замкнутый дифференциал с точкой точного прямолинейного движения

Формула изобретения

Дифференциал с точкой точного прямолинейного движения, содержащий центральное колесо, водило и сателлит, отличающийся тем, что он снабжен подвижным центральным колесом, дополнительными колесами и дополнительно сателлитами, каждый сателлит имеет радиус, меньший эксцентриситета водила, и соединен через водило и дополнительные колеса с подвижным центральным колесом, имеющим скорость вращения, при которой скорости вращения сателлитов и водила принимают равную, но противоположную величину, заставляя точку на сателлите, расположенную на радиусе, равном эксцентриситету водила, двигаться точно прямолинейно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к созданию точного прямолинейного движения точки.

Известен механизм точного прямолинейного движения точки [1], недостатком которого является то, что для обеспечения точного прямолинейного движения ползуна необходимо дополнительное направляющее звено, вызывающее реакцию между ползуном и направляющим звеном.

Наиболее близким по сути является планетарный механизм, содержащий неподвижное центральное колесо, водило и сателлит [2], недостатком которого является ограниченное его использование в механизмах машин и приборов из-за жесткой связи между диаметром сателлита и эксцентриситетом водила, что является причиной невозможности установки более одного сателлита.

Технический результат - расширение возможности использования механизма в различных машинах.

Это достигается тем, что в отличие от планетарного механизма, имеющего один сателлит, не более, с радиусом, равным эксцентриситету водила, и неподвижное центральное колесо, в предлагаемом механизме радиус сателлита уменьшен относительно эксцентриситета водила. При этом, чтобы не нарушить баланс скоростей точек сателлита, имеющийся в прототипе, точке контакта сателлита с центральным колесом сообщается скорость вращения, совпадающая по направлению со скоростью вращения водила и имеющая величину



где

E - эксцентриситет водила;

R₃ - радиус сателлита;

W₁ - угловая скорость центрального колеса;

W₂ - угловая скорость водила.

На фиг. 1 в изометрии изображен предлагаемый механизм. Он содержит центральный подвижный блок колес 1 - 1", водило 2 в блоке с колесом 4, сателлиты 3 и замыкающий блок 5 - 5".

Механизм работает следующим образом: при вращении водила 2 через ось с эксцентриситетом E приводятся в движение сателлиты 3, а через колеса 4 и 5-5" - блок центральных колес 1-1". Движение колесу 1 сообщается через колеса 4,5 - 5" и 1", первое жестко связано с водилом, задающим движение сателлитам 3. Радиус сателлита, меньший эксцентриситета водила, позволяет установить несколько сателлитов (на всех фиг. показаны два сателлита, но может быть и больше), каждый из которых имеет точку A, совершающую точное прямолинейное движение.

На фиг. 1 приведен план скоростей точек на звеньях механизма, где:

V_B - скорость оси вращения сателлита, положение которой определяется эксцентриситетом E;

точка O - это мгновенный центр скоростей всех точек на сателлитах 3;

V_A - скорость точки A, совершающей точное прямолинейное движение;

V_c - скорость точки C, направленная для создания мгновенного центра скоростей т. O;

V_D - скорость точки контакта колес 4 и 5;

V_K - скорость точки контакта колес 5" и 1".

На фиг. 2 показано, что скорость точки A на сателлите 3 складывается из векторов двух скоростей



где

V_AB - скорость вращения т. A относительно т. B

В проекциях на оси X-Y это выражение запишется так:

V_Ax=V_Bx+V_ABx,

V_Ay=V_By-V_ABy,

где

V_Ax - проекция скорости V_A на ось X;

V_Bx - проекция скорости V_B на ось X;

V_ABx - проекция скорости V_AB на ось X;

V_Ay - проекция скорости V_A на ось Y;

V_By - проекция скорости V_B на ось Y;

V_ABy - проекция скорости V_AB на ось Y.

Точка A будет совершать точное прямолинейное движение в том случае, если V_Ay=O. Это возможно если V_By=-V_ABy. Из фиг. 2 следует:

V_By= W₂Ecos(₂),

-V_ABy= W₃Ecos(₂),

где

₂ - угол поворота водила.

Таким образом должно выполняться равенство W₃=-W₂.

При этом т. A движется со скоростью

V_A= V_Ax= 2EW₂sin(₂)

или

V_A=W₂OA,

т. к. OA = 2Esin(₂). Очевидно, что т. O является мгновенным центром скоростей всех точек сателлита. Для т. C запишем

V_c=-W₃(E+R₃)

или

V_C=W₁(E-R₃)

Используя условие прямолинейного движения т. A, W₃=-W₂, получаем требуемую частоту и направление вращения центрального колеса 1:



На фиг. 3 показаны несколько положений мгновенного центра скоростей т. O и точек A, B, C.

Следовательно, точка A может двигаться точно прямолинейно со скоростью V_A при подвижном центральном колесе, при радиусе сателлита, меньшем эксцентриситета водила.

Предлагаемое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Источники информации:

1. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987, с. 183.

2. Так же, с. 356.