Способ передачи движения и устройство для осуществления этого способа (его варианты)

 

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: способ заключается в преобразовании относительного движения ведущего и ведомого звеньев в относительное движение промежуточного и опорного звеньев. Последнее стопорят и, тем самым, относительное движение промежуточного и опорного звеньев преобразуют в движение промежуточного звена, вектор которого образует угол с вектором движения ведущего звена в плоскости, параллельной или перпендикулярной оси вращения ведущего звена. Изменяя величину указанного угла, изменяют величину передаточного отношения в неограниченном диапазоне его значений. В устройстве для периодической передачи движения по предложенному способу дифференциальный механизм имеет четыре подвижных звена, одно из которых, промежуточное, кинематически связано с каждым из трех других звеньев, ведущим, ведомым и опорным. Последнее стопорится в соответствии с фазами движения промежуточного звена посредством звена стопорения, имеющего дифференциальную кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями. Предусмотрено звено регулирования отношения скоростей движения ведущего и ведомого звеньев, входящее в средство для изменения параметров кинематической связи промежуточного и опорного звеньев (угла, образованного направлением относительно движения промежуточного и опорного звеньев с направлением движения ведущего звена) независимо от состояния движения и положения указанных звеньев. В устройстве для непрерывной передачи движения по предложенному способу несколько промежуточных и опорных звеньев, фазы которых различны. 3 с. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к способам передачи движения и устройствам для осуществления способов передачи движения механическим передачам. Наиболее успешно настоящее изобретение может быть использовано в транспортных средствах, например в автомобилях, в грузоподъемных машинах, например в подъемных кранах, в станкостроении, например в приводе станка и др.

Возрастающие масштабы использования транспортных средств, в частности автомобилей, делает актуальной задачу повышения их топливной экономичности и экологичности, особенно в городских условиях движения, для которых характерны большая концентрация транспортных средств и большая неравномерность их движения с частными остановками.

В этих условиях существенное повышение топливной экономичности, и как следствие этого, повышение экологичности автомобиля может обеспечить использование и его трансмиссии неограниченно регулируемой бесступенчатой механической передачи. В такой передачи передаточное отношение, т.е. отношение скорости движения ведущего звена к скорости движения ведомого звена, изменяется по мере необходимости без ступеней во всем диапазоне отношений скорости вращения вала двигателем к скорости вращения колеса или карданного вала транспортного средства, имеющем место при его эксплуатации. Использование такой передачи в трансмиссии транспортного средства обеспечивает повышение его топливной экономичности не только за счет обеспечение оптимального режима работы двигателя независимо от условий движения транспортного средства, но и создает условия для аккумулирования и последующего использования энергии торможения транспортного средства. Кроме того, использование бесступенчатой передачи обеспечивает существенное улучшение других потребительских качеств автомобиля, например его динамичности, и упрощает управление им.

Известный способ передачи движения с бесступенчатым регулированием (изменением) передаточного отношения и механические передачи, основанные на этом способе, называемые клиноременными вариаторами, например известная передача "Трансматик", обеспечивают не полное решение задачи управляемой передачи движения, так как позволяет осуществить передачу движения в ограниченном диапазоне передаточных отношений. Поэтому является актуальным создание способа передачи движения с бесступенчатым изменением передаточного отношения в неограниченном диапазоне его значений в процессе передачи движения при обеспечении высокого значения КПД.

Наиболее близким по своей принципиальной сущности, по составу основных звеньев и наличию между ними кинематических связей является способ передачи движения, используемый в общеизвестной и широко применяющейся в трансмиссии транспортных средств планетарной передаче, представляющей собой дифференциальный механизм, содержащий четыре подвижных звена, одно из которых, промежуточное звено или сателлит, имеет кинематические связи с каждым из трех других звеньев, одно из которых стопорят (фиксируют или удерживают в неподвижном состоянии) [1] Используемый в планетарной передаче способ передачи движения заключается в том, что движение ведущего звена (например, солнечного колеса) преобразуют в движение ведомого звена (водила сателлита) посредством промежуточного звена (сателлита), взаимодействующего с опорным звеном (эпициклическим колесом), каждое из которых имеет возможность вращательного движения относительно общей оси (оси передачи) и промежуточное звено имеет возможность дополнительного движения, и стопорят опорное звено.

Преобразование движений звеньев при этом состоит в том, что движение ведущего звена, находящегося под действием момента внешних движущих сил, относительно ведомого звена, находящегося под действием момента внешних сил полезного сопротивления, преобразуют в относительное движение промежуточного и опорного звеньев. При этом промежуточное звено совершает дополнительное движение, представляющее собой его вращение относительно оси, параллельной общей оси или пересекающейся с ней, опорное звено вращается относительно общей оси и ведомое звено неподвижно, так как оно, как указано, находится под действием момента сил полезного сопротивления и опорное звено свободно.

Для передачи движения от ведущего звена к ведомому звену указанным способом стопорят опорное звено и, тем самым, относительное движение промежуточного и опорного звеньев преобразуют в движение промежуточного звена, состоящее из двух движений. Одно из этих движений, основное, представляет собой вращательное движение промежуточного звена относительно общей оси, и другое из этих движений, дополнительное, представляет собой вращательное движение промежуточного звена относительно оси, соединенной с ведомым звеном и расположенной параллельно общей оси или пересекающийся с ней. При этом основное из указанных движений промежуточного звена передается ведомому звену с определенным отношением.

При передаче движения указанным способом величина передаточного отношения, т.е. отношения скорости движения ведущего звена к скорости движения ведомого звена, имеет заданное постоянное значение. Это обусловлено тем, что отношение величин основного и дополнительного движений, составляющих движение промежуточного звена, каждое из которых пропорционально величине относительного движения ведущего и ведомого звеньев, имеет постоянное значение, так как оно определяется отношением размеров звеньев, имеющих постоянную величину в процессе передачи движения.

Целью настоящего изобретения является создание способа передачи движения ведущего звена ведомому звену посредством промежуточного звена, обеспечивающего бесступенчатое изменение передаточного отношения в неограниченном диапазоне его значений, например, от минус ∞ до минус 10 и от плюс 2 до плюс 8, и устройства для осуществления способа.

В основу изобретения положена задача создания способа передачи движения ведущего звена ведомому звену посредством промежуточного звена, движение которого состояло бы из двух таких движений, отношение величин которых можно было бы изменять, при этом передаточное отношение также имело бы измененную величину.

Решение поставленной задачи, в частности создания способа передачи движения, состоит в том, что по предлагаемому способу, согласно изобретению, форму сопряженных поверхностей указанных звеньев выполняют таким образом, что дополнительное движение промежуточного звена является поступательным движением, вектор которого параллелен или перпендикулярен общей оси, векторы линейных скоростей промежуточного звена относительно ведущего и ведомого звеньев пересекаются в плоскости, параллельной векторам окружной и поступательной составляющих движения промежуточного звена, и изменяют в указанной плоскости величину по меньшей мере одного из углов, образованных каждым из векторов линейной скорости промежуточного звена относительно ведущего, ведомого опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена, при этом число опорных звеньев соответствует числу промежуточных звеньев, опорное звено стопорят в соответствии с фазами движения взаимодействующего с ним промежуточного звена и фазы движений промежуточных звеньев различны.

Такой способ передачи движения обеспечивает преобразование движения ведущего звена в движение ведомого звена с бесступенчатым изменением передаточного отношения в неограниченном диапазоне его значений. Это обусловлено следующим.

Преобразование движений звеньев по предложенному способу состоит в том, что движение ведущего звена, находящегося под действием момента внешних движущих сил, относительно ведомого звена, находящегося под действием момента внешних сил полезного сопротивления, преобразуют в относительное движение промежуточного и опорного звеньев. Стопорят опорное звено, тем самым, преобразуют относительное движение промежуточного и опорного звеньев в движение промежуточного звена, состоящее в общем случае из двух движений, основного и дополнительного. Основное движение промежуточного звена состоит в его вращении относительно общей оси и дополнительное движение состоит в поступательном движении промежуточного звена, направление которого параллельно или перпендикулярно общей оси. Вследствие этого векторы движений или векторы линейных скоростей промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев образуют углы с вектором линейной скорости ведущего звена, в плоскости, параллельной векторам окружной и поступательной составляющих движения промежуточного звена. Поэтому каждое их движений промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев имеет две (пару) взаимно перпендикулярные составляющие, окружную и осевую или окружную и радиальную по отношению к указанной оси. При этом существенно то, что одна из составляющих каждой указанной их пары, окружная, имеет направление, параллельное направлению, в котором движутся ведущее и ведомое звенья, и другая из составляющих каждой указанной их пары, осевая или радиальная, т.е. поступательная, имеет направление, в котором ведущее и ведомое звенья неподвижны.

Указанные составляющие относительных движений промежуточного звена обладают рядом свойств.

Во-первых, величины окружных и поступательных (осевых или радиальных) составляющих каждого из движений промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев пропорциональны величине относительного движения ведущего и ведомого звеньев.

Во-вторых, отношение окружных и поступательных составляющих каждого из движений промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев определяются величинами углов, образованных векторами линейных скоростей промежуточного звена относительно, соответственно, ведущего, ведомого и опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена в соответствующей из плоскостей, указанных ранее, и не зависят от величины относительного движения ведущего и ведомого звеньев.

В третьих, поступательные (осевые или радиальные) составляющие движений промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев равны друг другу по величине независимо от величины углов, образованных векторами линейных скоростей промежуточного звена относительно, соответственно, ведущего, ведомого и опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена в соответствующей из указанных плоскостей и независимо от величины относительного движения ведущего и ведомого звеньев. Это обусловлено относительной неподвижностью ведущего, ведомого и опорного звеньев как в осевом, так и в радиальном направлениях относительно общей оси вращения указанных звеньев.

Указанные свойства составляющих относительных движений промежуточного звена обуславливают такие величины окружных составляющих движений ведущего, ведомого и опорного звеньев относительно промежуточного звена, при которых достигается равенство поступательных составляющих относительных движений указанных звеньев. Вместе с тем, определенность величины окружных составляющих движений промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев, а значит и определенность отношения скорости вращения ведущего звена к скорости вращения ведомого звена, достигается при выполнении двух условий.

Одно из этих условий состоит в том, что должна иметь место определенность величин углов, образованных векторами линейных скоростей промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена или, другими словами, определенность отношений окружных и поступательных составляющих каждого из указанных относительных движений промежуточного звена.

Другое из этих условий в том, что для определенности движения ведомого звена необходима определенность движений опорного и ведущего звеньев. Так как движение ведущего звена всегда определено по определению, то достаточно застопорить опорное звено и его состояние движения, а также состояние движения ведомого звена, будут определенными.

Указанные свойства составляющих движений промежуточного звена и их указанные проявления обуславливают зависимость отношения величин угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев от отношений величин составляющих движений промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и неподвижного опорного звеньев и, следовательно, от величин углов, образованных векторами линейных скоростей промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена. Поэтому, изменяя величину по меньшей мере одного из указанных углов, изменяют отношение скоростей движений ведущего и ведомого звеньев, т.е. изменяют передаточное отношение при передаче движения предложенным способом.

Указанная зависимость передаточного отношения от величины углов, образованных векторами линейных скоростей промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена, имеет место при условии, что векторы движений промежуточного звена относительно ведущего и ведомого звеньев пересекаются в плоскости, параллельной векторам окружной и поступательной составляющих движения промежуточного звена. В противном случае, т.е. случае, когда векторы движений промежуточного звена относительно ведущего и ведомого звеньев в указанной плоскости не пересекаются, т. е. являются параллельными, передаточное отношение независимо от величин указанных углов остается величиной постоянной, зависящей от отношения эффективных геометрических параметров точек соприкосновения сопряженных поверхностей звеньев, т.е. отношения радиусов-векторов указанных точек относительно общей оси.

При передаче движения предложенным способом диапазон изменения или регулирования передаточного отношения неограничен, так как при изменении величин указанных выше углов и при достижении равенства величин углов, образованных вектором линейной скорости ведущего звена и векторами линейных скоростей промежуточного относительного опорного и ведомого звеньев, передаточное отношение равно бесконечности (т.е. величина скорости ведомого звена равна нулю при любой величине скорости ведущего звена), и при достижении равенства величин углов, образованных вектором линейной скорости ведущего звена и векторами линейных скоростей промежуточного звена относительно опорного и ведущего звеньев, величина передаточного отношения стремится к нулю (т.е. скорости ведомого звена стремится к бесконечно большому значению при любой величине скорости ведущего звена, кроме нуля), но стать равной нулю она не может из-за эффекта самоторможения. Конкретное достигаемое значение передаточного отношения в этой ситуации зависит от конструкции кинематических пар, используемых в устройстве для передачи движения по предложенному способу.

При изменении величины угла, образованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно опорного звена с вектором линейной скорости ведущего звена, в диапазоне от величины угла, образованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно ведущего звена с вектором линейной скорости последнего (ведущего звена), до величины угла, дообразованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно ведомого звена с вектором линейной скорости ведущего звена, величина передаточного отношения изменяется в указанных выше пределах, т.е. от около нуля до бесконечности.

Если при изменении величины угла, образованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно опорного звена с вектором линейной скорости ведущего звена, ее значение выходит за пределы указанного диапазона, знак передаточного отношения изменяется на противоположный, т.е. осуществляется реверс передаваемого движения по предложенному способу.

Величины углов, образованных векторами движений промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена, можно изменять без скачков или ступенек, поэтому передаточное отношение по предложенному способу передачи движения может изменяться без скачков или ступенек, т.е. бесступенчато.

При передаче движения предложенным способом функции ведущего и ведомого звеньев могут быть изменены и ведомое звено может быть ведущим, а ведущее звено ведомым, т.е. устройство для передачи движения предложенным способом является обратимым.

Движение промежуточного звена с двумя составляющими, одна из которых является поступательной, в реальных условиях имеет конечную протяженность и конечную длительность, поэтому передача движения посредством промежуточного звена, движение которого имеет вращательную и поступательную компоненты, представляет собой единичный акт конечной продолжительности (длительности во времени) даже при неограниченной длительности стопорения или удержания в неподвижном состоянии опорного звена и любом числе промежуточных звеньев. Поэтому для непрерывной и как угодно длительной передачи движения предложенным способом необходимо, чтобы число опорных звеньев соответствовало числу промежуточных звеньев, чтобы опорное звено было застопорено в соответствии с фазами движения взаимодействующего с ним промежуточного звена и фазы движений промежуточных звеньев были различны. При этом передача движения от ведущего звена к ведомому звену посредством каждого промежуточного звена становится периодической, а так как фазы движения промежуточных звеньев смещены во времени относительно друг друга, то отдельные периодические акты регулируемой передачи движения от ведущего звена к ведомому звену становятся последовательными и образуют непрерывный сколь угодно длительный процесс регулируемой передачи движения.

С целью исключения колебаний величины передаточного отношения и, тем самым, уменьшения энергозатрат на управление процессом передачи движения и упрощения конструкции устройства для передачи движения предложенным способом, опорное звено удерживают в неподвижном состоянии в течение периода, находящегося в пределах от около 1/4 (1-μ) до около 1/4 (1+μ) части каждого периода движения взаимодействующего с ним промежуточного звена, отношение величин поступательной и окружной составляющих движений промежуточного звена относительно ведущего и ведомого звеньев имеют постоянные значения в течение периода, находящегося в пределах от около 1/2 (1-μ) до около 1/2 (1+μ) части каждого полупериода движения промежуточного звена, и изменяют величину угла, образованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно взаимодействующего с ним опорного звена с вектором линейной скорости ведущего звена, где μ отношение величины периода неподвижного состояния опорного звена к величине полупериода движения промежуточного звена.

Указанные особенности способа передачи движения обеспечивают синхронизацию стопорения опорного звена с фазами движения промежуточного звена, в течение которых отношения вращательных и поступательных составляющих движений промежуточного звена относительно ведущего и ведомого звеньев имеют постоянные значения и, тем самым, исключается необходимость компенсации колебаний величины передаточного отношения в каждом цикле передачи движения и обеспечивается простое конструктивное выполнение средства для изменения величины одного из углов, образованных направлениями относительных движений промежуточного звена с вектором линейной скорости ведущего звена, а именно вектором линейной скорости промежуточного звена относительно опорного звена, в устройстве для осуществления предложенного способа передачи движения.

Для уменьшения числа необходимых кинематических соединений в устройстве для непрерывной передачи регулируемого движения по предложенному способу необходимо, чтобы угол, образованный вектором линейной скорости промежуточного звена относительно ведомого звена с вектором линейной скорости ведущего звена в плоскости, параллельной векторам окружной и поступательной составляющих движения промежуточного звена, был равен прямому углу. Другими словами, чтобы вектор линейной скорости промежуточного звена относительно ведомого звена был параллелен вектору поступательной составляющей движения промежуточного звена. Такое условие обеспечивает повышение КПД устройства для осуществления способа передачи движения в силу уменьшения в нем числа необходимых кинематических соединений.

Решение поставленной задачи, в частности создания устройства для осуществления способа передачи движения, имеет несколько вариантов.

Первый вариант устройства для осуществления способа передачи движения содержит установленные в корпусе с возможностью соосного вращения ведущее, ведомое и опорное звенья, звено стопорения опорного звена, установленное в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору окружной скорости опорного звена, и промежуточное звено, имеющее кинематические связи с ведущим, ведомым и опорным звеньями, согласно изобретению, кинематическая связь промежуточного звена с ведущим звеном содержит соединенный с одним из названных звеньев цилиндрический пазовый кулачок, ось которого соосна оси вращения ведущего звена, каждая боковая поверхность паза которого представляет собой торцевую круговую волнообразную поверхность, с которой соприкасается тело вращения, образующее с другим из названных звеньев вращательную кинематическую пару, ось которой перпендикулярна оси вращения ведущего звена, кинематическая связь промежуточного звена с ведомым звеном содержит образованную названными звеньями поступательную пару, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения ведомого звена, предусмотрено звено регулирования отношения скорости вращения ведущего звена к скорости вращения ведомого звена, образующее с корпусом вращательную кинематическую пару, кинематическая связь промежуточного звена с опорным звеном содержит кулису, установленную посредством вилки в опорном звене с возможностью вращения относительно двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых перпендикулярна оси вращения опорного звена и совпадает с осью вращения вилки в опорном звене, а другая совпадает с продольной осью симметрии паза кулисы, камень которой представляет собой тело вращения, образующее с промежуточным звеном вращательную кинематическую пару, ось которой перпендикулярна оси вращения опорного звена, и средство для вращения вилки относительно опорного звена, имеющее кинематическую связь со звеном регулирования и опорным звеном, при этом звено стопорения опорного звена имеет кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями.

Такое конструктивное выполнение устройства для передачи движения обеспечивает периодическое преобразование движения ведущего звена в движение ведомого звена с бесступенчатым изменением передаточного отношения в неограниченном диапазоне его значений. Это обусловлено тем, что состав звеньев, их расположение и возможные движения, обусловленные наличием кинематических связей звеньев и формой выполнения их сопряженных поверхностей, и наличие средства для совершения действий над ними, полностью соответствуют условиям осуществления способа управляемой передачи движения при использовании в кинематической цепи устройства одного опорного звена и одного промежуточного звена, поступательная составляющая движения последнего в котором параллельна общей оси, т.е. оси вращения ведущего, ведомого, промежуточного и опорного звеньев.

Необходимо, чтобы в устройстве были предусмотрены дополнительно по меньшей мере два опорных звена, каждое из которых установлено в корпусе с возможностью вращения относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев и снабжено звеном стопорения, установленным в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору окружной скорости опорного звена, и имеющим кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями, и дополнительно по меньшей мере два промежуточных звена, число которых соответствует числу опорных звеньев, и каждое из которых имеет кинематические связи с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ним опорным звеньями, аналогичные кинематическим связям первого промежуточного звена с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ними опорным звеньями, и тем, что промежуточные звенья расположены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев, при этом число волн на торцевой круговой волнообразной поверхности паза кулачка равно: K m·n + 1, где K число волн на торцевой круговой волнообразной поверхности паза кулачка; m число промежуточных звеньев, равное значению 2/μ, округленному до ближайшего большего целого числа; n натуральное число или ноль.

Такое конструктивное выполнение устройства для управляемой передачи движения обеспечивает непрерывность преобразования движения ведущего звена в движение ведомого звена.

Желательно, чтобы профиль каждой волны на развертке сечения торцевой круговой волнообразной поверхности пазового кулачка круговой цилиндрической поверхностью, концентричной оси вращения ведущего звена, представлял собой эквидистанту развертки траектории точки пересечения с указанной цилиндрической поверхностью оси тела вращения, соприкасающегося с указанной волнообразной поверхностью, при этом каждая волна на развертке указанной траектории была бы симметрична относительно образующей указанной цилиндрической поверхности, проходящей через вершину волны развертки траектории, и каждая полуволна на развертке траектории имела бы прямолинейный участок, проекции конечных точек которого на высоту волны находятся на высоте, составляющей, соответственно, около 1,2 (1-μ) и около 1/2 (1+μ) часть высоты волны.

Такой профиль волны торцевой круговой волнообразной поверхности паза кулачка обеспечивает постоянство отношения окружной и поступательной составляющих движения промежуточного звена относительно ведущего звена в течение периода стопорения опорного звена. Указанное постоянство отношения величин составляющих движения промежуточного звена является одним из условий отсутствия колебаний величины передаточного отношения в период передачи движения через промежуточное звено от ведущего звена к ведомому.

Необходимо, чтобы средство для вращения вилки относительно опорного звена содержало шатун, образующий с вилкой сферический шарнир, центр которого смещен относительно оси вращения вилки в опорном звене, и образующий сферический шарнир с первым кольцеобразным звеном, образующим поступательную кинематическую пару с опорным звеном, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения опорного звена, и образующим со вторым кольцеобразным звеном вращательную кинематическую пару, ось вращения которой соосна оси вращения опорного звена и перпендикулярна плоскости первого кольцеобразного звена, и второе кольцеобразное звено образует с корпусом поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения опорного звена и перпендикулярно плоскости второго кольцеобразного звена, и образующим со звеном регулирования кинематическую пару с винтовым относительным движением звеньев, ось которого соосна оси вращения звена регулирования и параллельна оси вращения опорного звена.

Такое конструктивное выполнение средства для вращения вилки обеспечивает возможность изменения величины угла, образованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно опорного звена с вектором линейной скорости ведущего звена и, тем самым, возможность изменения передаточного отношения в устройстве, посредством звена регулирования независимо от состояния движения и углового положения опорного звена в корпусе устройства.

Необходимо, чтобы кинематическая связь звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями содержала ролик, образующий со звеном стопорения, подпружиненным в корпусе, вращательную кинематическую пару, ось вращения которой параллельна оси вращения опорного звена, и соприкасающийся с кулачком, ось вращения которого соосна оси вращения опорного звена, соединенным с водилом конического зубчатого колеса, образующим вращательную кинематическую пару с ведущим звеном, соосную оси вращения ведущего звена, и образующим вращательную кинематическую пару с коническим зубчатым колесом, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения ведущего и ведомого звеньев, находящимся в зацеплении с двумя коническими колесами, одно из которых установлено на ведущем звене, соосно последнему, а другое образует с корпусом вращательную кинематическую пару, ось которой соосна оси вращения ведущего звена, и посредством зубчатой передачи, имеющей передаточное отношение равное минус единице, соединено с ведомым звеном.

Такое конструктивное выполнение кинематической связи звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями обеспечивает стопорение опорного звена синхронно с фазами движения промежуточного звена в устройстве, содержащем одно промежуточное и одно опорное звенья.

Необходимо, чтобы кинематическая связь каждого звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями содержала ролик, образующий со звеном стопорения, подпружиненным в корпусе, вращательную кинематическую пару, ось вращения которой параллельна оси вращения опорного звена, и соприкасающейся с одним из кулачков, ось вращения каждого из которых соосна оси вращения опорного звена, каждый из которых соединен с водилом конического зубчатого колеса, образующим вращательную кинематическую пару с ведущим звеном, соосную оси вращения ведущего звена, и образующим вращательную кинематическую пару с коническим зубчатым колесом, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения ведущего и ведомого звеньев, находящимся в зацеплении с двумя коническими зубчатыми колесами, одно из которых соединено с ведущим звеном и расположено соосно последнему, и другое из которых образует с корпусом вращательную кинематическую пару, ось которой соосна оси вращения ведущего звена, и посредством зубчатой передачи, имеющей передаточное отношение равное минус единице, соединено с ведомым звеном.

Такое конструктивное выполнение кинематической связи каждого звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями обеспечивает стопорение каждого из опорных звеньев синхронно с фазами движения взаимодействующего с ним промежуточного звена в устройстве, содержащем несколько промежуточных и соответствующее число опорных звеньев для непрерывной передачи движения.

Второй вариант устройство для осуществления способа передачи движения содержит установленные в корпусе с возможностью соосного вращения ведущее, ведомое и опорное звенья, звено стопорения опорного звена, установленное в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору окружной скорости опорного звена, и промежуточное звено, имеющее кинематические связи с ведущим, ведомым и опорным звеньями, согласно изобретению, кинематическая связь промежуточного звена с ведущим звеном содержит соединенный с одним из названных звеньев плоский пазовый кулачок, плоскость которого перпендикулярна оси вращения ведущего звена, каждая рабочая поверхность паза которого представляет собой замкнутую волнообразную поверхность, с которой соприкасается тело вращения, образующее с другим из названных звеньев вращательную кинематическую пару, ось которой параллельна оси вращения ведущего звена, кинематическая связь промежуточного звена с ведомым звеном содержит образованную названными звеньями поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой перпендикулярно оси вращения ведомого звена, предусмотрено звено регулирования отношения скорости вращения ведущего звена к скорости вращения ведомого звена, образующее с корпусом вращательную кинематическую пару, кинематическая связь промежуточного звена с опорным звеном содержит кулису, образующую с промежуточным звеном вращательную кинематическую пару, ось которой параллельна оси вращения опорного звена и перпендикулярна продольной оси симметрии паза кулисы, камень которой представляет собой тело вращения, образующее с опорным звеном вращательную кинематическую пару, ось которой параллельна оси вращения опорного звена, и средство для вращения кулисы относительно промежуточного звена, имеющее кинематическую связь со звеном регулирования и промежуточным звеном, и при этом звено стопорения опорного звена имеет кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями.

Такое конструктивное выполнение устройство для передачи движения обеспечивает периодическое преобразование движения ведущего звена в движении ведомого звена с бесступенчатым изменением передаточного отношения в неограниченном диапазоне его значений. Это обусловлено тем, что состав звеньев, их расположение и возможные движения, обусловленные наличием кинематических связей звеньев и формой выполнения их сопряженных поверхностей, и наличие средства для совершения действий над ними, полностью соответствуют условиям осуществления способа управляемой передачи движения при использовании в кинематической цепи устройства одного промежуточного звена и одного опорного звена, поступательная составляющая движения промежуточного звена в котором перпендикулярна общей оси, т.е. оси вращения ведущего, ведомого, промежуточного и опорного звеньев.

Необходимо, чтобы в устройстве были предусмотрены дополнительно по меньшей мере два опорных звена, каждое из которых установлен в корпусе с возможностью вращения относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев и снабжено звеном стопорения, установленным в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору линейной скорости опорного звена, и имеющим кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями, и дополнительно по меньшей мере два промежуточных звена, число которых соответствует числу опорных звеньев и каждое из которых имеет кинематические связи с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ними опорным звеньями, аналогичные кинематическим связям первого промежуточного звена с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ним опорным звеньями, промежуточные звенья расположены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев, при этом число волн на замкнутой волнообразной поверхности (пазового кулачка) равно K m·n + 1; где K число волн на волнообразной поверхности пазового кулачка; m число промежуточных звеньев, равное значению 2/μ, округленному до ближайшего большего целого числа; n натуральное число или ноль.

Такое конструктивное выполнение устройства для управляемой передачи движения обеспечивает непрерывность преобразования движения ведущего звена в движение ведомого звена.

Желательно, чтобы профиль сечения замкнутой волнообразной поверхности плоского пазового кулачка плоскостью, перпендикулярной оси вращения ведущего звена, представлял собой эквидистанту траектории точки пересечения с указанной плоскостью оси тела вращения, соприкасающегося с волнообразной поверхностью, представляющей собой волнообразную замкнутую кривую, каждая волна которой симметрична относительно прямой, принадлежащей указанной плоскости и проходящей через вершину волны и ось вращения ведущего звена, и каждая полуволна которой имела бы участок, представляющий собой дугу логарифмической спирали, конечные точки которого расположены на расстоянии от оси вращения ведущего звена, составляющем, соответственно, около:

где r₁, r₂ расстояние от оси вращения ведущего звена до конечных точек дуги логарифмической спирали;
r_max, r_min максимальное и минимальное расстояния от оси вращения ведущего звена до траектории точки оси тела вращения.

Такой профиль волны замкнутой волнообразной поверхности пазового кулачка обеспечивает постоянство отношения окружной и поступательной составляющих движения промежуточного звена относительно ведущего звена в течение периода стопорения опорного звена. Указанное постоянство отношения величин составляющих движения промежуточного звена является одним из условий отсутствия колебаний величины передаточного отношения в период передачи движения через промежуточное звено от ведущего звена к ведомому.

Необходимо, чтобы средство для вращения кулисы относительно промежуточного звена содержало зубчатое колесо, установленное на кулисе соосно оси ее вращения относительно промежуточного звена, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом, соединенным с ходовым винтом соосно последнему, который образует вращательную кинематическую пару с промежуточным звеном, ось которой параллельна оси вращения ведущего и ведомого звеньев и соосна оси ходового винта, и образует винтовую кинематическую пару, ось которой соосна оси ходового винта с гайкой, образующей с первым кольцеобразным звеном поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой перпендикулярно оси вращения ведущего и ведомого звеньев, первое кольцеобразное звено образует со вторым кольцеобразным звеном вращательную кинематическую пару, ось вращения которой соосна оси вращения ведущего и ведомого звеньев и перпендикулярна плоскости первого кольцеобразного звена, второе кольцеобразное звено образует с корпусом поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения ведущего и ведомого звеньев и перпендикулярно плоскости второго кольцеобразного звена, и образует со звеном регулирования кинематическую пару с винтовым относительным движением звеньев, ось которого соосна оси вращения звена регулирования и параллельна оси вращения ведущего и ведомого звеньев.

Такое конструктивное выполнение средства для вращения кулисы обеспечивает возможность изменения величины угла, образованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно опорного звена с вектором линейной скорости ведущего звена и, тем самым, возможность изменения передаточного отношения в устройстве посредством звена регулирования независимого от состояния движения и углового положения промежуточного звена в корпусе устройства.

Необходимо, чтобы кинематическая связь звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями содержала ролик, образующий со звеном стопорения, подпружиненным в корпусе, вращательную кинематическую пару, ось вращения которой параллельна оси вращения опорного звена, и соприкасающийся с кулачком, ось вращения которого соосна оси вращения опорного звена, соединенным с водилом конического зубчатого колеса, образующим вращательную кинематическую пару с ведущим звеном, соосную оси вращения ведущего звена, и образующим вращательную кинематическую пару с коническим зубчатым колесом, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения ведущего и ведомого звеньев, находящимся в зацеплении с двумя коническими зубчатыми колесами, одно из которых установлено на ведущем звене, соосно последнему, и другое из которых образует с корпусом вращательную кинематическую пару, ось которой соосна оси вращения ведущего звена, и посредством зубчатой передачи, имеющей передаточное отношение равное минус единице, соединено с ведомым звеном.

Такое конструктивное выполнение кинематической связи звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями обеспечивает стопорение опорного звена синхронно с фазами движения промежуточного звена в устройстве, содержащем одно промежуточное и одно опорное звенья.

Необходимо, чтобы кинематическая связь каждого звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями содержала ролик, образующий со звеном стопорения, подпружиненным в корпусе, вращательную кинематическую пару, ось вращения которой параллельна оси вращения опорного звена, и соприкасающийся с одним из кулачков, ось вращения каждого из которых соосна оси вращения опорного звена, каждый из которых соединен с водилом конического зубчатого колеса, образующим вращательную кинематическую пару с ведущим звеном, соосную оси вращения ведущего звена, и образующим вращательную кинематическую пару с коническим зубчатым колесом, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения ведущего и ведомого звеньев, находящимся в зацеплении с двумя коническими зубчатыми колесами, одно из которых соединено с ведущим звеном и расположено соосно последнему, а другое образует с корпусом вращательную кинематическую пару, ось которой соосна оси вращения ведущего звена, и посредством зубчатой передачи, имеющей передаточное отношение, равное минус единице, соединено с ведомым звеном.

Такое конструктивное выполнение кинематической связи каждого звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями обеспечивает стопорение каждого из опорных звеньев синхронно с фазами движения взаимодействующего с ним промежуточного звена в устройстве, содержащем несколько промежуточных звеньев и соответствующее число опорных звеньев для непрерывной передачи движения.

Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из следующих конкретных примеров его выполнения и чертежей, на которых:
Фиг. 1 схематически изображает устройство для периодической передачи движения, согласно изобретению, продольной разрез;
фиг. 2 схематически изображает устройство для непрерывной передачи движения, согласно изобретению, продольный разрез;
фиг. 3 разрез III-III фиг. 2;
фиг. 4 схематически изображает вариант устройства для периодической передачи движения, согласно изобретению, продольный разрез;
фиг. 5 схематически изображает вариант устройства для непрерывной передачи движения, согласно изобретению, продольный разрез;
фиг. 6 разрез VI-VI фиг. 5.

Устройство для периодической передачи движения, согласно изобретению, содержит корпус 1 (фиг. 1), в подшипниках 2, 3, 4 и 5 которого с возможностью соосного вращения установлены ведущее звено 6, ведомое звено 7 и опорное звено 8. В корпусе 1 размещены промежуточное звено 9, звено 10 регулирования отношения скоростей вращения ведущего звена 6 и ведомого звена 7 и звено 11 стопорения опорного звена 8. Звено регулирования 10, ось вращения которого параллельна оси вращения ведущего звена 6, ведомого звена 7 и опорного звена 8, установлено в подшипниках 12 и 13 корпуса 1. Звено стопорения 11 установлено в направляющей 14 корпуса 1 с возможность поступательного движения в направлении, перпендикулярном оси вращения опорного звена 8, и подпружинено пружиной 15. Промежуточное звено 9 имеет кинематические связи с ведущим звеном 6, ведомым звеном 7 и опорным звеном 8.

Кинематическая связь промежуточного звена 9 с ведущим звеном 6 осуществляется посредством ролика 16, установленного с возможностью вращения, ось которого перпендикулярна оси вращения ведущего звена 6, на шипе 17 промежуточного звена 9. Ролик 16 расположен в пазу цилиндрического пазового кулачка 18, соединенного с ведущим звеном 6, и соприкасается с одной из его торцевых круговых волнообразных поверхностей 19, 20.

Кинематическая связь промежуточного звена 9 с ведомым звеном 7, представляющим собой водило промежуточного звена 9, осуществляется посредством направляющей 21, соединенной с ведомым звеном 7. Направляющая 21 имеет в поперечном сечении прямоугольную форму и располагается в канале промежуточного звена 9 с возможностью движения в направлении, параллельном оси вращения ведущего и ведомого звеньев 6 и 7, при этом указанный канал в промежуточном сечении также имеет прямоугольную форму.

Кинематическая связь промежуточного звена 9 с опорным звеном 8 осуществляется посредством ролика 22, установленного с возможностью вращения, ось которого перпендикулярна оси вращения опорного звена 8, на щипе 23 промежуточного звена 9, и является камнем кулисы 24. Кулиса 24 установлена в опорном звене 8 посредством вилки 25 с возможностью вращения относительно двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых совпадает с продольной осью симметрии паза кулисы 24 и другая из которых совпадает с осью вращения вилки 25 в опорном звене 8, перпендикулярной оси вращения опорного звена 8. Для этого кулиса 24 установлена в подшипниках 26 и 27 вилки 25, оси которых соосны и перпендикулярны оси вращения вилки 25, а сама вилка 25 установлена в подшипнике 28 опорного звена 8 и снабжена средством 29 для вращения вилки 25 относительно опорного звена 8.

Указанное средство 29 содержит рычаг 30, шатун 31, первое кольцеобразное звено 32, второе кольцеобразное звено 33 и шток 34 и указанное звено 10 регулирования. Рычаг 30 соединен с вилкой 25 и образует с шатуном 31 сферический шарнир 35, центр которого смещен относительно оси вращения вилки 25 в опорном звене 8. Шатун 31 образует сферический шарнир 36 с первым кольцеобразным звеном 32, образующим со вторым кольцеобразным звеном 33 вращательную кинематическую пару, ось вращения которой соосна оси вращения опорного звена 8, и с опорным звеном 8, поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения опорного звена 8. Поступательная кинематическая пара образована штоком 34, соединенным с опорным звеном 8 и проходящим с возможностью скольжения через канал, выполненный в первом кольцеобразном звене 32. Второе кольцеобразное звено 33 образует поступательную кинематическую пару с корпусом 1, для чего оно установлено в расточке корпуса 1 и лишено возможности вращения посредством шпонки 37, и образует винтовую пару со звеном регулирования 10, представляющим собой ходовой винт.

Звено стопорения 11 опорного звена 8 имеет кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями 6 и 7, содержащую ролик 38, пружину 15, кулачок 39, водило 40 кинематического зубчатого колеса 41, конические зубчатые колеса 42 и 43 и цилиндрические зубчатые колеса 44, 45, 46, 47, 48, 49 и 50. Ролик 38, ось которого параллельна оси вращения опорного звена 8, установлен с возможностью вращения на оси 51 звена стопорения 11 и усилием пружины 15 прижат к рабочей поверхности 52 кулачка 39, установленного на водиле 40 конического зубчатого колеса 41. Кулачок 39 совместно с водилом 40 имеет возможность вращаться соосно оси вращения опорного звена 8, для чего водило 40 установлено на ведущем звене 6 подвижно. Коническое зубчатое колесо 41 установлено с возможностью вращения на шипе 53 водила 40, ось которого перпендикулярна оси вращения ведущего 6, ведомого 7 и опорного 8 звеньев. Зубчатое колесо 41 находится в зацеплении с коническими зубчатыми колесами 42 и 43. Колесо 42 соединено с ведущим звеном 6 соосно последнему. Колесо 43 соединено с цилиндрическим зубчатым колесом 44 соосно последнему и установлено в подшипнике 4 корпуса 1 соосно ведущему звену 6. Колесо 44 имеет кинематическую связь с передаточным отношением, равным минус единица с зубчатым колесом 50, соединенным с ведомым звеном 7 соосно последнему, содержащую последовательное рядовое зацепление, включающее зубчатые колеса 45, 46, 47, 48 и 49, установленные в корпусе 1 с возможность вращения.

На опорном звене 8 установлен соосно последнему диск 54, являющийся элементом опорного звена 8, с которым взаимодействует звено стопорения 11 в период стопорения опорного звена 8.

Профиль волны на развертке сечения торцевой круговой волнообразной поверхности 19, 20 пазового кулачка 18 круговой цилиндрической поверхности, концентричной оси вращения ведущего звена 6, представляет собой эквиваленту развертки траектории точки пересечения указанной цилиндрической поверхности с осью ролика 16, соприкасающегося с указанной волнообразной поверхностью, при этом волна на развертке указанной траектории симметрична относительно образующей указанной цилиндрической поверхности, проходящей через вершину волны развертки траектории, и каждая полуволна на развертке траектории имеет прямолинейный участок с постоянным углом подъема, проекции конечных точек которого на высоту волны находятся на высоте, составляющей, соответственно, около 1/2 (1-μ) и около 1/2 (1+μ) часть высоты волны.

Профиль сечения рабочей поверхности 52 кулачка 39 плоскостью, перпендикулярной оси вращения кулачка 39, представляет собой замкнутую волнообразную центрально симметричную кривую, число волн на которой соответствует удвоенному числу волн на торцевой волнообразной поверхности 19, 20 пазового кулачка 18, центр симметрии которой находится на оси вращения кулачка 39 и вершины волны которой обращены к оси вращения кулачка 39, вершина каждой волны которой имеет участок, представляющий собой дугу окружности, центр которой находится на оси вращения кулачка 39. Центральный угол указанной дуги равен и средняя линия центрального угла дуги одной из волн и луч, исходящий из точки на оси вращения кулачка 39 и пересекающий ось 51 ролика 38, образуют угол, величина которого равна одной второй части величины угла, вершина которого находится на оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев и стороны образованы полуплоскостями, исходящими из указанной оси вращения, одна из которых проходит через ось ролика 16 промежуточного звена 9 и другая из которых делит на две равные части дугу участка траектории одной из точек оси ролика 16, имеющую постоянный угол подъема.

Работа устройства для периодической передачи движения осуществляется следующим образом. Допустим, что звено регулирования 10 установлено в исходное положение, при котором продольная ось симметрии паза кулисы 24 параллельна оси вращения ведущего 6, ведомого 7 и опорного 8 звеньев, т.е. угол, образованный продольной осью симметрии паза кулисы 24 с окружным направлением относительно указанной оси вращения, равен прямому углу. Это положение звеньев представлено на фиг. 1. Будучи соединенным с источником движения, например двигателем транспортного средства, ведущее звено 6 вращается с некоторой скоростью. Вместе с ним вращаются зубчатые колеса 42 и 41, водило 40 и кулачок 39 несмотря на то, что ведомое звено 7, будучи соединенным с потребителем движения, например колесом транспортного средства, неподвижно и, следовательно, неподвижны зубчатые колеса 50, 49, 48, 47, 46, 45, 44 и 43. Относительное движение ведущего 6 и ведомого 7 звеньев преобразуется в относительное движение промежуточного 9 и опорного 8 звеньев, которое представляет собой, при указанном положении звена регулирования 10 и кулисы 24, поступательное движение, направление которого параллельно оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев. Ведущее звено 6 и кулачок 39 продолжают свое движение, в силу чего наступает момент, когда кулачок 39, воздействуя на ролик 38 и преодолевая усилие пружины 15, прижимает звено стопорения 11 к диску 54 опорного звена 8 и, тем самым, стопорит, т.е. удерживает опорное звено 8 с неподвижном состоянии за счет сил трения покоя между звеном стопорения 11 и диском 54 (хотя опорное звено 8 было и до стопорения неподвижным на этом режиме работы устройства).

Период стопорения опорного звена 8 совпадает с периодом движения ролика 16 промежуточного звена 9 по участку волнообразной торцевой поверхности пазового кулачка 18 ведущего звена 6, имеющему прямолинейный профиль на развертке ее сечения круговой цилиндрической поверхностью, концентричной оси вращения ведущего звена 6. Это обеспечивается приведенными характеристиками профилей кулачка 39, волнообразной поверхности пазового кулачка 18 и дифференциальной кинематической связью кулачка 39 с ведущим 6 и ведомым 7 звеньями. Несмотря на то что опорное звено 8 в этот период застопорено, движение ведущего звена 6 не передается ведомому звену 7, так как при указанном положении кулисы 24 движение промежуточного звена 9 относительно опорного звена 8 является поступательным, т.е. величина окружной составляющей движения промежуточного звена 9 относительно оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев равна нулю.

По истечению указанного периода диск 54 опорного звена 8 освобождается. Ведущее звено 6, а с ним зубчатые колеса 42 и 41, водило 40 и кулачок 39 продолжают вращаться, ведомое звено 7 и опорное звено 8 по прежнему неподвижны, так как ведомое звено 7 соединено с неподвижным потребителем движения (колесом транспортного средства), относительное движение промежуточного звена 9 и ведомого звена 7 имеет направление, параллельное оси вращение ведущего 6 и ведомого 7 звеньев, и относительное движение промежуточного 9 и опорного 8 звеньев также имеет направление, параллельное указанной оси, что обусловлено указанным положением кулисы 24.

Поэтому движение промежуточного звена 9 по прежнему остается поступательным, но, так как в этот период ролик 16 промежуточного звена 9 движется по участку волнообразной поверхности кулачка 18, развертка сечения которой круговой цилиндрической поверхностью, концентричной оси вращения ведущего звена 6, имеет криволинейный профиль, поступательное движение промежуточного звена 9 замедляется до полной его остановки и затем движение промежуточного звена 9 ускоряется в направлении, противоположном прежнему, но по-прежнему параллельном оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев.

При дальнейшем движении ведущего звена 6 относительно ведомого звена 7 относительное движение промежуточного 9 и опорного 8 звеньев, как в период движения ролика 16 промежуточного звена 9 по участку волнообразной поверхности кулачка 18, развертка сечения которой круговой цилиндрической поверхностью, концентричной оси вращения ведущего звена 6, имеет прямолинейный профиль, так и в период движения указанного ролика по участку волнообразной поверхности кулачка 18, развертка сечения которой круговой цилиндрической поверхностью, концентричной оси вращения ведущего звена 6, имеет криволинейный профиль, по указанным выше причинам остается поступательным и движение от ведущего звена 6 ведомому звену 7 не передается. На этом один цикл преобразования движения промежуточного звена 9 заканчивается и начинается новый, в течение которого воспроизводятся все указанные движения звеньев. Так как при этом движение ведущего звена 6 не передается ведомому звену 7, т.е. скорость вращения ведомого звена 7 равна нулю, то величина передаточного отношения равна бесконечности.

Для передачи движения от ведущего звена 6 к ведомому звену 7 достаточно в этой ситуации изменить угловое положение звена регулирования 10. При этом второе кольцеобразное звено 33, а с ним и первое кольцеобразное звено 32 перемещаются в направлении, параллельном оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев, и переместят в том же направлении сферический шарнир 36. При этом сферический шарнир 35, будучи соединенным шатуном 31 с шарниром 36, переместится по дуге окружности на некоторый угол вокруг оси вращения вилки 25 в опорном звене 8 и повернет вилку 25 совместно с кулисой 24 на тот же угол. При повороте звена регулирования 10 в одном направлении от исходного положения угол, образованный продольной осью симметрии паза кулисы 24 с вектором линейной скорости ведущего звена 6, будет острым и величина его при продолжении вращения звена 10 в том же направлении будет уменьшаться, а при повороте звена регулирования 10 в противоположном направлении от исходного положения, указанный угол будет тупым и величина его при продолжении вращения звена 10 в том же направлении будет увеличиваться.

Как в одном, так и в другом случаен, в период стопорения опорного звена 8, который совпадает с периодом движения ролика 16 промежуточного звена 9 по участку волнообраной поверхности пазового кулачка 18 ведущего звена 6, имеющему на развертке ее сечения прямолинейный профиль, движение промежуточного звена 9 имеет две составляющие, поступательную, параллельную оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев, и окружную, имеющую тангенциальное направление относительно указанной оси. Отношение величин указанных составляющих движения промежуточного звена, как показано ранее, определяет величину передаточного отношения в устройстве для передачи движения по предложенному способу, каковым и является описываемое устройство. Окружная составляющая движения промежуточного звена 9 передается, посредством указанной кинематической связи промежуточного звена 9 с ведомым звеном 7, последнему. Направление вращения ведомого звена 7 и колеса транспортного средства зависит от того, какой угол, тупой или острый, образует продольную ось симметрии паза кулисы 24 с вектором линейной скорости ведущего звена 6 и, следовательно, от направления, в котором смещено звено регулирования 10 относительно исходного положения. Величина скорости вращения ведомого звена 7 и колеса транспортного средства при этом пропорциональна величине скорости вращения ведущего звена 6, коэффициент пропорциональности которой зависит от величины угла поворота звена регулирования 10 относительно его собственной оси вращения в корпусе 1 устройства для передачи движения. Поэтому, задавая угловое положение звена регулирования 10, задают скорость и направление движения ведомого звена 7.

В период передачи движения ведущего звена 6 ведомому звену 7, совпадающий с периодом стопорения опорного звена 8, осуществляется передача крутящего момента от ведущего звена 6 к ведомому звену 7. При этом имеет место трансформация величины крутящего момента. Это происходит потому, что сила, действующая на промежуточное звено 9 со стороны ведущего звена 6, имеет две составляющие, окружную и осевую, по отношению к оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев. Каждая из указанных составляющих создает на промежуточном звене 9 крутящий момент относительно указанной оси, каждый из которых передается ведомому звену 7.

Величина крутящего момента, создаваемого окружной составляющей, действующей на промежуточное звено 9, равна величине крутящего момента на ведущем звене 6. Величина же крутящего момента, создаваемого на промежуточном звене 9 осевой составляющей в результате взаимодействия промежуточного звена 9 с застопоренным опорным звеном 8 посредством кулисы 24, продольная ось симметрии паза которой расположена под углом к осевой составляющей силы, действующей на промежуточное звено 9, зависит от величины указанного угла, и может изменяться в неограниченном, в принципе, диапазоне. Вместе с тем величина этого момента не может быть больше величины момента сопротивления вращения застопоренного опорного звена, во взаимодействии с которым он создается. Поэтому максимальная величина крутящего момента на ведомом звене 7 равна сумме крутящего момента на ведущем звене 6 и момента сопротивления вращения застопоренного опорного звена 8, а минимальная величина момента на ведомом звене 7 равна нулю. Величина крутящего момента на ведомом звене 7 изменяется в указанном диапазоне его значений в зависимости от величины передаточного отношения, заданного положением звена регулирования 10.

По истечении периода стопорения опорного звена 8, передача движения от ведущего звена 6 к ведомому звену 7 прекращается, хотя каждое из них продолжает свое движение. Опорное звено 8 освобождается от стопорящего действия звена стопорения 11 и начинает вращаться с ускорением в направлении, совпадающем с направлением вращательной составляющей движения промежуточного звена 9, в течение периода движения ролика 16 промежуточного звена 9 по участку волны волнообразной поверхности пазового кулачка 18 ведущего звена 6, имеющему криволинейный профиль на развертки ее сечения. К концу этого периода величина угловой скорости вращения опорного звена 8 становится равной удвоенной величине угловой скорости промежуточного звена 9. Такое значение отношения величин указанных скоростей сохраняется в течение периода движения ролика 16 промежуточного звена 9 по участку волнообразной поверхности кулачка 18, имеющему на развертке ее сечения прямолинейный профиль, при движении по которому ролика 16 поступательная составляющая движения промежуточного звена 9 имеет направление, противоположное направлению поступательной составляющей этого звена в период передачи движения и стопорения опорного звена 8.

Наконец, при движении ролика 16 по участку волнообразной поверхности кулачка 18, имеющем криволинейный профиль на развертке ее сечения, движение опорного звена 8 замедляется до полной или почти полной его остановки в момент выхода ролика 16 на участок волнообразной поверхности кулачка 18, имеющей прямолинейный профиль на развертке ее сечения. К этому же моменту кулачок 39, в силу действия его кинетических связей с ведущим 6 и ведомым 7 звеньями, воздействует на ролики 38 и, преодолевая усилие пружины 15, прижимает звено стопорения 11 к диску 54 опорного звена 8, и тем самым стопорит последнее. С этого момента начинается очередной период передачи движения и крутящего момента от ведущего звена 6 к ведомому звену 7 с заданным посредством звена регулирования 10 передаточным отношением.

Устройство для непрерывной передачи движения, представленное на фиг.2 и 3, согласно изобретению, содержит все звенья и связи между ними устройства для периодической передачи движения и дополнительно к ним содержит три опорных звена 8₁, 8₂ и 8₃, каждое из которых является аналогом по функциональному назначению опорному звену 8 и подобным ему же по конструктивному выполнению, и, соответственно, три промежуточных звена 9₁, 9₂ и 9₃, каждое из которых взаимозаменяемо с промежуточным звеном 9.

Каждое из опорных звеньев 8₁, 8₂ и 8₃ установлено в подшипнике 4 корпуса 1 с возможностью соосного вращения с опорным звеном 8, ведущим звеном 6 и ведомым звеном 7.

Каждое из промежуточных звеньев 9₁, 9₂ и 9₃ имеет кинематические связи с ведущим 6 и ведомым 7 звеньями, аналогичные по своему содержанию связям промежуточного звена 9 с теми же звеньями (ведущим 6 и ведомым 7). Промежуточные звенья 9, 9₁, 9₂ и 9₃ размещены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего 6, ведомого 7 и опорных 8, 8₁, 8₂ и 8₃, что обеспечивается конструкцией ведомого звена 7, являющегося водилом каждого из промежуточных звеньев, и которое имеет на себе четыре направляющие 21, 21₁, 21₂ и 21₃, равномерно расположенные в окружном направлении относительно оси вращения ведомого звена 7.

Кинематическая связь каждого из промежуточных звеньев 9₁, 9₂ и 9₃ с соответствующим из опорных звеньев 8₁, 8₂ и 8₃ по своему содержанию аналогична кинематической связи промежуточного звена 9 с опорным звеном 8. Каждое из первых кольцеобразных звеньев 32₁, 32₂ и 32₃ каждого из средств 29₁, 29₂ и 29₃ для вращения, соответственно, вилок 25₁, 25₂ 25₃ относительно опорных звеньев 8₁, 8₂ и 8₃, в которых они установлены, образует вращательную кинематическую пару, ось вращения которой соосно оси вращения опорного звена 8, со вторым кольцеобразным звеном 33, с которым образует такую же кинематическую пару первое кольцеобразное звено 32.

Каждое из опорных звеньев 8₁, 8₂ и 8₃, подобно звену 8 снабжено установленным на нем соосно с ним диском соответственно, 54₁, 54₂ и 54₃. С каждым из дисков 54₁, 54₂ и 54₃ в период стопорения соответствующего опорного звена 8₁, 8₂ и 8₃ взаимодействует соответствующее из звеньев стопорения 11₁, 11₂ и 11₃, каждое из которых установлено в корпусе 1 подобно звену стопорения 11, и взаимодействует соответственно с кулачком 39₁, 39₂ или 39₃, каждый из которых установлен, подобно кулачку 39 на водиле 40 конического зубчатого колеса 41.

Торцевые круговые волнообразные поверхности 19 и 20 пазового кулачка 18, рабочая поверхность 52, 52₁, 52₂ и 52₃ каждого из кулачков, соответственно 39, 39₁, 39₂ и 39₃, и их расположение соответствуют требованиям, изложенным выше в описании устройства для периодической передачи движения. При этом величина параметра μ в устройстве для непрерывной передачи движения, содержащем четыре промежуточных звена 9, 9₁, 9₂ и 9₃, имеет значение больше 0,5, например 0,6.

Работа устройства для непрерывной передачи движения осуществляется следующим образом. Допустим, что звено регулирования 10 установлено (повернуто) в исходное положение, при котором продольная ось симметрии пары каждой кулисы 24, 24₁, 24₂ и 24₃ параллельны оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев, т.е. угол, образованный продольной осью симметрии паза каждой кулисы 24, 24₁, 24₂ и 24₃ с окружным направлением относительно указанной оси вращения, равен прямому углу. Это положение звеньев представлено на фиг. 2 и 3. При приложении крутящего момента к ведущему звену 6 последнее вращается. Так как устройство содержит четыре промежуточных звена 9, 9₁, 9₂ и 9₃, четыре опорных звена 8, 8₁, 8₂ и 8₃, четыре звена стопорения 11, 11₁, 11₂ и 11₃ и четыре кулачка 33, 33₁, 33₂ и 33₃ с указанным ранее профилем рабочей поверхности 52, 52₁, 52₂ и 52₃, расположением каждого из них и значение параметра m равно 0,6, то в любой момент времени один из дисков 54, 54₁, 54₂, 54₃ и, следовательно, одно из указанных опорных звеньев, застопорены. Продольная ось симметрии паза каждой кулисы 24, 24₁, 24₂ и 24₃, следовательно, и паза кулисы, установленной в застопоренном опорном звене, в данном случае опорном звене 8, параллельно оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев, то промежуточное звено 9 движется под воздействием вращающегося кулачка 18 поступательно в направлении, параллельном оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев. Поэтому образующие с ним поступательную кинематическую пару ведомое звено 7 остается неподвижным. Совместно с ним остаются неподвижными в окружном направлении относительно оси вращения ведомого звено 7 промежуточные звенья 9₁, 9₂ и 9₃, несмотря на то, что их опорные звенья 8₁, 8₂ и 8₃ не застопорены. Это обусловлено тем, что промежуточные звенья 9₁, 9₂ и 9₃ посредством ведомого звена 7 соединены с промежуточным звеном 9. При указанном положении кулис 24, 24₁, 24₂ и 24₃ все промежуточные звенья 9, 9₁, 9₂ и 9₃ движутся поступательно под воздействием вращающегося 18 ведущего звена 6. Так как промежуточные звенья 9, 9₁, 9₂ и 9₃ размещены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего звена 6 и их ролики, соответственно, 16, 16₁, 16₂ и 16₃ занимают различные положения на волнообразной поверхности кулачка 18, то фазы поступательного движения указанных промежуточных звеньев различны.

Так, например, в изображенном на фиг.2 и 3 положение звеньев, при равномерном вращении ведущего звена 6 по часовой стрелке, промежуточное звено 9 движется поступательно с постоянной скоростью в направлении от ведущего звена 6 к ведомому звену 7, промежуточные звенья 9₁ и 9₃ неподвижны и промежуточное звено 9₂ движется поступательно с постоянной скоростью в направлении от ведомого звена 7 к ведущему звену 6. В этом положении промежуточное звено 9₁ имеет ускорение, вектор которого направлен параллельно оси вращения ведущего звена 6 от ведомого звена 7 к ведущему звену 6, и промежуточное звено 9₃ имеет ускорение в противоположном направлении. При дальнейшем вращении ведущего звена 6, по истечении периода стопорения опорного звена 8, происходит поочередное стопорение опорных звеньев 8₁, 8₂₁, 8₃, 8 и так далее, обусловленное кинематическими связями звеньев стопорения 11₁, 11₂, 11₃, 11, с ведущим 6 и ведомым 7 звеньями, с указанными ранее характеристиками и расположением звеньев в этих связях, и синхронное с периодами стопорения опорных звеньев изменение фаз поступательного движения каждого из промежуточных звеньев 9, 9₁, 9₂ и 9₃, обусловленное кинематическими связями каждого из промежуточных звеньев с ведущим 6, ведомым 7 и одним из опорных 8 звеньями, охарактеризованными ранее. Периоды движения, которые последовательно проходит состояние движения каждого из промежуточных звеньев, подобны периодам движения промежуточного звена, приведенные выше в описании работы устройства для периодической передачи движения.

При указанном положении звена регулирования 10 и соответствующем ему положении кулисы 24, 24₁, 24₂ и 24₃ вращение ведущего звена 6 обуславливает возвратно-поступательное движение промежуточных звеньев 9, 9₁, 9₂ и 9₃, вращение зубчатых колес 42 и 41 с водилом 40 и кулачками 39, 39₁, 39₂ и 39₃, вращение роликов 38, 38₁, 38₂ и 38₃ и периодическое поступательное движение звеньев стопорения 11, 11₁, 11₂ и 11₃ с пружинами 15, 15₁, 15₂ и 15₃. Все остальные звенья устройства, включая ведомое звено 7, неподвижны и величина передаточного отношения равна бесконечности, т.е. движение и крутящий момент от ведущего звена 6 не передаются ведомому звену 7. Более того, звено 7 застопорено, несмотря на то, что ведущее звено 6 вращается.

Для передачи движения (и крутящего момента) от ведущего звена 6 к ведомому звену 7 в этой ситуации достаточно изменить угловое положение звена регулирования 10 в опорах 12 и 13 корпуса 1. При этом второе кольцеобразное звено 33, а с ним и первые кольцеобразные звенья 32, 32₁, 32₂ и 32₃ переместятся в направлении, параллельном оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев, и переместят в том же направлении и на такое же расстояние сферические шарниры 36, 36₁, 36₂ и 36₃. Сферические шарниры 35, 35₁, 35₂ и 35₃, каждый из которых будет соединенным посредством соответствующего из шатунов 31, 31₁, 31₂ и 31₃ с соответствующим из шарниров 36, 36₁, 36₂ и 36₃, переместится по дуге окружности на некоторый угол вокруг оси вращения соединенной с ним соответствующей из вилок 25, 25₁, 25₂ и 25₃ в соответствующем из опорных звеньев 8, 8₁, 8₂ и 8₃. Каждая из вилок 25, 25₁, 25₂ и 25₃ совместно с установленной в ней кулисой 24, 24₁, 24₂ или 24₃ повернется на такой же угол. При повороте звена регулирование 10 в одном направлении от исходного положения угол, образованный продольной осью симметрии паза каждой кулисы 24, 24₁, 24₂ и 24₃ с вектором линейной скорости ведущего звена 6, будет острым и величина его, при продолжении вращения звена регулирования 10 в том же направлении, будет уменьшаться, и при повороте звена регулирования 10 от исходного положения в противоположном направлении указанный угол будет тупым и его величина, при продолжении вращения звена регулирования 10 в том же направлении, будет увеличиваться.

Как в первом, так и во втором случаях, движение того из промежуточных звеньев 9, 9₁, 9₂ и 9₃, опорное звено 8, 8₁, 8₂ и 8₃ которого в рассматриваемый момент времени застопорено, имеет две составляющие, поступательную (осевую), параллельную оси вращения ведущего 6 и ведомого 7 звеньев, и окруженную, имеющую тангенциальное направление относительно указанной оси. Причем, в первом случае, т.е. при остром указанном угле, направление окружной составляющей движения промежуточного звена, будучи тангенциальным, совпадает с направлением линейной скорости ведущего звена в плоскости, параллельной векторам поступательной и окружной составляющих движения промежуточного звена, и во втором случае, т.е. при тупом указанном угле, направление окружной составляющей движения промежуточного звена, будучи тангенциальным, противоположно направлению линейной скорости ведущего звена в плоскости, параллельной векторам поступательной и окружной составляющих движения промежуточного звена. Другим словами, промежуточное звено, двигаясь поступательно, в первом случае вращается в том же направлении относительно оси вращения ведущего звена, что и ведущее звено, и во втором случае промежуточное звено вращается в направлении, противоположном направлению вращения ведущего звена.

Отношение величины указанных составляющих движения промежуточного звена, как показано ранее, определяет величину передаточного отношения в устройстве для передачи движения, основанном на предложенном способе, каковым и является описываемое устройство.

Окружная составляющая движения того из промежуточных звеньев 9, 9₁, 9₂ и 9₃, опорное звено 8, 8₁, 8₂ или 8₃ которого в рассматриваемый момент времени застопорено, передается посредством кинематической связи, включающей соответствующую из направляющих 21, 21₁, 21₂ и 21₃, этого же промежуточного звена с ведомым звеном 7, последнему, и посредством кинематических связей, включающих соответствующие из указанных направляющих, передается от ведомого звена 7 каждому из промежуточных звеньев, опорные звенья которых в рассматриваемый момент времени не застопорены.

При равномерном вращении ведущего звена 6 и сохранении заданного положения звена регулирования 10, т.е. при постоянном значении передаточного отношения, окружная составляющая движения каждого из промежуточных звеньев имеет постоянную величину и направление, в то время, как поступательная составляющая движения каждого из промежуточные звенья изменяют свою величину и направление, последовательно проходя все периоды своего изменения, подобные периодам поступательного движения промежуточного звена при исходном положении звена регулирования 10, при котором окружная составляющая движения промежуточного звена равна нулю. Периоды изменения поступательной составляющей движения промежуточного звена в течение цикла передачи движения включают: период равномерного поступательного движения в направлении от ведущего 6 к ведомому звену 7, совпадающий с периодом стопорения соответствующего из опорных звеньев, период замедления поступательного движения промежуточного звена от ведущего звена 6 к ведомому звену 7 до полной его остановки и последующего его ускорения в направлении от ведомого звена 7 к ведущему звену 6, период равномерного поступательного движения промежуточного звена от ведомого звена 7 к ведущему звену 6, и период замедления поступательного движения промежуточного звена от ведомого звена 7 к ведущему звену 6 по полной его остановки и последующего его ускорения в направлении от ведущего звена 6 к ведомому звену 7. При этом развертка траектории движения любой точки промежуточного звена представляет собой синусоидообразную кривую, имеющую постоянные амплитуду и длину волны. Фазы движения промежуточных звеньев при этом различны.

При неравномерном движении ведущего звена 6, при изменении положения звена регулирования 10 или при том и другом одновременно поступательная и окружная составляющие движения промежуточного звена в любой период его движения будут переменными, но мгновенное значение отношения величин указанным составляющих, в период стопорения соответствующего опорного звена, будет соответствовать мгновенному положению звена регулирования 10. Поэтому, задавая угловое положение звена регулирования 10, задают отношение составляющих движения каждого промежуточного звена и, следовательно, задают передаточное отношение. Так как периоды поочередного стопорения опорных звеньев при указанном числе промежуточных звеньев устройстве и значении m перекрываются, то передача движения от ведущего звена 6 к ведомому звену 7 с заданным передаточным отношением осуществляется непрерывно.

Передача крутящего момента от ведущего звена 6 к ведомому звену 7 в устройстве для непрерывной передачи движения осуществляется посредством каждого из промежуточных звеньев 9, 9₁, 9₂ и 9₃ в полном соответствии с тем, как это происходит в устройстве для периодической передачи движения, с той лишь разницей, что в устройстве для непрерывной передачи движения отдельные последовательные периоды передачи крутящего момента посредством каждого из промежуточных звеньев, совпадающие с последовательными периодами стопорения опорных звеньев 8, 8₁, 8₂ и 8₃, составляют непрерывный процесс. Трансформация величины крутящего момента и его направление при этом определяется величиной передаточного отношения, т.е. положением звена регулирования 10.

Каждое из опорных звеньев 8, 8₁, 8₂ и 8₃ в периоды времени между периодами его стопорения, будучи соединенным посредством дифференциальной кинематической связи, включающей соответствующее из промежуточных звеньев 9, 9₁, 9₂ или 9₃, с ведущим звеном 6 и ведомым звеном 7, движется таким образом, как это представлено при описании работы устройства для периодической передачи движения. При этом фазы движения опорного звена находятся в точном соответствии с фазами движения промежуточного звена, взаимодействующего с опорным звеном, и поэтому фазы движений опорных звеньев различны.

Следует отметить очень существенную в прикладном отношении особенность движения опорных звеньев в устройстве для непрерывной передачи движения, состоящую в том, что на любом режиме работы устройства каждое из опорных звеньев стопорится или фиксируется в корпусе устройства будучи неподвижным. Т.е. оно останавливается в результате взаимодействия с соответствующим промежуточным звеном и только после того, как его скорость движения становится равной нулю, фиксируется в корпусе устройства соответствующим звеном стопорения.

Вариант устройства для периодической передачи движения, согласно изобретению содержит корпус 55 (фиг. 4), в подшипниках 56, 57, 58 и 59 которого с возможностью соосного вращения установлены ведущее звено 60, ведомое звено 61 и опорное звено 62. В корпусе 55 размещены промежуточное звено 63, звено 64 регулирования отношения скоростей вращения ведущего звена 60 и ведомого звена 61 и звено 65 стопорения опорного звена 62. Звено регулирования 64, ось вращения которого параллельна оси вращения ведущего звена 60, ведомого звена 61 и опорного звена 62, установлено в подшипниках 66 и 67 корпуса 55. Звено стопорения 65 установлено в направляющей 68 корпуса 55 с возможностью поступательного движения в направлении, перпендикулярном оси вращения опорного звена 62, и подпружинено пружиной 69. Промежуточное звено 63 имеет кинематические связи с ведущим звеном 60, ведомым звеном 61 и опорным звеном 62.

Кинематическая связь промежуточного звена 63 с ведущим звеном 60 осуществляется посредством ролика 70, установленного с возможностью вращения, ось которого параллельна оси вращения ведущего звена 60, на шипе 71 промежуточного звена 63. Ролик 70 расположен в пазу плоского пазового кулачка 72, соединенного с ведущим звеном 60, и соприкасается с одной из его замкнутых волнообразных поверхностей 73, 74.

Кинематическая связь промежуточного звена 63 с ведомым звеном 61, представляющим собой водило промежуточного звена 63, осуществляется посредством направляющей 75, соединенной с ведомым звеном 61. Направляющая 75 имеет прямоугольное поперечное сечение и располагается в канале прямоугольного поперечного сечения промежуточного звена 63 с возможностью движения в направлении, перпендикулярном оси вращения ведомого звена 61.

Кинематическая связь промежуточного звена 63 с опорным звеном 62 осуществляется посредством ролика 76, установленного с возможностью вращения, ось которого параллельна оси вращения опорного звена 62, на шипе 77 опорного звена 62, и является камнем кулисы 78. Кулиса 78 установлена с возможностью вращения, ось которого параллельна оси вращения опорного звена 62 и перпендикулярна продольной оси симметрии паза кулисы 78, на шипе 79 промежуточного звена 63 и снабжена средством 80 для вращения кулисы 78 относительно промежуточного звена 63.

Указанное средство 80 содержит зубчатые колеса 81 и 82, ходовой винт 83, гайку 84, первое кольцеобразное звено 85 и второе кольцеобразное звено 86. Зубчатое колесо 81 установлено на кулисе 78 соосно оси ее вращения относительно промежуточного звена 63 и находится в зацеплении с зубчатым колесом 82. Колесо 82 установлено на ходовом винте 83 соосно оси его вращения, совпадающей с его собственной продольной осью и параллельной оси вращения ведущего звена 60 и ведомого звена 61. Ходовой винт установлен в подшипниках 87 и 88 промежуточного звена 63 и образует винтовую пару, ось которой соосна ходовому винту 83, с гайкой 84, образующей с первым кольцеобразным звеном 85 поступательную кинематическую пару с направлением относительного движения звеньев, перпендикулярным оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев. Последняя кинематическая пара образована штоком 89, соединенным с гайкой 84, и направляющей штока в первом кольцеобразном звене 85. Первое кольцеобразное звено 85 образует с промежуточным звеном 63 трехподвижную кинематическую пару, одно направление относительного поступательного движения звеньев которой перпендикулярно оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, другое направление поступательного относительного движения звеньев указанной пары параллельно указанной оси, и третье, вращательное относительное движение звеньев указанной пары ось которого перпендикулярна двум указанным направлениям. Последняя, вращательная, подвижность звеньев указанной кинематической пары не используется, что обусловлено кинематическими связями промежуточного звена 63 и первого кольцеобразного звена 85 с другими звеньями. Указанная кинематическая пара представляет собой паз 90, выполненный на первом кольцеобразном звене 85, в котором размещено промежуточное звено 63 с возможностью скольжения в двух указанных направлениях. Первое кольцеобразное звено 85 образует также вращательную кинематическую пару, ось вращения которой соосна оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, со вторым кольцеобразным звеном 86, образующим поступательную кинематическую пару с корпусом 55, для чего оно установлено в расточке корпуса 55 и лишено возможности вращения посредством шпонки 91, и образует винтовую пару со звеном регулирования 64, представляющим собой ходовой винт.

Звено стопорения 65 опорного звена 62 имеет кинематическую связь с ведущим 60 и ведомым 61 звеньями, содержащую ролик 92, пружину 69, кулачок 93, водило 94 конического зубчатого колеса 95, конические зубчатые колеса 96 и 97 и цилиндрические зубчатые колеса 98, 99, 100, 101, 102, 103 и 104. Ролик 92 установлен с возможностью вращения, ось которого параллельна оси вращения опорного звена 62, на оси 105 звена стопорения 65 и усилием пружины 69 прижат к рабочей поверхности 106 кулачка 93, установленного на водиле 94 конического зубчатого колеса 95. Кулачок 93 совместно с водилом 94 имеют возможности вращаться соосно оси вращения опорного звена 62, для чего водило 94 установлено на ведущем звене 60 подвижно. Коническое зубчатое колесо 95 установлено с возможностью вращения на шипе 107 водила 94, ось которого перпендикулярна оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев. Зубчатое колесо 95 находится в зацеплении с коническими зубчатыми колесами 96 и 97. Колесо 96 соединено с ведущим звеном 60 соосно последнему. Колесо 97 соединено с цилиндрическим зубчатым колесом 98 соосно последнему и установлено в подшипнике 58 корпуса 55 соосно ведущему звену 60. Колесо 98 имеет кинематическую связь с передаточным отношением равным минус единица с зубчатым колесом 104, соединенным с ведомым звеном 61 соосно последнему, содержащую последовательное рядовое зацепление, включающее зубчатые колеса 99, 100, 101, 102 и 103, установленные в корпусе 55 с возможностью вращения.

На опорном звене 62 установлен соосно последнему диск 108, являющийся элементом опорного звена 62, с которым взаимодействует звено стопорения 65 в период стопорения опорного звена 62.

Профиль сечения замкнутой волнообразной поверхности 73, 74 плоского пазового кулачка 72 плоскостью, перпендикулярной оси вращения ведущего звена 60, представляет собой эквидистанту траектории точки пересечения с указанной плоскостью оси ролика 70, представляющей собой волнообразную замкнутую кривую каждая волна которой симметрична относительно прямой, принадлежащей указанной плоскости и проходящий через вершину волны и ось вращения ведущего звена 60, и каждая полуволна которой имеет участок, представляющий собой дугу логарифмической спирали (имеющий постоянный угол подъема), конечные точки которого расположены на расстоянии от оси вращения ведущего звена 60, составляющем, соответственно,

где r₁, r₂ расстояние от оси вращения ведущего звена до конечных точек дуги логарифмической спирали;
r_min, r_max минимальное и максимальное расстояние от оси вращения ведущего звена до траектории точки оси ролика.

Профиль сечения рабочей поверхности 106 кулачка 93 плоскостью, перпендикулярной оси вращения кулачка 93, представляет собой замкнутую волнообразную центрально симметричную кривую, центр симметрии которой находится на оси вращения кулачка 93, число волн на которой соответствует удвоенному числу волн на волнообразной поверхности 73, 74 пазового кулачка 72, вершины волн которой обращены к оси вращения кулачка 93, вершина каждой волны которой имеет участок, представляющий собой дугу окружности, центр которой находится на оси вращения кулачка 93. Центральный угол указанной дуги равен и средняя линия центрального угла дуги одной из волн и луч, исходящий из точки на оси вращения кулачка 93 и пересекающий ось 105 ролика 92, образуют угол, величина которого равна одной второй части величины угла, вершина которого находится на оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев и стороны образованы полуплоскостями, исходящими из указанной оси вращения, одна из которых проходит через ось ролика 70 промежуточного звена 63, а другая делит на две равные части центральный угол участка траектории одной из точек оси ролика 70, представляющего собой дугу логарифмической спирали.

Работа варианта устройства для периодической передачи движения осуществляется следующим образом. Допустим, что звено регулирования 64 установлено в исходном положении, при котором продольная ось симметрии паза кулисы 78 перпендикулярна оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, т.е. угол, образованный продольной осью симметрии паза кулисы 78 с окружным направлением относительно указанной оси вращения, равен прямому углу. Это положение звеньев представлено на фиг. 4. Будучи соединенным с источником движения, например, двигателем транспортного средства, ведущее звено 60 вращается с некоторой скоростью. Вместе с ним вращаются зубчатые колеса 96 и 95, водило 94 и кулачок 93, несмотря на то, что ведомое звено 61, будучи соединенным с потребителем движения, например колесом транспортного средства, неподвижно и, следовательно, неподвижны зубчатые колеса 104, 103, 102, 101, 100, 99, 98 и 97.

Относительное движение ведущего 60 и ведомого 61 звеньев преобразуется в относительное движение промежуточного 63 и опорного 62 звеньев, которое представляет собой, при указанном положении звена регулирования 64 и кулисы 78, поступательное движение, направление которого перпендикулярно оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев. Ведущее звено 60 и кулачок 93 продолжают свое движение, в силу чего наступает момент, когда кулачок 93, воздействуя на ролик 92 и преодолевая усилие пружины 69, прижимает звено стопорения 65 к диску 108 опорного звена 62 и, тем самым, стопорит, т.е. удерживает опорное звено 62 в неподвижном состоянии за счет сил трения покоя между звеном стопорения 65 и диском 108.

Период стопорения опорного звена 62 совпадает с периодом движения ролика 70 промежуточного звена 63 по участку волнообразной поверхности пазового кулачка 72 ведущего звена 60, имеющему профиль ее сечения плоскостью, перпендикулярной оси вращения ведущего звена 60, с постоянным углом подъема. Это обеспечивается приведенными характеристиками профилей кулачка 93, волнообразной поверхности пазового кулачка 72 и дифференциальной кинематической связью кулачка 93 с ведущим 60 и ведомым 61 звеньями. Несмотря на то, что опорное звено 62 в этот период застопорено, движение ведущего звена 60 не передается ведомому звену 61, так как при указанном положении кулисы 78 движение промежуточного звена 63 относительно опорного звена 62 является поступательным, направление которого перпендикулярно оси вращения ведущего 60, ведомого 61 и опорного 62 звеньев, т.е. величина окружной составляющей движения промежуточного звена 63 относительно указанной оси равна нулю.

По истечении указанного периода диск 108 опорного звена 62 освобождается. Ведущее звено 60, а с ним зубчатые колеса 96, 95, водило 94 и кулачок 93 продолжают вращаться, ведомое звено 61 и опорное звено 62 по прежнему неподвижны, так как ведомое звено 61 соединено с неподвижным потребителем движения (колесом транспортного средства), относительное движение промежуточного 63 ведомого 61 имеет направление, перпендикулярное оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, и относительное движение промежуточного 63 и опорного 62 звеньев также имеет направление, перпендикулярное указанной оси, что обусловлено указанным положением кулисы 78. Поэтому движение промежуточного звена 63 по прежнему остается поступательным, но так как в этот период ролик 70 промежуточного звена 63 движется по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с переменным углом подъема, поступательное движение промежуточного звена 63 замедляется до полной его остановки и затем движение промежуточного звена 63 ускоряется в направлении, противоположном прежнему, но по прежнему перпендикулярном оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев.

При дальнейшем движении ведущего звена 60 относительно ведомого звена 61 относительное движение промежуточного 63 и опорного 62 звеньев, как в период движения ролика 70 промежуточного звена 63 по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с постоянным углом подъема, так и в период движения указанного ролика по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с переменным углом подъема, по указанным выше причинам остается поступательным и движение от ведущего звена 60 ведомому звену 61 не передается. На этом один цикл преобразования движения промежуточного звена 63 заканчивается и начинается новым, в течение которого воспроизводятся все указанные движения звеньев. Так как при этом движение ведущего звена 60 не передается ведомому звену 61, т.е. скорость движения ведомого звена 61 равна нулю, то величина передаточного отношения при указанном, т. е. исходном положении звена регулирования 64, равна бесконечности.

Для передачи движения от ведущего звена 60 к ведомому звену 61 в этой ситуации достаточно изменить угловое положение звена регулирования 64. При этом второе кольцеобразное звено 86, а с ним и первое кольцеобразное звено 85 перемещаются в направлении, параллельном оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, и перемещают в том же направлении гайку 84. При этом ходовой винт 83 совместно с зубчатым колесом 82 повернутся на некоторый угол относительно промежуточного звена 63 в подшипниках 87, 88 и повернуто на некоторый угол зубчатое колесо 81 совместно с кулисой 78 относительно промежуточного звена 63 на шипе 79. При повороте звена регулирования 64 в одном направлении от исходного положения угол, образованный продольной осью симметрии паза кулисы 78 с вектором линейной скорости ведущего звена 60, будет острым и величина его, при продолжении вращения звена регулирования 64 в том же направлении, будет уменьшаться, а при повороте звена регулирования 64 в противоположном направлении от исходного положения, указанный угол будет тупым и величина его, при продолжении вращения звена регулирования 64 в том же направлении будет увеличиваться.

Как в одном, так и в другом случае, в период стопорения опорного звена 62, который совпадает с периодом движения ролика 70 промежуточного звена 63, по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с постоянным углом подъема, движение промежуточного звена 63 имеет две составляющие, поступательную, перпендикулярную оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, и окружную, имеющую тангенциальное направление относительно указанной оси. Отношение величин указанных составляющих движения промежуточного звена, как показано ранее, определяет величину передаточного отношения при передаче движения по предложенному способу, на котором основан описываемый вариант устройства для периодической передачи движения. Вращательная компонента движения промежуточного звена 63 передается, посредством указанной кинематической связи последнего с ведомым звеном 61, включающей направляющую 75 упомянутого звена 63, ведомому звену 61. При этом промежуточное звено 63 и ведомое звено 61 вращаются с равной по величине и направлению угловой скоростью.

Направление вращения ведомого звена 61 и колеса транспортного средства зависит от того, какой угол, тупой или острый, образует продольная ось симметрии паза кулисы 78 с вектором линейной скорости ведущего звена 60 и, следовательно, от направления, в котором повернуто звено регулирования 64 относительно исходного положения. Величина скорости вращения ведомого звена 61 при этом пропорциональна величине скорости вращения ведущего звена 60, коэффициент пропорциональности которой зависит от величины угла поворота звена регулирования 64 относительно его собственной оси вращения в корпусе 55 варианта устройства для периодической передачи движения. Поэтому, задавая угловое положение звена регулирования 64, задают скорость и направление движения ведомого звена 61.

В период передачи движения ведущего звена 60 ведомому звену 61, совпадающий с периодом стопорения опорного звена 62, осуществляется передача крутящего момента от ведущего звена к ведомому звену 61. При этом происходит трансформация величины крутящего момента. Это происходит потому, что сила, действующая на промежуточном звене 63 со стороны ведущего звена 60, имеет две составляющие, окружную и радиальную, по отношению к оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев. Каждая из указанных составляющих создает на промежуточном звене 63 крутящий момент относительно указанной оси, каждый из которых передается ведомому звену 61. Величина крутящего момента, создаваемая окружной составляющей указанной силы, равна величине крутящего момента на ведущем звене 60. Величина же крутящего момента, создаваемая радиальной составляющей указанной силы в результате взаимодействия промежуточного звена 63 с застопоренным опорным звеном 62 посредством кулисы 78, продольная ось симметрии паза которой расположена под углом к радиальной составляющей силы, действующей на промежуточное звено, зависит от величины указанного угла, и может изменяться в неограниченном, вообще говоря, диапазоне. Но если принять во внимание, что эта составляющая крутящего момента создается в результате взаимодействия промежуточного звена 63 с застопоренным опорным звеном 62, то становится ясным, что ее максимальная величина не может превзойти момент сопротивления повороту застопоренного опорного звена 62 относительно собственной оси его вращения. Поэтому величина крутящего момента на ведомом звене 61 изменяется в зависимости от величины передаточного отношения, заданного положением звена регулирования 64, в диапазоне от нуля до значения, равного сумме крутящего момента на ведущем звене 60 и момента сопротивления вращения застопоренного опорного звена 62.

По истечении периода стопорения опорного звена 62, передача движения от ведущего вала 60 к ведомому звену 61 прекращается, хотя каждое из них продолжает свое движение. Опорное звено 62, будучи освобожденным от стопорящего действия звена стопорения 65, начинает вращаться с ускорением, в результате взаимодействия с промежуточным звеном 63, в направлении, совпадающем с направлением вращательной составляющей движения промежуточного звена 63 в течение периода движения ролика 70 по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с переменным углом подъема. К концу этого периода величина угловой скорости вращения опорного звена 62 становится равной удвоенной величине угловой скорости промежуточного звена 63. Такое значение отношения величин указанных скоростей сохраняется в течение периода движения ролика 70 промежуточного звена 63 по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с постоянным углом подъема, при движении по которому ролика 70 поступательная составляющая движения промежуточного звена 63 имеет направление, противоположное направлению поступательной составляющей движения этого же промежуточного звена 63 в период передачи движения и стопорения опорного звена 62. Наконец, при движении ролика 70 по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с переменным углом подъема, вращательное движение опорного звена 62 замедляется до полной или почти полной его остановки в момент выхода ролика 70 на участок волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с постоянным углом подъема. К этому же моменту кулачок 93, в силу действия его кинематических связей с ведущим 60 и ведомым 61 звеньями, воздействует на ролик 92 и, преодолевая усилие пружины 69, прижимает звено стопорения 65 к диску 108 опорного звена 62 и тем самым стопорит последнее. С этого момента начинается очередной цикл передачи движения и крутящего момента от ведущего звена 60 к ведомому звену 61 с заданным посредством звена регулирования 64 передаточным отношением.

Вариант устройства для непрерывной передачи движения, представленный на фиг. 5 и 6 согласно изобретению, содержит все звенья и связи между ними варианта устройства для периодической передачи движения и дополнительно к ним содержит три промежуточных звена 63₁, 63₂ и 63₃, каждое из которых взаимозаменяемо с промежуточным звеном 63, и, соответственно, три опорных звена 62₁, 62₂ и 62₃, каждое из которых является аналогом по функциональному назначению опорному звену 62 и подобным ему же по конструктивному выполнению.

Каждое из опорных звеньев 62₁, 62₂ и 62₃, установлено в подшипнике 58 корпуса 55 с возможностью соосного вращения с опорным звеном 62, ведущим звеном 60 и ведомым звеном 61.

Каждое из промежуточных звеньев 63₁, 63₂ и 63₃ имеет кинематические связи с ведущим 60 и ведомым 61 звеньями, аналогичные по своему содержанию связям промежуточного звена 63 с теми же звеньями (ведущим 60 и ведомым 61). Промежуточные звенья 63, 63₁, 63₂ и 63₃ размещены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего 60, ведомого 61 и опорных 62, 62₁, 63₂ и 62₃ звеньев, что обеспечивается конструкцией ведомого звена 61, являющегося водилом каждого из промежуточных звеньев, и которое имеет на себе четыре направляющие 75, 75₁, 75₂ и 75₃, равномерно расположенные в окружном направлении относительно оси вращения ведомого звена 61.

Кинематическая связь каждого из промежуточных звеньев 63₁, 63₂ и 63₃ с соответствующим из опорных звеньев 62₁, 62₂ и 62₃ по своему содержанию аналогичны кинематической связи промежуточного звена 63 с опорным звеном 62. Отличие состоит в том, что первое кольцеобразное звено 85 образует поступательную кинематическую пару с каждой из гаек 84₁, 84₂ и 84₃, аналогичную кинематической паре, образованной первым кольцеобразным звеном 85 с гайкой 84, включающую соответствующий из штоков 89₁, 89₂ или 89₃, соединенный с гайкой, и его направляющую в первом кольцеобразном звене 85.

Каждое из опорных звеньев 62₁, 62₂ и 62₃ подобно звену 62 снабжено установленными на нем соосно с ним диском, соответственно, 108₁, 108₂ и 108₃. С каждым из дисков 108₁, 108₂ и 108₃, в период стопорения соответствующего опорного звена 62₁, 62₂ и 62₃, взаимодействует соответствующее из звеньев стопорения 65₁, 65₂ и 65₃, каждое из которых установлено в корпусе 55 подобно звену стопорения 65 и взаимодействуют, соответственно, с кулачком 93₁, 93₂, каждый из которых установлен подобно кулачку 93 на водиле 94 конического зубчатого колеса 95.

Замкнутые волнообразные поверхности 73 и 74 плоского пазового кулачка 72, рабочая поверхность 106, 106₁, 106₂ и 106₃ каждого из кулачков, соответственно, 93, 93₁, 93₂ и 93₃ и их расположение соответствуют требованиям, изложенным выше в описании варианта устройства для периодической передачи движения. При этом величина параметра μ в варианте устройства для непрерывной передачи движения, содержащем четыре промежуточных звена 63, 61₁, 63₂ и 63₃, имеет значение больше 0,5, например 0,6.

Работа варианта устройства для непрерывной передачи движения осуществляется следующим образом. Допустим, что звено регулирования 64 установлено (повернуто) в исходное положение, при котором продольная ось симметрии паза каждой кулисы 78, 78₁, 78₂ и 78₃ перпендикулярна оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, т.е. угол, образованный продольной осью симметрии паза каждой кулисы с окружным направлением относительно указанной оси вращения, равен прямому углу. Это положение звеньев представлено на фиг.5 и 6. При приложении крутящего момента к ведущему звену 60 последнее начинает вращаться. Так как вариант устройства содержит четыре промежуточных звена 63, 63₁, 63₂ и 63₃, четыре опорных звена 62, 62₁, 62₂ и 62₃, четыре звена стопорения 65, 65₁ 65₂ и 65₃ и четыре кулачка 93, 93₁, 93₂ и 93₃ с указанным ранее профилем рабочей поверхности и расположением каждого из них и значения параметра m равно 0,6, то в любой момент времени один из дисков 108, 108₁, 108₂, 108₃ и, следовательно, одно из указанных опорных звеньев, застопорены. Продольная ось симметрии паза каждой кулисы 78, 78₁, 78₂ и 78₃, следовательно, и паза кулисы, взаимодействующей с застопоренным опорным звеном, в данном случае опорным звеном 62, перпендикулярна оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, поэтому промежуточное звено 63 под воздействием вращающегося кулачка 72 движется поступательно в направлении, перпендикулярном оси вращения указанных звеньев. Поэтому ведомое звено 61, образующее с промежуточным звеном 63 поступательную кинематическую пару, остается неподвижным. Совместно с ним остаются неподвижными в окружном направлении относительно оси вращения ведомого звена 61 промежуточные звенья 63₁, 63₂ и 63₃, несмотря на то, что опорные звенья 62₁, 62₂ и 62₃ не застопорены. Это обусловлено тем, что промежуточные звенья 63₁, 63₂ и 63₃ посредством ведомого звена 61 соединены с промежуточным звеном 63. Вместе с тем, при указанном наложении кулис 78, 78₁, 78₂ и 78₃ все промежуточные звенья 63, 63₁, 63₂ и 63₃ движутся поступательно в направлении, перпендикулярном оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, под воздействием вращающегося кулачка 72 ведущего звена 60.

Так как промежуточные звенья 63, 63₁, 63₂ и 63₃ размещены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего звена 60 и их ролики, соответственно 70, 70₁, 70₂ и 70₃ занимают различные положения на волнообразной поверхности кулачка 72, то фазы поступательного движения указанных промежуточных звеньев различны. Так, например, в изображенном на фиг. 5 и 6 положении звеньев, при равномерном вращении ведущего 60 по часовой стрелке, промежуточное звено 63 движется поступательно со скоростью, пропорциональной его расстоянию от оси вращения ведущего звена 60, в направлении от указанной оси, промежуточные звенья 63₁ и 63₃ неподвижны и промежуточное звено 63₂ движется поступательно со скоростью, пропорциональной его расстоянию от оси вращения ведущего звена 60, в направлении к указанной оси. В этом положении, промежуточное звено 63₁ имеет ускорение, вектор которого направлен радиально к оси вращения ведущего звена 60, и промежуточное звено 63₃ имеет ускорение, вектор которого направлен радиально от оси вращения ведущего звена 60.

При дальнейшем вращении ведущего звена 60, по истечении периода стопорения опорного звена 62, происходит поочередное стопорение опорных звеньев 62₁, 62₂, 62₃, 62 и так далее, обусловленное кинематическими связями звеньев стопорения 65₁, 65₂, 65₃, 65 с ведущим 60 и ведомым 61 звеньям, и синхронное с периодами стопорения опорных звеньев изменение фаз поступательного движения каждого из промежуточных звеньев 63, 63₁, 63₂ и 63₃, обусловленное кинематическими связями каждого из промежуточных звеньев с ведущим 60, ведомым 61 и одним из опорных звеньями, охарактеризованными ранее. При этом, как отмечалось, фазы движения промежуточных звеньев в любой момент времени различны. Периоды движения, которые последовательно проходит состояние движения каждого из промежуточных звеньев, подобны периодам движения промежуточного звена, приведенным выше в описании работы варианта устройства для периодической передачи движения.

При указанном положении звена регулирования 64 и соответствующему ему положению кулис 78, 78₁, 78₂ и 78₃, вращение звена 60 обусловливает возвратно-поступательное движение промежуточных звеньев 63, 63₁, 63₂ и 63₃, вращение зубчатых колес 96 и 95 с водилом 94 и кулачками 93, 93₁, 93₂ и 93₂, вращение роликов 92, 92₁, 92₂ и 92₃ и периодическое поступательное движение звеньев стопорения 65, 65₁, 65₂ и 65₃ с пружинами 69, 69₁, 69₂ и 69₃. Все остальные звенья варианта устройства, включая ведомое звено 61, неподвижны и величина передаточного отношения равна бесконечности, т.е. движение и крутящий момент от ведущего звена 60 не передаются ведомому звену 61. Более того, ведомое звено 61 застопорено, несмотря на то, что ведущее звено вращается.

Для передачи движения (и крутящего момента) от ведущего звена 60 к ведомому звену 61 в этой ситуации достаточно изменить угловое положение звена регулирования 64 в опорах 66 и 67 корпуса 55. При этом второе кольцеобразное звено 86, а с ним и первое кольцеобразное звено 85 перемещаются в направлении, параллельном оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев, и перемещают в том же направлении гайки 84, 84₁, 84₂ и 84₃. При этом каждый из ходовых винтов 83, 83₁, 82₂ и 83₃ совместно с соответствующими зубчатыми колесами 82, 82₁, 82₂ и 82₃ повернутся на некоторый угол относительно промежуточных звеньев 63, 63₁, 63₂ и 63₃ в подшипниках 87, 87₁, 87₂, 87₃, 88, 88₁, 88₂ и 88₃ и повернут на некоторый угол зубчатые колеса 81, 81₁, 81₂ и 81₃ совместно с кулисами 78, 78₁, 78₂ и 78₃ относительно промежуточных звеньев 63, 63₁, 63₂ и 63₃ на шипах 79, 79₁, 79₂ и 79₃.

При повороте звена регулирования 64 в одном направлении от исходного положения угол, образованный продольной осью симметрии паза каждой кулисы 78, 78₁, 78₂ и 78₃ с вектором линейной скорости ведущего звена 60, будет острым и величина его при продолжении вращения звена регулирования 64 в том же направлении будет уменьшаться, и при повороте звена регулирования 64 от исходного положения в противоположном направлении указанный угол будет тупым и величина его при продолжении вращения звена регулирования 64 в том же направлении будет увеличиваться.

Как в первом, так и во втором случаях, движение того из промежуточных звеньев 63, 63₁, 63₂ и 63₃, опорное звено которого 62, 62₁, 62₂ или 62₃ в рассматриваемый момент времени застопорено, имеет две составляющие, поступательную, перпендикулярную оси вращения ведущего звена 60, и окружную, имеющую тангенциальное направление относительно указанной оси. Причем, в первом случае, т. е. при остром указанном угле направление окружной составляющей движения промежуточного звена, будучи тангенциальным, совпадает с направлением линейной скорости ведущего звена в плоскости, параллельной вектору окружной составляющей движения промежуточного звена и оси вращения ведущего звена 60, и во втором случае, т.е. при тупом указанном угле, направление окружной составляющей движения промежуточного звена, будучи тангенциальным, противоположно направлению линейной скорости ведущего звена 60 в плоскости, параллельной вектору окружной составляющей движения промежуточного звена и оси вращения ведущего звена 106. Другими словами, промежуточное звено, двигаясь поступательно, в первом случае вращается в том же направлении относительно оси вращения ведущего звена, что и ведущее звено, и во втором случае, промежуточное звено вращается в направлении, противоположном направлению вращения ведущего звена.

Отношение величин указанных составляющих движения промежуточного звена, как показано ранее, определяет величину передаточного отношения при передаче движения по предложенному способу, на котором основан описываемый вариант устройства для непрерывной передачи движения.

Вращательная (угловая) составляющая движения промежуточного звена, опорное звено которого застопорено, передается посредством кинематической связи, включающей соответствующую из направляющих 75, 75₁, 75₂ или 75₃ этого же промежуточного звена с ведомым звеном 61, последнему, и посредством кинематических связей, включающих соответствующие из указанных направляющих, передается каждому из промежуточных звеньев, опорные звенья которых в рассматриваемый момент времени не застопорены. Фазы движений промежуточных звеньев при этом различны.

При равномерном вращении ведущего звена 60 и сохранении звеном регулирования 64 заданного положения, т.е. при постоянной величине передаточного отношения, угловая скорость движения каждого из промежуточных звеньев относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев имеет постоянную величину и направление, в то время, как поступательная составляющая движения каждого из промежуточных звеньев изменяет свою величину и направление. Например, при движении ролика 70 промежуточного звена 63 по участку волнообразной поверхности кулачка 72, имеющему профиль ее сечения с постоянным углом подъема (эквидистанта логарифмической спирали), величина поступательной составляющей движения промежуточного звена пропорциональна его расстоянию от оси вращения ведущего звена 60 и направлена от указанной оси. При движении ролика 70 по участку волнообразной поверхности, имеющему профиль ее сечения с переменным углом подъема, величина поступательной составляющей движения промежуточного звена уменьшается до нуля и затем возрастает до величины, которую она имела в конце предыдущего периода, но в направлении к оси вращения ведущего звена. При движении указанного ролика по участку волнообразной поверхности, имеющему профиль ее сечения с постоянным углом подъема (в данном случае можно сказать, спуска), величина поступательной составляющей пропорциональна расстоянию промежуточного звена от оси вращения ведущего звена и направлена к указанной оси. Наконец, при движении ролика по участку волнообразной поверхности, имеющему профиль ее сечения с переменным углом подъема, величина поступательной составляющей движения промежуточного звена в направлении к оси вращения ведущего звена убывает до нуля и затем возрастает до значения, которое она имела в конце предыдущего периода, но имеет направление от указанной оси.

Следует отметить, что при равномерном вращении ведущего звена 60 и постоянном положении звена регулирования 64, т.е. при постоянном передаточном отношении, угловая скорость каждого промежуточного звена относительно оси вращения ведущего 60 и ведомого 61 звеньев имеет постоянное значение, но линейная скорость вращения промежуточного звена, как и поступательная скорость его движения, в период стопорения соответствующего из опорных звеньев, имеют величину переменную, пропорциональную расстоянию промежуточного звена от указанной оси вращения, и потому их отношение, определяющее величину передаточного отношения, имеет постоянную величину в течение указанного периода.

При неравномерном движении ведущего звена 60, при изменении положения звена регулирования 64 или при том и другом одновременно поступательная и окружная составляющие движения промежуточного звена в любой период его движения будут переменными, но мгновенное значение отношения указанных составляющих в период стопорения соответствующего опорного звена будет соответствовать мгновенному положению звена регулирования 64. Поэтому, задавая угловое положение звена регулирования 64, задают отношение составляющих движения каждого промежуточного звена в период стопорения соответствующего из опорных звеньев и, следовательно, задают передаточное отношение. Так как периоды поочередного стопорения опорных звеньев, при указанных числе промежуточных звеньев в устройстве и значение параметра m, перекрываются, то передача движения от ведущего звена 60 к ведомому звену 61 с заданным передаточным отношением осуществляется непрерывно.

Передача крутящего момента от ведущего звена 60 к ведомому звену 61 в варианте устройства для непрерывной передачи движения осуществляется посредством каждого из промежуточных звеньев 63, 63₁, 63₂ и 63₃ в полном соответствии с тем, как это происходит в варианте устройства для периодической передачи движения, с той лишь разницей, что в варианте устройства для непрерывного периода движения отдельные последовательные периоды крутящего момента посредством каждого из промежуточных звеньев, совпадающие с последовательными периодами стопорения соответствующих опорных звеньев, составляют непрерывный процесс. Трансформация величины крутящего момента и его направления при этом определяются величиной передаточного отношения, заданного положением звена регулирования 64.

Каждое из опорных звеньев 62, 62₁, 62₂ и 62₃ в периоды времени между периодами его стопорения движется таким образом, как это представлено в описании работы варианта устройства для периодической передачи движения. При этом фазы движения опорного звена находятся в точном соответствии с фазами движения промежуточного звена, взаимодействующего с опорным звеном и потому фазы движений опорных звеньев различны.

Необходимо отметить, что в варианте устройства для непрерывной передачи движения, в отличие от варианта устройства для периодической передачи движения, каждое из опорных звеньев, на любом режиме работы устройства, стопорится только после того, как скорость его движения в результате взаимодействия с соответствующим промежуточным звеном становится равной нулю.

В устройствах для непрерывной передачи движений, основанных на предложенном способе передачи движения, величина передаточного отношения не зависит от нагрузки, так как передача крутящего момента осуществляется посредством сил нормального давления между сопряженными поверхностями звеньев, движущихся относительно друг друга.

Наиболее успешно настоящее изобретение может быть использовано в области транспортного машиностроения.

Формула изобретения

1. Способ передачи движения, заключающийся в том, что движение ведущего звена преобразуют в движение ведомого звена посредством по меньшей мере одного промежуточного звена, взаимодействующего с опорным звеном, каждое из указанных звеньев имеет возможность вращательного движения относительно общей оси, и промежуточное звено имеет возможность дополнительного движения, и стопорят опорное звено, отличающийся тем, что форму сопряженных поверхностей указанных звеньев выполняют таким образом, что дополнительное движение промежуточного звена является поступательным движением, вектор которого параллелен или перпендикулярен общей оси, векторы линейных скоростей промежуточного звена относительно ведущего и ведомого звеньев пересекаются в плоскости, параллельной векторам окружной и поступательной составляющих движения промежуточного звена, и изменяют в указанной плоскости величину по меньшей мере одного из углов, образованных каждым из векторов линейной скорости промежуточного звена относительно ведущего, ведомого и опорного звеньев с вектором линейной скорости ведущего звена, при этом число опорных звеньев соответствует числу промежуточных звеньев, опорное звено стопорят в соответствии с фазами движения взаимодействующего с ним промежуточного звена, а фазы движений промежуточных звеньев различны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что опорное звено удерживают в неподвижном состоянии в течение периода, находящегося в пределах от около 1/4 (1-μ) до около 1/4 (1+μ) части каждого периода движения взаимодействующего с ним промежуточного звена, отношение величин поступательной и окружной составляющих движений промежуточного звена относительно ведущего и ведомого звеньев имеют постоянные значения в течение периода, находящегося в пределах от около 1/2 (1-μ) до около 1/2 (1+μ) части каждого полупериода движения промежуточного звена, и изменяют величину угла, образованного вектором линейной скорости промежуточного звена относительно взаимодействующего с ним опорного звена с вектором линейной скорости ведущего звена, где μ - отношение величины периода неподвижного состояния опорного звена к величине полупериода движения промежуточного звена.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вектор линейной скорости промежуточного звена относительного ведомого звена параллелен вектору поступательной составляющей движения промежуточного звена.

4. Устройство для передачи движения, содержащее установленные в корпусе с возможностью соосного вращения ведущее, ведомое и опорное звенья, звено стопорения опорного звена, установленное в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору линейной скорости опорного звена, и промежуточное звено, имеющее кинематические связи с ведущим, ведомым и опорным звеньями, отличающееся тем, что кинематическая связь промежуточного звена с ведущим звеном содержит соединенный с одним их названных звеньев цилиндрический пазовый кулачок, ось которого соосна оси вращения ведущего звена, каждая боковая поверхность паза которого представляет собой торцевую круговую волнообразную поверхность, с которой соприкасается тело вращения, образующее с другим из названных звеньев вращательную кинематическую пару, ось которой перпендикулярна оси вращения ведущего звена, кинематическая связь промежуточного звена с ведомым звеном содержит образованную названными звеньями поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения ведомого звена, предусмотрено звено регулирования отношения скорости вращения ведущего звена к скорости вращения ведомого звена, образующее с корпусом вращательную кинематическую пару, кинематическая связь промежуточного звена с опорным звеном содержит кулису, установленную посредством вилки в опорное звено с возможностью вращения относительно двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых перпендикулярна оси вращения опорного звена и совпадает с осью вращения вилки в опорном звене, и другая из которых совпадает с продольной осью симметрии паза кулисы, камень которой представляет собой тело вращения, образующее с промежуточным звеном вращательную кинематическую пару, ось которой перпендикулярна оси вращения опорного звена, и средство для вращения вилки относительно опорного звена, имеющее кинематическую связь со звеном регулирования и опорным звеном, звено стопорения опорного звена имеет кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в нем предусмотрены дополнительно по меньшей мере два опорных звена, каждое из которых установлено в корпусе с возможностью вращения относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев и снабжено звеном стопорения, установленным в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору линейной скорости опорного звена, и имеющим кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями, и дополнительно по меньшей мере два промежуточных звена, число которых соответствует числу опорных звеньев, и каждое из которых имеет кинематические связи с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ним опорным звеньями, аналогичные кинематическим связям первого промежуточного звена с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ним опорным звеньями, а промежуточные звенья расположены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев, при этом число волн на торцевой круговой волнообразной поверхности паза кулачка
К m·n+1,
где К число волн на торцевой круговой волнообразной поверхности паза кулачка;
m число промежуточных звеньев, равное значению 2/μ, округленному до ближайшего большего числа;
n натуральное число или ноль.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что профиль каждой волны на развертке сечения торцевой круговой волнообразной поверхности пазового кулачка круговой цилиндрической поверхностью, концентричной оси вращения ведущего звена, представляет собой эквидистанту развертки траектории точки пересечения с указанной цилиндрической поверхностью оси тела вращения, соприкасающегося с указанной волнообразной поверхностью, при этом каждая волна на развертке указанной траектории симметрична относительно образующей указанной цилиндрической поверхности, проходящей через вершину волны развертки траектории, и каждая полуволна на развертке траектории имеет прямолинейный участок, проекция конечных точек которого на высоту волны находится на высоте, составляющей, соответственно, около 1/2 (1-μ) и около 1/2 (1+μ) части высоты волны.

7. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что средство для вращения вилки относительно опорного звена содержит шатун, образующий с вилкой сферической шарнир, центр которого смещен относительно оси вращения вилки в опорном звене, и образующий сферический шарнир с первым кольцеобразным звеном, образующим поступательную кинематическую пару с опорным звеном, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения опорного звена, и образующим со вторым кольцеобразным звеном вращательную кинематическую пару, ось вращения которой соосна оси вращения опорного звена и перпендикулярна плоскости первого кольцеобразного звена, и второе кольцеобразное звено образует с корпусом поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой параллельно оси вращения опорного звена и перпендикулярно плоскости второго кольцеобразного звена, и образующим со звеном регулирования кинематическую пару с винтовым относительным движением звеньев, ось которого соосна оси вращения звена регулирования и параллельна оси вращения опорного звена.

8. Устройство для передачи движения, содержащее установленные в корпусе с возможностью соосного вращения ведущее, ведомое и опорное звенья, звено стопорения опорного звена, установленное в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору окружной скорости опорного звена, и промежуточное звено, имеющее кинематические связи с ведущим, ведомым и опорным звеньями, отличающееся тем, что кинематическая связь промежуточного звена с ведущим звеном содержит соединенный с одним из названных звеньев плоский пазовый кулачок, плоскость которого перпендикулярна оси вращения ведущего звена, каждая рабочая поверхность паза которого представляет собой замкнутую волнообразную поверхность, с которой соприкасается тело вращения, образующее с другим из названных звеньев вращательную кинематическую пару, ось которой параллельна оси вращения ведущего звена, кинематическая связь промежуточного звена с ведомым звеном содержит образованную названными звеньями поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой перпендикулярно оси вращения ведомого звена, предусмотрено звено регулирования отношения скорости вращения ведущего звена к скорости вращения ведомого звена, образующее с корпусом вращательную кинематическую пару, кинематическая связь промежуточного звена с опорным звеном содержит кулису, образующую с промежуточным звеном вращательную кинематическую пару, ось которой параллельна оси вращения опорного звена и перпендикулярна продольной оси симметрии паза кулисы, камень которой представляет собой тело вращения, образующее с опорным звеном вращательную кинематическую пару, ось которой параллельна оси вращения опорного звена, и средство для вращения кулисы относительно промежуточного звена, имеющее кинематическую связь со звеном регулирования и промежуточным звеном, а звено стопорения опорного звена имеет кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в нем предусмотрены дополнительно по меньшей мере два опорных звена, каждое из которых установлено в корпусе с возможностью вращения относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев и снабжено звеном стопорения, установленным в корпусе с возможностью движения в направлении, перпендикулярном вектору линейной скорости опорного звена, и имеющим кинематическую связь с ведущим и ведомым звеньями, и дополнительно по крайней мере два промежуточных звена, число которых соответствует числу опорных звеньев, и каждое из которых имеет кинематические связи с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ним опорным звеньями, аналогичные кинематическим связям первого промежуточного звена с ведущим, ведомым и взаимодействующим с ним опорным звеньями, промежуточные звенья расположены равномерно в окружном направлении относительно оси вращения ведущего и ведомого звеньев, при этом число волн на замкнутой волнообразной поверхности пазового кулачка
K m·n + 1,
где K число волн на волнообразной поверхности пазового кулачка;
m число промежуточных звеньев, равное значению 2/μ, округленному до ближайшего большего целого числа;
n натуральное число или ноль.

10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что профиль сечения замкнутой волнообразной поверхности плоского пазового кулачка плоскостью, перпендикулярной оси вращения ведущего звена, представляет собой эквидистанту траектории точки пересечения с указанной плоскостью оси тела вращения, соприкасающегося с волнообразной поверхностью, представляющей собой волнообразную замкнутую кривую, каждая волна которой симметрична относительно прямой, принадлежащей указанной плоскости и проходящей через вершину волны и ось вращения ведущего звена, и каждая полуволна которой имеет участок, представляющий собой дугу логарифмической спирали, конечные точки которого расположены на расстоянии от оси вращения ведущего звена, составляющем соответственно
r₁= r_min + (1-μ)/2 (r_max-r_min);
r₂= r_min + (1+μ)/2 (r_max-r_min),
где r₁, r₂ расстояния от оси вращения ведущего звена до конечных точек дуги логарифмической спирали;
r_max, r_min максимальное и минимальное расстояния от оси вращения ведущего звена до траектории точки оси тела вращения.

11. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что средство для вращения кулисы относительно промежуточного звена содержит зубчатое колесо, установленное на кулисе соосно оси вращения относительно промежуточного звена, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом, соединенным с ходовым винтом соосно последнему, который образует вращательную кинематическую пару с промежуточным звеном, ось которой параллельна оси вращения ведущего и ведомого звеньев и соосна оси ходового винта, и образует винтовую кинематическую пару, ось которой соосна оси ходового винта, с гайкой, образующей с первым кольцеобразным звеном поступательную кинематическую пару, направление относительного движения звеньев которой перпендикулярно оси вращения ведущего и ведомого звеньев, первое кольцеобразное звено образует с вторым кольцеобразным звеном вращательную кинематическую пару, ось вращения которой соосна оси вращения ведущего и ведомого звеньев и перпендикулярна плоскости первого кольцеобразного звена, второе кольцеобразное звено образует с корпусом поступательную кинематическую пару, направление относительного движения которой параллельно оси вращения ведущего и ведомого звеньев и перпендикулярно плоскости второго кольцеобразного звена, и образуют со звеном регулирования кинематическую пару с винтовым относительным движением звеньев, ось которого соосна оси вращения звена регулирования и параллельна оси вращения ведущего и ведомого звеньев.

12. Устройство по п.4 или 8, отличающееся тем, что кинематическая связь звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями содержит ролик, образующий со звеном стопорения, подпружиненным в корпусе, вращательную кинематическую пару, ось вращения которой параллельна оси вращения опорного звена, и соприкасающийся с кулачком, ось вращения которого соосна оси вращения опорного звена, соединенным с водилом конического зубчатого колеса, образующим вращательную кинематическую пару с ведущим звеном, соосную оси вращения ведущего звена, и образующим вращательную кинематическую пару с коническим зубчатым колесом, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения ведущего и ведомого звеньев, находящимся в зацеплении с двумя коническими зубчатыми колесами, одно из которых установлено на ведущем звене, соосно последнему, и другое из которых образует с корпусом вращательную кинематическую пару, ось которой соосна оси вращения ведущего звена, и посредством зубчатой передачи, имеющей передаточное отношение, равное -1, соединено с ведомым звеном.

13. Устройство по п.5 или 9, отличающееся тем, что кинематическая связь каждого звена стопорения с ведущим и ведомым звеньями содержит ролик, образующий со звеном стопорения, подпружиненным в корпусе, вращательную кинематическую пару, ось вращения которой параллельна оси вращения опорных звеньев, и соприкасающийся с одним из кулачков, ось вращения каждого из которых соосна оси вращения опорных звеньев, и каждый из которых соединен с водилом конического зубчатого колеса, образующим вращательную кинематическую пару с ведущим звеном, соосную оси вращения ведущего звена, и образующим вращательную кинематическую пару с коническим зубчатым колесом, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения ведущего и ведомого звеньев, находящимся в зацеплении с двумя коническими зубчатыми колесами, одно из которых соединено с ведущим звеном и расположено соосно последнему, и другое из которых образует с корпусом вращательную кинематическую пару, ось которой соосна оси вращения ведущего звена, и посредством зубчатой передачи, имеющей передаточное отношение, равное -1, соединено с ведомым звеном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6