Планетарная беззазорная передача
Владельцы патента RU 2697637:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" (RU)
Изобретение относится к многосателлитным зубчатым планетарным передачам и может быть использовано в робототехнике и других мехатронных системах. Планетарная беззазорная передача содержит солнечную шестерню (1), гибкое неподвижное центральное колесо (2), сателлиты (3), выполненные с увеличенной толщиной зубьев и расположенные посредством сферических подшипников качения (4) на гибких консольных осях (5), и водило (6). Гибкая ось каждого сателлита (5) выполнена с двумя параллельными лысками, перпендикулярными радиальной плоскости. Радиальные податливости гибкого неподвижного центрального колеса (2) и гибкой оси сателлита (5) выше их окружных податливостей, что позволяет уменьшить упругий люфт передачи при выборе зазоров в зацеплениях колес. Обеспечивается повышение технологичности передачи. 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к многосателлитным зубчатым планетарным передачам и может быть использовано в робототехнике и других мехатронных системах.
Известна планетарная беззазорная передача (SU 1618974 A1, МПК F16H 57/12, опубл. 07.01.1991), содержащая центральные колеса с внешними и внутренними зубьями, сателлиты с гибкими ободами, заполненные упругим материалом, и выходное звено [1].
Недостатком известного устройства является большой упругий люфт, вызванный деформацией упругого материала в направлении вращения выходного звена и приводящий к изменению его скорости вращения при изменении нагрузки.
Известна беззазорная планетарная передача (SU 2506481 A1, МПК F16H 57/12, F16H 55/18, опубл. 10.02.2014), содержащая солнечную шестерню, неподвижное центральное колесо, водило и сателлиты, каждый из которых представляет блок из двух зубчатых колес, установленных на оси посредством подшипников качения, и кулачковой муфты свободного хода, причем зубчатые колеса сателлита связаны между собой предварительно закрученной винтовой пружиной [2].
Недостатком известной планетарной беззазорной передачи является ее низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции устройства.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признана планетарная передача, содержащая солнечную шестерню, гибкое неподвижное центральное колесо, водило и сателлиты, установленные посредством подшипников качения на гибких осях, выполненных коническими на участках между щеками водила и подшипниками сателлита и имеющих сферические поверхности в местах сопряжения со щеками водила [3].
Недостатками этой конструкции являются ее низкая технологичность, обусловленная наличием высокоточных сферических поверхностей у торцов оси сателлита, и наличие большого упругого люфта, вызванного деформацией оси сателлита не только в радиальном направлении, но и в окружном направлении, совпадающем с направлением вращения водила, что приводит к изменению передаточного отношения передачи и скорости вращения водила при изменении нагрузки.
Задачей заявленного изобретения является повышение уровня технологичности и снижение упругого люфта планетарной беззазорной передачи.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в планетарной беззазорной передаче, содержащей солнечную шестерню, гибкое неподвижное центральное колесо, водило и сателлиты, установленные посредством подшипников качения на гибких осях, гибкая ось каждого сателлита выполнена на участке, расположенном между щекой водила и подшипником сателлита, с двумя параллельными лысками перпендикулярными радиальной плоскости, проходящей через ось сателлита и ось опередачи, а сателлиты выполнены с увеличенной толщиной зубьев.
Повышение уровня технологичности достигается выполнением гибкой оси с лысками и отсутствием на ней сложных высокоточных поверхностей. Снижение упругого люфта обеспечивается тем, что при выполнении гибкой оси с лысками перпендикулярными радиальной плоскости, проходящей через ось передачи и ось сателлита, ее податливость в радиальном направлении больше, чем в окружном направлении, совпадающем с направлением вращения водила.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид планетарной беззазорной передачи в разрезе, на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид по Б на фиг. 2 гибкого неподвижного колеса.
Планетарная передача устроена следующим образом.
Устройство содержит солнечную шестерню 1, гибкое неподвижное центральное колесо 2, сателлиты 3, сферические подшипники сателлитов 4, гибкие оси сателлитов 5, водило 6, стопорные кольца 7 и 8, подшипник вала солнечной шестерни 9.
Гибкое неподвижное центральное колесо 2 выполнено с пазами на ободе для придания ему большей податливости. Гибкие оси сателлитов 5 выполнены с двумя параллельно расположенными лысками. Сателлиты 3 выполнены с увеличенной толщиной зубьев.
Каждый сателлит 3 посажен посредством сферического подшипника 4 на гибкую ось сателлита 5, которая запрессована одним концом в щеку водила 6.
Сборка планетарной беззазорной передачи осуществляется в следующей последовательности.
Гибкая ось каждого сателлита 5 запрессовывается в щеку водила 6. На внутреннюю поверхность сателлита 3 сажается и фиксируется на ней сферический подшипник 4, после чего сборочная единица устанавливается на гибкую ось сателлита 5 и фиксируется стопорным кольцом 7. Подшипник вала солнечной шестерни 9 устанавливается в посадочное отверстие водила 6. Солнечная шестерня 1 осевым перемещением вводится в зацепление с сателлитами 3 и одновременно сажается на подшипник вала солнечной шестерни 9. При этом, так как зубья сателлитов 3 имеют повышенную толщину, каждый сателлит 3 смещается в радиальном направлении, изгибая в этом же направлении гибкую ось сателлита 5. После этого гибкое неподвижное центральное колесо 2 осевым перемещением вводится в зацепление с сателлитами 3, причем в местах его сопряжения с сателлитами 3 происходит радиальная деформация гибкого обода, в результате чего зазоры в зацеплениях колес устраняются.
Планетарная беззазорная передача работает следующим образом.
Вращательное движение передается от солнечной шестерни 1 через сателлиты 3, сферические подшипники сателлитов 4 и гибкие оси сателлитов 5 водилу 6. При этом так как окружные жесткости гибких осей сателлитов 5 и обода гибкого неподвижного центрального колеса 2 намного больше их радиальных жесткостей, окружная деформация этих деталей в направлении вращения водила 6 мала, а следовательно, мал упругий люфт передачи, и она работает с близким к постоянному передаточным отношением при любой нагрузке на выходном валу. Перекос гибких осей сателлитов 5 не приводит к неравномерному распределению нагрузки по длине зубьев колес, так как компенсируется самоустановкой сателлитов 3, расположенных на сферических подшипниках 4.
Планетарная беззазорная передача имеет сравнительно высокий уровень технологичности, так как содержит простые в изготовлении детали, и небольшой упругий люфт благодаря высокой окружной жесткости гибкого неподвижного центрального колеса 2 и гибких осей сателлитов 5.
Источники информации
1. А.с. №1618974 СССР, МПК F16H 57/12. Планетарная беззазорная передача / Репнягов В.Н. Заяв. 17.06.1987. Опубл. 07.01.1991, БИ №1.
2. А.с. №2506481 СССР, МПК F16H 57/12, F16H 55/18. Планетарный редуктор с беззазорным зацеплением / Зябликов В.М. и др. Заяв. 27.06.2012. Опубл. 10.02.2014, БИ №4.
3. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. - М.-Л.: Машиностроение, 1966. - 307 с.; стр. 24, рис. 16; стр. 226, рис. 118б; стр. 249, рис. 135 (прототип).
Планетарная беззазорная передача, содержащая солнечную шестерню, гибкое неподвижное центральное колесо, водило и сателлиты, установленные посредством подшипников качения на гибких осях, отличающаяся тем, что гибкая ось каждого сателлита выполнена на участке, расположенном между щекой водила и подшипником сателлита, с двумя параллельными лысками, перпендикулярными радиальной плоскости, проходящей через ось сателлита и ось передачи, а сателлиты выполнены с увеличенной толщиной зубьев.
