Коробка передач

 

Предлагаемая коробка передач относится к машиностроению может быть использована в качестве узла кинематической настройки в металлорежущих станках и отличается от известных тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, в качестве каждого содержащегося в коробке дифференциала с двумя входными и одним выходным звеньями использован дифференциал,, прямое и обратное значение передаточного отношения между выходным и первым входным звеньями которого равно целому числу -1 К +1 а кинематическая связь между вторым входным звеном каждого дифференциала и входным валом коробки выполнена в виде ряда переключаемых зубчатых передач , совокупность значений передаточных отношений которого представлена арифметическим рядом, а число значений и диапазон регулирования передаточного отношения равны К-1, Предлагаемое изобретение позволяет существенно расширить возможность автоматизации настройки замкнутых кинематических связей в зубообрабатывающих и резьбообрабатывающих станках, повышая их гибкость, и открывая возможность их применения в гибких автоматизированных производствах. 4 з.п. ф-лы, 12 ил. (Л 4 N5 СП Ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (54) КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4180050/25-28 (22) 12.01. 87 .(46) 07 . 12. 88. Бюл. Ф 45 (71) Литовское научно-производственное объединение по комплексному проектированию станкостроительных предприятий (72) С.Б. Фраймович (53) 621.833.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 953301, кл. P 16 Н 3/63, 1978. (57) Предлагаемая коробка передач относится к машиностроению, может быть использована в качестве узла кинематической настройки в металлорежущих станках и отличается от известных тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, в качестве каждого содержащегося в коробке дифференциала с двумя входными и одÄÄSUÄÄ 1442757 д1 (51)4 P 16 Н 3/64 ним выходным звеньями использован дифференциал„прямое и обратное значение передаточного отношения между выходным и первым входным звеньями которого равно целому числу -1 ) К )+1 а кинематическая связь между вторым входным звеном каждого дифференциала и входным валом коробки выполнена в виде ряда переключаемых зубчатых передач, совокупность значений переда« точных отношений которого представлена арифметическим рядом, а число значений и диапазон регулирования передаточного отношения равны К-1. Предлагаемое изобретение позволяет существенно расширить возможность автомати- а зации настройки замкнутых кинематических связей в зубообрабатывающих и резьбообрабатывающих станках, повышая их гибкость.и открывая возможность их применения в гибких автоматизированных производствах. 4 a,ï. ф-лы, 12 ил. lae4

4ь

4:в

Ю

Сп

1442757

Изобретение относится к машино; строению и может быть использовано в качестве узла кинематической настрой,ки в металлорежущих станках.

Целью изобретения является расширение кииематических возможностей коробки передач., На фиг. 1-12 представлены кинематические схемы коробок передач с раз- 10 личными значениями передаточных отношений между центральными колесами при остановленном водиле i (н четных фигурах представлены ускоряющие, а на нечетных фигурах — защемляющие ва- 15 рианты исполнения коробки передач).

Каждая коробка передач содержит последовательно связанные дифференциалы, в состав каждого из которых входит по два центральных колеса 1п 29 и 2п, водило 3п и одновенцовые или двухвенцовые сателлиты 4п, управляемые тормозы Sk и муфты 6k и зубчатые передачи 7k для кинематической связи дифференциалов с входным валом 8 25 коробки передач, параллельному выходному валу 9, rpe индексы и и k обозначают соответственно номера дифференциала и степень члена полинома, представляющего передаточное 30 отношение коробки.

Передаточное отношение между выходным и первым входным звеном каждого использованного в коробке пере. дач дифференциала нри условно заторможенном втором входном звене (со ,стороны предыдущего дифференциала)

I 1 равно +К нли +

В коробках передач, показанных на фиг. 1-8, центральное колесо 1, начиная с второго дифференциала, связано с водилам 3 предыдущего дифференциала, а центральное колесо 2 каждого дифферейциала связано с управ- 45 ляемым тормозом 5 и через ряд переключаемых муфтами 6 зубчатых передач

7 с входным валом 8.

В ускоряющих коробках передач (фиг. 1 и 3) центральное колесо 1, первого дифференциала соединено с выходным валом коробки, а водило Зп последнего дифференциала связано с тормозом 5п и через переключаемые зубчатые передачи 7п с входным валом

8, а на фиг. 3 и 4 колесо. 1, связано . e тормозом 5п и валом 8, а водило

Зп соединено с выходным валом. В saмедляющих коробках передач (фиг. 2 угловые скорости соответственно 1-ro и 2-го центральных колес; угловая скорость водила 3, передаточное отношение между центральными колесами при условно заторможенном водиле 3. ГДЕ Ы„И Ю2Любое из трех конечных звеньев дифференциала может быть использовано в качестве выходного (ведомого) и тогда два других будут входными

{ведущими) .

Из формулы (1) получаем три выражения для каждого их трех звеньев (2) и 4) центральное колесо 1, заторможена, а водило 3„ соединено с выходным валом, а на фиг. 6 и 8 колесо 1 сое-, динено с выходным валом, а водило

3 заторможена.

В коробках передач, показанных на фиг. 9-12, центральное колесо t, начиная со второго дифференциала, связано с центральным колесом 2 предыдущего дифференциала, а водило 3 каждого дифференциала связано с управляемым тормозом 5 и через ряд переключаемых муфтами 6 зубчатых передач 7 с входным валом 8. В ускоряющих вариантах на фиг. 9 и 11 центральное колесо 1, соединено с выходным валом коробки, а центральное колесо 2n — с тормозом 5п и через зубчатые передачи

7п с выходным валом 8. В замедляющих вариантах на фиг. 10 и 12 центральное колесо 1, заторможено, а центральное колесо 2 соединено с выходным валом.

Коробка передач работает следующим образом.

Вращение с входного вала 8 через зубчатые передачи 7 передается на дифференциалы и далее на выходной вал. Передаточное отношение коробки зависит от комбинации включенных тормозов 5 или зубчатых передач 7.

Угловые. скорости звеньев каждого содержащегося в коробке передач дифференциала связаны формулой Виллиса

1442797

+ 1 t z " г > (3) (1 — - - z ) з

Ы

f 2 (4) В корсбке передач, изображенной на фиг. 1, передаточное отношение между центральным колесом 1 и водилом

3 при условно заторможенном колесе

М, 2 i + К, а передаточное

"в отношение между центральными колесами из формулы (1) i, = 1-К. Кине—

15 матика этого исполнения коробки описывается формулой (3), которая после подстановок приобретает вид

К ы + (1 — К)ш (5)

Для п таких дифференциалов, связанных между собой так, что центральное колесо 1, начиная с второго дифференциала, соединено с водилом 3 предыдущего дифференциала, угловая скорость первого центрального колеса первого дифференциала 1,, являющегося выходным звеном ускоряющей коробки передач, определяется выражением

25 ю,= К (;„+ (1 — К) (К Uz+

+ К ы (,+ ... + Kw z+w,)>(6) а передаточное от. - .ошение коробки 35 ("ц

11 = — =.к 1 +

Зь

n-z

+ К 1 ° (и 1) +

1z +

° ° ° +

40 (7) +

W8I где i8„„= О, 1, 2, wz,(1 — К ) с" в

ized

8 (К вЂ” 1), (К-1), 19 29 ° ° е9

45 (- (1-К) О 1 в

9 9

2, ..., (К вЂ” 1), О 1 2 (>

9 9 9 ° ° ° 9 в

7. (ь- 1

50 (К вЂ” 1) 55 передаточные отношения кинематических связей между соответственно водилом 3п, вторыми центральными колесами 2,, 2(„ „ 9 ...9 2, и Входным валом 8, выполненных в виде ряда переключаемых зубчатых передач.

Пс пином (7) отражает кинематическую структуру коробки передач (фиг ° 1) и представляет ее передаточное отношение в виде цифрового кода, основанием счисления является целое положительное число К, а количество разрядов кода равно n + 1.

Набор заданной цифры в каждом разряде кода осуществляется включением тормоза 5 или одной из муфт 6 в соответствующей кинематической связи с входным валом. Набор кода заданного передаточного отношения осуществляется включением соответствующей коду комбинации тормозов 5 и муфт 6.

В конкретном примере исполнения коробка передач, заменявшая гитару деления зубофрезерного станка, может содержать два пятеричных дифференциала. Для осуществления i = К = 5 и i = -4 зубчатые колеса, содержащиеся в каждом дифференциале, могут быть выполнены, например, со следующими количествами зубьев: первое центральное — Z, = 20, второе центральное внутреннего зацепления

Z z = 80.

Структурная формула настройки коробки передач в этом конкретном примере исполнения имеет вид

L °

+ 51г + 1г где i,, i zz, i >., принимают значение

О, 1, 2, 3, 4, a i <= 1 — 124. Для настройки коробки, например, на

82 нужно сначала перевести число

82 из десятеричной в пятеричную систему счисления, а затем, получив — 312, включить в кинематических связях дифференциалов с входным валом 8 соответствующие муфп 6, а именно в связи водило 3, — муфта, замыкающей зубчатую передачу, i 3z = 3, а в связях вторых центральных колес второго и первого дифференциалов муфты, замыкающих зубчатые передачи, соответственно i zz -- 1 и 1 „ = 2.

Коробка передач, изображенная на фиг. 2, отличается от исполнения на фиг, 1 только тем, что водило последнего дифференциала 3 соединего с выходным валом коробки, а первое центральное колесо первого дифференциала 1„ заторможено. В нем используются m таких же, как и в коробке

1442 7

15 (+К) 1 2»+

1Ь (К) 1 3»

»-2

1 2 (»-т

+ ... + (+К)1«+ (10) = К

+ К

ГДЕ 111 (К вЂ” 1) .

5 на фиг. 1, дифференциалов. И связаны они между собой, их вторые центральные колеса — с входным валом 8 также, как и в исполнении на фиг. 1.

Вследствие указанного отличия водило

3 каждого используемого в данном исполнении дифференциала становится выходны(г звеном, а первое центральное колесо 1 — первым входным, что в 10 свою очередь означает изменение передаточного отношения между выходным и первым входным на число, обратное

1 з 1

К т. е. i = . = = — с 1 °

3-1 1 (1 К

1-3 1

Иначе говоря, направление кинематического потока в коробке изменяется на противоположное, вследствие чего коробка передач при том же

1 — K становится замедляющей.

Из (2) следуе т

ы = К (1 — К (1 — К) (112. (8) Передаточное отношение коробки 25 описывается следующим полиномом

» Ъ вЂ” m+1

12 + K 122+ ° ° ° + — 1

2(-(+К (9)

30 (л) Z< — (1-K) =О, 1, 2, (К- 1), 122.= — — „, (1 — K) =- О, 1, 2, (22 ..., (К вЂ” 1), (" ъ (1-К) =0, 1, 2, 8

Коробка передач этого исполнения позволяет настраивать передаточные отношения, меньшие единицы 1,представленные и ниде кода с основанием 45 . счисления К и количеством разрядов m.

В конкретном примере исполнения коробка передач может содержать три таких же, как в рассмотренном выше примере,. "пятеричных" дифференциала. 50

Структурная формула такой коробки получит нид:

iZS i2Z i Z1

1 т 5з 5 5 °

+ + Ф

Коробка передач в этом примере исполнения может настраиваться на ряд передаточных отношений i = 0,008—

0,992 с шагом 0,008, а диапазон ре57 6 гулиронания, как и н предыдущем исполнении на фиг. 1, равен 124, Для настройки коробки, например, на i = 0,816 нужно перевести его в пятеричную систему счисления и, получив i« = 0,402, набрать его н виде кода путем включения соответствующей комбинации муфт 6 и тормозов 5, а именно i 2> = 2, i22 = О, 1 2 = 4.

В изображенной на фиг. 3 коробке передач использованы дифференциалы, Ю, для которых i „= = -К, з

1 + К.

Передаточные отношения для схем фиг. 3 и 4 имеют вид

-mt 1

14 (+() 121 + (+K) 12

+ ... + (+K) i (+ (+К) iz,„„,(11) Из (10) и (11) следует, что члены полинома для нечетных разрядон будут отрицательными, что несколько изменяет структуру кода передаточного отношения.

В конкретном примере исполнения коробка передач на фиг. 3 может содержать, как и в примере исполнения на фиг. 1,.два "пятеричных" дифференциала, характеризующихся i „ = -5 и

112 =

Структурная формула этого примера исполнения имеет вид

2.

i> = 5 1„- 512 + i« °

А пятеричный код для набора передаточного отношения, например, 82 имеет вид

4(-4) 2 = 5 4 — 5 -4 + 2

В коробке передач, изображенной на фиг. 4 могут быть использованы три таких же "пятеричных" дифференциала, что и в предыдущем примере, но с противоположным направлением кинематического потока. Структурная формула этого примера

1 . 1 . 1

1 = - — 1 + — 1, — — 1

5Ь z 52 2" 5 z1

7 14427 а передаточное отношение i = -0,816 набирается кодом (-4) 0 (-2)

1 44 1 0-12

5 5 5 5

В коробках передач, представлен-, ных на фиг. 5-8 использованы диффеоенциалы, характеризующиеся тем, что

10 они выполнены с

При этом

> 5 (y) (-К) 11 (-К) > 2

+ (+К) + ... + (+К) 1(„„+ (12)

Ill - tn41 <))) (- ) " () ("" 2

+ ... + (+К) (13)

Итак, в коробках передач на фиг.57 противоположная, по сравнению с фиг. 1-4, последовательность разрядов в коде.

И, наконец, для исполнений коробки, где i, = +K (фиг. 9-12) имеем

57 8 лов выполнены в виде зубчатых передач внешнего зацепления с передаточ-, ными отношениями, равными — "1" . Тогда знаки перед членами структурных полиномов меняются через один, что может быть учтено при наборе кода или скомпенсировано выполнением кинематических связей между дифференциалами и входным валом 8 коробки через одну отрицательными. Эти исполнения дают дополнительные воэможности при выборе конкретных конструктивных исполнений коробки передач.

И, наконец, в исполнениях с реверсивнйми кинематическими связями между соседними дифференциалами или между каждым дифференциалом и входным валом при заданном ряде передаточных отношений может быть сокращено количество зубчатых передач в кинематических связях между дифференциалами . и входным валом (кроме связи высшего

К разряда) до —, если К вЂ” четное чисК вЂ” 1 ло или до 2, если К вЂ” четное

К-1 число или до

2 если К вЂ” нечет з((+К) + (+К) з + 30

+ ... + (+K)i „+ (14) — 1Т\ -Фб1 «(2) — (К) з, + (+К) з, +

° (К),(.,)+(К),.(15) з5

Варианты исполнений коробки, использующие дифференциалы с i „ = 1+

+ К; 1 + —; +К, равноценны по своим

К 40 кинематическим возможностям, но каждый из них может дать те или иные преимущества при выборке конкретного конструктивного решения.

Возможны исполнения, в которых 45 выходные и первые входные звенья соседних дифференциалов связаны, например, с помощью зубчатых передач. На-: личие этих передач в коробке учитывается в структурных формулах (10)- щ .(15) вводом перед каждь)м членом полинома коэффициента, равного произ- ведению передаточных отношений зубчатых передач между всеми дифференциалами, предшествующих данному. Возможны, например, исполнения, в которых передаточные отношения всех связей между выходными и первыми входными звеньями соседних дифференцианое число.

В конкретном примере исполнения

"пятеричной ускоряющей трехразрядной коробки передач кинематические связи 1-ro и 2-ro разрядов могут быть выполнены реверсируемыми, передаточные отношения каждый из которых могут принимать значения + 1 илй +2.

Передаточное отношение, например, i = 62 в таком примере исполнения коробки набирается, как код

222 = 5 2 + 5 2.+ 2, а, например, i = 63 — как код

3(2) (2) = 5 3 — 5 2 —.2

При том же диапазоне регулирования 124 такая коробка содержит в кинематических связях с входным валом 8 зубчатых передач против 12 в исполнениях с нереверсируемыми связями, а общее количество коммутирующих устройств 13 против 15 . (Коробка передач за счет возможности увеличения внутреннего передаточного отношения дифференциалов (основания счисления кода). при заданном

9 14427 арифметическом ряде передаточных отношений значительно упрощает ее кинематическую структуру и конструкцию.

С увеличением заданного диапазона регулирования преимущества коробок

5 передач с большими основаниями счисления становятся более ощутимыми.

Изобретение позволяет существенно расширить возможности автоматизации

- настройки замкнутых кинематических связей в зубообрабатывающих и резьбообрабатывающих станках, повышая их гибкость и открывая возможность их применения в гибких автоматизированных производствах.

Формула изобретения

1. Коробка передач, содержащая входной и выходной валы, управляемые муфты сцепления, тормоза, последовательно соединенные дифференциалы, первое входное звено каждого из которых жестко связано с выходным зве- 25 ном последующих, вторые входные звенья дифференциалов связаны посредством управляемых муфт с тормозами или кинематически с входным валом, отличающаяся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, прямое или обратное значение передаточного отношения межды выходным и первым входным звеньями каждого дифференциала при заторможенном втором входном звене равно целому числу К, первое входное звено последнего дифференциала связано посредством управляемых муфт с тормозом или кинематически с входным

57 10. валом, каждая кинематическая связь выполнена в виде ряда переключаемых зубчатых передач, число которых равно К - 1, где К вЂ” целое число, кроме единицы.

2. Коробка передач по п. 1, о т— ли чающаяся тем, чтов качестве связанного с входным валом коробки второго входного звена каждого дифференциала использовано од" но из его центральных колес, а пер— даточное отношение между центральными колесами каждого дифференциала

1 равно 1 К или 1 +

К

3. Коробка передач по п. 1, о тличающаяся тем, чтовкачестве связанного с входным валом коробки второго входного звена каждого дифференциала использовано его водило, а передаточное отношение между центральными колесами каждого дифференциала равно +К.

4. Коробка передач по п. 1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что кинематические связи между дифференциалами и входным валом коробки имеют через одну отрицательное передаточное отношение, а передаточное отношение кинематических связей между соседними дифференциалами равно -1.

5. Коробка передач по и. 1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что кинематические связи между соседними дифференциалами или между входным валом и дифференциалом, кроме кинематической связи последнего дифференциала, реверсируемы.

1442757

1442757

1442757

7п

Составитель В.Апархов .Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Редактор И.Лазаренко

Тираж 784

Заказ 6372!34

Подписное

ВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4