальное движение происходит с одинаковым смещением друг относительно друга по фазе. Такое смещение дисков на равные расстояния в разные стороны от оси редуктора уравновешивает его по массе. Зацепляясь с неподвижным колесом внутреннего зацепления, образованным роликами 41 в цилиндрическом корпусе 34, каждый циклоидальный диск 36 поворачивается вокруг собственной подвижной оси. Этот поворот передается к поворотным фланцам 27 с помощью пальцев 30 с роликами 31, обкатывающими отверстия 38 в каждом циклоидальном диске. Общее передаточное отношение редуктора определяется собственным отношением ступени CYCLO и передаточным отношением предварительной ступени по формуле, аналогичной приведенной выше i=1-(1+Z47/Z43 )×Z42, где Z47 - число зубьев колеса внутреннего зацепления 47 на внутренней поверхности циклоидально диска 36, Z43 - число зубьев входной шестерни 43 предварительной ступени, а Z41 - число роликов 41 в неподвижном корпусе 34. Если рассматриваемый модуль подсоединить к внешним механизмам так, что неподвижным звеном будут поворотные фланцы 27, а выходом - цилиндрический корпус 34, то передаточное отношение модуля определится как:

i=(1+Z47/Z43 )×Z41.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью, содержащий корпус с быстроходным и тихоходным валом, внутри которого размещены эксцентриковая циклоидальная ступень и предварительная планетарная ступень, входная шестерня которой связана с быстроходным валом редуктора; эксцентриковая циклоидальная ступень содержит циклоидальный диск с наружным зубчатым венцом циклоидального профиля, зацепляющийся с колесом внутреннего зацепления, связанным с корпусом, циклоидальный диск расположен эксцентрично относительно оси редуктора и имеет возможность плоскопараллельного орбитального движения, а также механизм передачи вращения циклоидального диска вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора, отличающийся тем, что предварительная планетарная ступень расположена в плоскости циклоидального диска и внутри него и содержит, по меньшей мере, два сателлита, посаженных на свободное водило, причем один из сателлитов находится в одновременном зацеплении со входной шестерней и колесом внутреннего зацепления, выполненным на внутренней поверхности циклоидального диска, и выполнен размером, обеспечивающим эксцентричную посадку циклоидального диска относительно оси редуктора, а сателлиты меньшего размера находятся в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления циклоидального диска.

2. Планетарный циклоидальный редуктор по п.1, отличающийся тем, что последовательно вдоль оси редуктора на общем водиле установлены дополнительные ряды сателлитов, взаимодействующих с колесами внутреннего зацепления на внутренней поверхности дополнительных циклоидных дисков, причем сателлиты и циклоидный диск одного ряда повернуты относительно сателлитов и циклоидного диска других рядов на равные углы и большие сателлиты всех рядов находятся в зацеплении с общей входной шестерней.

3. Планетарный циклоидальный редуктор по п.2, отличающийся тем, что механизм передачи вращения циклоидальных дисков вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора выполнен в виде установленных в корпусе на подшипниках поворотных фланцев, в пространстве между которыми расположены циклоидальные диски, поворотные фланцы жестко связаны друг с другом перемычками, проходящими сквозь отверстия в циклоидальных дисках, по окружности фланцев установлены пальцы с роликами, проходящие сквозь окружные отверстия в циклоидальных дисках с возможностью их обкатывания.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2506477

patent-2506477.pdf




Наверх