RU2506477C1 - Planetary cycloidal reduction gear with preliminary stage - Google Patents
Planetary cycloidal reduction gear with preliminary stage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2506477C1 RU2506477C1 RU2012131830/11A RU2012131830A RU2506477C1 RU 2506477 C1 RU2506477 C1 RU 2506477C1 RU 2012131830/11 A RU2012131830/11 A RU 2012131830/11A RU 2012131830 A RU2012131830 A RU 2012131830A RU 2506477 C1 RU2506477 C1 RU 2506477C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cycloidal
- gearbox
- gear
- disk
- satellites
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к зубчатым планетарным передачам вращения, а более конкретно к планетарным передачам с циклоидально-цевочным зацеплением и с центральной осью передачи, лежащей внутри основной окружности планетарного колеса.The invention relates to gear planetary gears of rotation, and more particularly to planetary gears with cycloidal-pinion gearing and with a central axis of the gear lying inside the main circumference of the planetary wheel.
Передачи такого типа в России известны как планетарно-цевочные редукторы (RU 2285163, RU 23477). Они содержат центральный ведущий вал с оппозитными эксцентриками, на которых на подшипниках установлены сателлиты с эпициклоидальными зубьями - циклоидальные диски, которые при вращении эксцентриков совершают плоскопараллельное осциллирующее орбитальное движение. Диски находятся в зацеплении с центральным колесом внутреннего зацепления, совмещенным с корпусом. Зубья этого колеса образованы роликами, свободно установленными в гнездах корпуса. В результате взаимодействия с неподвижным центральным колесом внутреннего зацепления осциллирующие циклоидные диски поворачиваются вокруг собственных подвижных осей. Это вращение дисков передается к ведомому валу с помощью механизма параллельных кривошипов. Конструктивно он представляет собой поворотные фланцы, связанные с ведомым тихоходным валом. Фланцы установлены в корпусе на подшипниках, жестко связаны друг с другом посредством перемычек, свободно проходящих сквозь отверстия в дисках. Фланцы выполнены с пальцами, которые обкатывают окружные отверстия в дисках и передают их вращение вокруг собственных осей к ведомому валу. Передаточное отношение такого одноступенчатого редуктора лежит в диапазоне 29-191.Transmissions of this type in Russia are known as planetary gear reduction gears (RU 2285163, RU 23477). They contain a central drive shaft with opposed eccentrics, on which satellites with epicycloidal teeth are mounted on bearings - cycloidal disks, which during the rotation of the eccentrics perform plane-parallel oscillating orbital motion. The disks are engaged with a central internal gear wheel combined with the housing. The teeth of this wheel are formed by rollers freely mounted in the housings. As a result of interaction with the stationary central gearwheel, the oscillating cycloid disks rotate around their own movable axes. This rotation of the discs is transmitted to the driven shaft using a parallel crank mechanism. Structurally, it is a rotary flanges associated with a driven low-speed shaft. The flanges are mounted on bearings in the housing and are rigidly connected to each other by means of jumpers freely passing through the holes in the disks. Flanges are made with fingers that run around the circular holes in the discs and transmit their rotation around their own axes to the driven shaft. The gear ratio of such a single-stage gearbox is in the range of 29-191.
Точно такую же конструкцию имеют редукторы типа CYCLO серия FA, выпускаемые фирмой Sumitomo Drive Technologies (См. каталог фирмы 999016-09/2005). В передаче US2003224893 для увеличения мощности число дисков и эксцентриков увеличено до 2n, где n - целое число, большее или равное 2. В редукторе CYCLO одним из тяжелонагруженных звеньев является подшипник, сидящий на эксцентрике ведущего вала.The CYCLO type FA series gearboxes manufactured by Sumitomo Drive Technologies have exactly the same design (See the catalog of the company 999016-09 / 2005). In the transmission US2003224893, to increase power, the number of discs and eccentrics is increased to 2n, where n is an integer greater than or equal to 2. In the CYCLO gearbox, one of the heavily loaded links is a bearing sitting on the eccentric of the drive shaft.
Для увеличения нагрузочной способности передачи при прочих равных условиях, а также для увеличения передаточного отношения применяют схему планетарного циклоидального редуктора с тремя разнесенными по окружности эксцентриковыми валами, которые приводятся во вращение дополнительной предварительной ступенью передачи. В редукторах CYCLO серии FT (См. каталог фирмы «Sumitomo Drive Technologies» 999016-09/2005, стр.77) в качестве предварительной ступени выступает эвольвентная передача с ведущей шестерней. Шестерня предварительной передачи жестко закреплена на центральном ведущем валу редуктора, которым является вал двигателя. Шестерня находится в зацеплении с несколькими зубчатыми колесами внешнего зацепления (как правило, с тремя), сидящими на эксцентриковых валах, установленных на подшипниках в поворотных фланцах редуктора. Эти валы являются входными валами ступени CYCLO. На эксцентричных участках валов с помощью подшипников, установленных в отверстиях по окружности циклоидальных дисков, посажены циклоидальные диски. Вращение вала двигателя через зубчатые колеса предварительной ступени приводит во вращение эксцентриковые валы, которые, вращаясь на подшипниках в отверстиях циклоидальных дисков, заставляют последние совершать плоскопараллельное осциллирующее орбитальное движение. Зацепляясь с неподвижным колесом внутреннего зацепления, диски поворачиваются вокруг своих осей, заставляя вращаться поворотные фланцы вместе с посаженными в них эксцентриковыми валами. Таким образом, механизмом, вызывающим плоскопараллельное осциллирующее орбитальное движение каждого циклоидального диска, является система нескольких (в частности, трех) эксцентриковых валов. Такая система требует высокой точности изготовления, сборки и позиционирования валов друг относительно друга, чтобы обеспечить сбалансированное и плавное движение циклоидальных дисков.To increase the transmission load capacity, ceteris paribus, as well as to increase the gear ratio, a planetary cycloidal gearbox with three eccentric shafts spaced around the circumference, which are driven by an additional preliminary gear stage, is used. In CYCLO FT gearboxes (See Sumitomo Drive Technologies catalog 999016-09 / 2005, p. 77), the involute gear with pinion gear is the pre-stage. The gear of the preliminary gear is rigidly fixed to the central drive shaft of the gearbox, which is the motor shaft. The gear is meshed with several gears of external gearing (usually with three) sitting on eccentric shafts mounted on bearings in the rotary flanges of the gearbox. These shafts are input shafts of the CYCLO stage. On eccentric sections of the shafts with the help of bearings mounted in holes around the circumference of cycloidal disks, cycloidal disks are planted. The rotation of the motor shaft through the gears of the preliminary stage drives the eccentric shafts, which, rotating on bearings in the holes of the cycloidal disks, force the latter to perform plane-parallel oscillating orbital motion. Engaging with a fixed internal gear wheel, the disks rotate around their axles, forcing the rotary flanges to rotate together with the eccentric shafts fitted into them. Thus, the mechanism causing plane-parallel oscillating orbital motion of each cycloidal disk is a system of several (in particular, three) eccentric shafts. Such a system requires high precision manufacturing, assembly and positioning of the shafts relative to each other in order to ensure a balanced and smooth movement of the cycloidal disks.
Предварительная ступень передачи расположена в общем корпусе планетарного циклоидального редуктора, поэтому имеет ограниченные радиальные размеры и небольшое передаточное отношение, определяемое отношением диаметров выходных колес предварительной ступени и диаметра входной шестерни. Следует отметить, что увеличение передаточного отношения предварительной ступени позволяет уменьшить количество зубьев циклоидальных дисков ступени CYCLO при одном и том же общем передаточном отношении. В свою очередь, уменьшение числа циклоидальных зубьев позволяет увеличить их размеры, а следовательно, прочность и долговечность зацепления без изменения габаритов редуктора.The preliminary gear stage is located in the general housing of the planetary cycloidal gearbox, therefore it has limited radial dimensions and a small gear ratio determined by the ratio of the diameters of the output wheels of the preliminary gear and the diameter of the input gear. It should be noted that an increase in the gear ratio of the preliminary stage allows one to reduce the number of teeth of the cycloidal disks of the CYCLO stage with the same general gear ratio. In turn, reducing the number of cycloidal teeth allows you to increase their size, and therefore, the strength and durability of gearing without changing the dimensions of the gearbox.
Известен также еще один вариант планетарного циклоидального редуктора с предварительной ступенью (см. US 4898065). Редуктор содержит две ступени: ступень CYCLO и предварительную ступень, размещенные в одном корпусе. Ступень CYCLO содержит входной вал с экцентриковыми участками, на каждом из которых посажен с возможностью вращения циклоидальный диск. Указанный диск имеет циклоидальные внешние зубья, которые находятся в зацеплении с зубьями колеса внутреннего зацепления, связанного с корпусом. Механизмом, передающим вращение циклоидального диска вокруг собственной подвижной оси к тихоходному валу, является механизм параллельных кривошипов. Он представляет собой закрепленные на поворотном фланце пальцы, проходящие сквозь отверстия в циклоидальном диске. Поворотный фланец является тихоходным валом редуктора. Предварительная ступень редуктора выполнена по планетарной схеме и расположена вдоль общей оси редуктора последовательно со ступенью CYCLO. Шестерня предварительной ступени связана с быстроходным входным валом редуктора. Сателлиты, посаженные с возможностью вращения на водиле, находятся в зацеплении с шестерней и с колесом внутреннего зацепления, выполненным совместно с поворотным фланцем второй ступени CYCLO. Водило жестко связано с входным эксцентриковым валом ступени CYCLO. При вращении шестерни сателлиты обкатываются по колесу внутреннего зацепления, приводя во вращение водило и эксцентриковый вал второй ступени редуктора. Предварительная ступень этого редуктора имеет большее передаточное отношение, чем у предыдущего, так как определяется соотношением чисел зубьев шестерни и зубьев колеса внутреннего зацепления (которое заведомо больше, чем число зубьев колеса внешнего зацепления в предыдущей конструкции). Основной недостаток как этого, так и предыдущего редуктора состоит в том, что предварительная ступень, расположенная последовательно со ступенью CYCLO, увеличивает осевые габариты редуктора. Кроме того, расположение ступеней вдоль одной оси служит причиной возникновения на отдельных деталях редуктора весьма значительных консольных нагрузок.Another variant of the planetary cycloidal gearbox with a preliminary stage is also known (see US 4898065). The gearbox contains two stages: the CYCLO stage and the preliminary stage, located in one housing. The CYCLO stage contains an input shaft with eccentric sections, on each of which a cycloidal disk is mounted rotatably. The specified disk has cycloidal external teeth that are engaged with the teeth of the internal gear wheel associated with the housing. The mechanism transmitting the rotation of the cycloidal disk around its own movable axis to the low-speed shaft is the mechanism of parallel cranks. It represents the fingers fixed on the rotary flange, passing through the holes in the cycloidal disk. The swivel flange is a low-speed gear shaft. The preliminary gear stage is made according to the planetary scheme and is located along the common axis of the gear in series with the CYCLO stage. The gear of the preliminary stage is connected with the high-speed input shaft of the gearbox. The satellites, mounted rotatably on the carrier, are meshed with the gear and the internal gear wheel, made in conjunction with the rotary flange of the second CYCLO stage. The carrier is rigidly connected to the input eccentric shaft of the CYCLO stage. When the gear rotates, the satellites run around the internal gear wheel, leading the carrier and the eccentric shaft of the second gear stage to rotate. The preliminary stage of this gearbox has a greater gear ratio than the previous one, since it is determined by the ratio of the numbers of gear teeth and teeth of the internal gear wheel (which is obviously larger than the number of teeth of the external gear wheel in the previous design). The main disadvantage of both this and the previous gearbox is that the preliminary stage, located in series with the CYCLO stage, increases the axial dimensions of the gearbox. In addition, the arrangement of steps along one axis causes very significant cantilever loads on individual parts of the gearbox.
Известен зубчатый эксцентриковый подшипник (см. Курасов Д.А. Разработка и исследование зубчатых эксцентриковых подшипников и механизмов на их основе, дисс. на соискание ученой степени к.т.н., Курган, 2008, с.43-61). Этот механизм способен выполнять функцию опоры качения, эксцентрика и редуктора одновременно. Он содержит наружное и внутреннее кольца и между ними тела качения разного диаметра. Тела качения разного диаметра обеспечивают эксцентричное расположение наружного кольца относительно внутреннего. Тела качения снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении с зубчатыми венцами, выполненными на наружном и внутреннем кольцах. Тела качения и кольца помимо зубчатых венцов могут содержать цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные или близкие соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Цилиндрические поверхности беговых дорожек колец и тел качения опираются друг на друга и несут полную радиальную нагрузку. Применение колец и роликов только с зубчатыми поверхностями ограничено большими нормальными силами, возникающими на поверхностях зубьев (см. там же, стр.42).A gear eccentric bearing is known (see Kurasov D.A. Development and research of gear eccentric bearings and mechanisms based on them, diss. For the degree of candidate of technical sciences, Kurgan, 2008, p. 43-61). This mechanism is capable of performing the function of a rolling support, an eccentric and a reducer at the same time. It contains the outer and inner rings and between them rolling elements of different diameters. Rolling bodies of different diameters provide an eccentric arrangement of the outer ring relative to the inner. The rolling bodies are equipped with gear rims, meshed with gear rims made on the outer and inner rings. Rolling bodies and rings, in addition to the gear rims, may contain cylindrical treadmills having diameters equal to or close to the corresponding initial circumferences of the gear rims. The cylindrical surfaces of the racetracks of the rings and rolling elements are supported by each other and carry a full radial load. The use of rings and rollers with gear surfaces only is limited by the large normal forces arising on the tooth surfaces (see ibid., P. 42).
Зубчатый эксцентриковый подшипник в принципе можно использовать в планетарном циклоидальном редукторе в качестве предварительной ступени. Однако подшипник имеет геометрические условия существования, которые существенно ограничивают возможные передаточные отношения диапазоном 2, 5-6, что не всегда достаточно для предварительной ступени. Кроме того, это техническое решение характеризуется конструктивной и технологической сложностью, особенно в изготовлении дорожек качения, совмещенных с зубчатым венцом на внутренней поверхности кольца.The eccentric toothed bearing can in principle be used in a planetary cycloidal gearbox as a preliminary stage. However, the bearing has geometrical conditions of existence, which significantly limit the possible gear ratios to the range of 2, 5-6, which is not always enough for the preliminary stage. In addition, this technical solution is characterized by structural and technological complexity, especially in the manufacture of raceways combined with a gear ring on the inner surface of the ring.
За прототип изобретения выберем описанный выше планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью по патенту США US 4898065.For the prototype of the invention, we will choose the planetary cycloidal gearbox with a preliminary stage described in US Pat. No. 4,898,065.
Задачей изобретения является создание простого и малогабаритного планетарного циклоидального редуктора с повышенным передаточным отношением.The objective of the invention is to provide a simple and compact planetary cycloidal gearbox with a high gear ratio.
Технический результат изобретения заключается в совмещении в одном узле функций предварительной ступени и генератора осциллирующего планетарного движения циклоидальных дисков без применения эксцентриковых валов. Это позволит повысить передаточное отношение предварительной ступени без увеличения его габаритных размеров, уменьшить осевой размер редуктора и устранить связанные с этим консольные нагрузки.The technical result of the invention consists in combining in one node the functions of the preliminary stage and the oscillating planetary oscillator of cycloidal disks without the use of eccentric shafts. This will increase the gear ratio of the preliminary stage without increasing its overall dimensions, reduce the axial size of the gearbox and eliminate the associated cantilever loads.
Для решения поставленной задачи планетарный циклоидальный редуктор, как и прототип, содержит корпус с быстроходным и тихоходным валами, внутри которого размещены две ступени: собственно планетарный циклоидальный редуктор и предварительная ступень. Планетарная циклоидальная ступень содержит циклоидальный диск с наружным зубчатым венцом циклоидального профиля, зацепляющимся с колесом внутреннего зацепления, связанным с корпусом. Диск расположен эксцентрично относительно оси редуктора и имеет возможность осциллирующего плоскопараллельного орбитального движения. Диск снабжен механизмом передачи его вращения вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора. Предварительная ступень редуктора выполнена по планетарной схеме. Входная шестерня предварительной ступени связана с быстроходным валом редуктора. В отличие от прототипа предварительная планетарная ступень расположена в плоскости циклоидального диска и внутри него. Она содержит, по меньшей мере, два сателлита. Сателлиты посажены на свободное водило. Один из сателлитов находится в одновременном зацеплении с входной шестерней и колесом внутреннего зацепления, выполненным на внутренней поверхности циклоидального диска. Этот сателлит выполнен размером, обеспечивающим эксцентричную посадку циклоидального диска относительно оси редуктора. Другой (другие сателлиты) имеет меньшие размеры и находится в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления на циклоидальном диске. При передаче вращения от шестерни к большему сателлиту он начинает обкатываться по колесу внутреннего зацепления на циклоидальном диске и заставляет диск совершать осциллирующее плоскопараллельное орбитальное движение. То есть предварительная ступень дополнительно к понижению скорости вращения выполняет ту же функцию, что и эксцентриковый вал в прототипе, а именно, является средством, обеспечивающим орбитальное движение циклоидального диска.To solve this problem, the planetary cycloidal gearbox, like the prototype, contains a casing with high-speed and low-speed shafts, inside of which there are two stages: the planetary cycloidal gearbox itself and the preliminary stage. The planetary cycloidal stage contains a cycloidal disk with an external gear rim of a cycloidal profile engaged with an internal gear wheel connected to the housing. The disk is located eccentrically relative to the axis of the gearbox and has the possibility of oscillating plane-parallel orbital motion. The disk is equipped with a mechanism for transmitting its rotation around its own axis to the low-speed shaft of the gearbox. The preliminary gear stage is made according to the planetary scheme. The input gear of the preliminary stage is connected with the high-speed shaft of the gearbox. Unlike the prototype, the preliminary planetary stage is located in the plane of the cycloidal disk and inside it. It contains at least two satellites. Satellites are set on a free carrier. One of the satellites is in simultaneous engagement with the input gear and the internal gear wheel, made on the inner surface of the cycloidal disk. This satellite is made in size, providing an eccentric fit of the cycloidal disk relative to the axis of the gearbox. The other (other satellites) is smaller and is only engaged with the internal gear on the cycloidal disk. When the rotation is transmitted from the gear to the larger satellite, it begins to run around the internal gear wheel on the cycloidal disk and forces the disk to oscillate in plane-parallel orbital motion. That is, the preliminary stage in addition to lowering the rotation speed performs the same function as the eccentric shaft in the prototype, namely, it is a means of providing orbital movement of the cycloidal disk.
Редуктор с одним циклоидальным диском имеет большую неуравновешенную массу, что требует применения противовесов, а также имеет точки мертвого хода. Эти недостатки устраняются при использовании двух и более циклоидальных дисков, взаимодействующих с одним колесом внутреннего зацепления на корпусе и совершающих орбитальное движение со сдвигом по фазе. Для этого вдоль оси передачи на том же самом водиле установлены дополнительные ряды сателлитов, находящихся в зацеплении с колесами внутреннего зацепления, выполненными на внутренней поверхности дополнительных циклоидальных дисков. При этом сателлиты и циклоидальный диск одного ряда повернуты относительно сателлитов и циклоидального диска в других рядах на равные углы. Большие сателлиты каждого ряда находятся в зацеплении с общей входной шестерней предварительной ступени передачи.A gearbox with one cycloidal disk has a large unbalanced mass, which requires the use of counterweights, and also has points of back stroke. These disadvantages are eliminated by using two or more cycloidal disks interacting with one internal gearing wheel on the housing and making orbital motion with a phase shift. To this end, additional rows of satellites engaged with internal gear wheels made on the inner surface of additional cycloidal disks are installed along the transmission axis on the same carrier. In this case, the satellites and the cycloidal disk of one row are rotated relative to the satellites and the cycloidal disk in the other rows at equal angles. The large satellites of each row are meshed with the common input gear of the preliminary gear stage.
Заявленный редуктор может быть реализован в различном конструктивном исполнении. По аналогии с модулем CYCLO механизм передачи вращения циклоидального диска вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора может быть выполнен в виде установленных в корпусе на подшипниках поворотных фланцев, в пространстве между которыми расположены циклоидальные диски. Поворотные фланцы жестко связаны друг с другом перемычками, проходящими сквозь отверстия в циклоидальных дисках. По окружности фланцев установлены пальцы с роликами, проходящие сквозь окружные отверстия в циклоидальных дисках, и обкатывающие их.The claimed gearbox can be implemented in various designs. By analogy with the CYCLO module, the mechanism for transmitting the rotation of a cycloidal disk around its own axis to a low-speed shaft of the gearbox can be made in the form of rotary flanges mounted in a housing on bearings, in the space between which cycloidal disks are located. Rotary flanges are rigidly connected to each other by jumpers passing through holes in cycloidal disks. Fingers with rollers are installed around the circumference of the flanges, passing through the circumferential holes in the cycloidal disks, and running them in.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, на которых изображено:The invention is illustrated by graphic materials, which depict:
На фиг.1 принципиальная схема редуктора с одним циклоидальным диском и двумя сателлитами в предварительной ступени.Figure 1 is a schematic diagram of a gearbox with one cycloidal disk and two satellites in the preliminary stage.
На фиг.2 поперечное сечение редуктора с одним циклоидальным диском и тремя сателлитами в предварительной ступени.In Fig.2, the cross section of the gearbox with one cycloidal disk and three satellites in the preliminary stage.
На фиг.3, 4 и 5 поперечный и продольный разрезы и общий вид одного из конструктивных вариантов редуктора с тремя циклоидальными дисками, причем разрез на фиг.3 проведен в плоскости последнего диска.Figure 3, 4 and 5 transverse and longitudinal sections and a General view of one of the structural variants of the gearbox with three cycloidal disks, and the section in figure 3 is carried out in the plane of the last disk.
На фиг.6 показаны основные детали этого же редуктора в разобранном виде. Предлагаемый редуктор на фиг.1 содержит корпус 1 с установленными в нем быстроходным 2 и тихоходным 3 валами. Редуктор имеет две ступени: собственно планетарный циклоидальный редуктор и предварительную ступень. Предварительная ступень выполнена по планетарной схеме и содержит входную шестерню 4, водило 5, сателлиты 6 и 7 и колесо внутреннего зацепления 8, выполненное на внутренней поверхности циклоидального диска 9. Водило 5 посажено с возможностью свободного вращения относительно общей оси 001 редуктора. Все зубчатые колеса предварительной ступени расположены в плоскости циклоидального диска 9 и внутри него. Входная шестерня 4 сидит на быстроходном валу 2. Сателлит 6 предварительной ступени находится в зацеплении с входной шестерней 4, а также с колесом внутреннего зацепления 8 на циклоидальном диске 9. Размер сателлита 6 выбран таким, чтобы циклоидальный диск 9 был смещен относительно оси 001 редуктора на величину эксцентриситета е. Его диаметр зависит от радиуса Rш шестерни 4, радиуса Rц колеса внутреннего зацепления 8 циклоидального диска 9 и от его эксцентриситета е и определяется как Rц+е-Rш. Меньший сателлит 7 служит только для геометрической фиксации эксцентричного положения циклоидного диска 9, смещения от этого положения могут возникать из-за наличия зазора в зацеплении. Поэтому меньший сателлит 7 находится в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления 8 и его диаметр определяется в зависимости от радиуса R водила 5 (радиуса осей сателлитов) как Rц-е-R.Figure 6 shows the main parts of the same gearbox in disassembled form. The proposed gearbox in figure 1 contains a housing 1 with installed in it high-
На внешней окружности циклоидального диска 9 выполнен циклоидальный зубчатый профиль 10. Этот профиль находится в зацеплении с колесом внутреннего зацепления 11, которое жестко связано с корпусом 1. Вращение циклоидального диска 9 вокруг собственной оси, эксцентрично смещенной относительно оси редуктора, передается на тихоходный вал 3 с помощью механизма параллельных кривошипов 12. Он представляет собой пальцы 13, обкатывающие отверстия 14 в циклоидальном диске 9. Отверстия 14 расположены по окружности диска 9 и имеют размер, превышающий размер пальцев 13 на величину 2-х эксцентриситетов (2×е). Предварительная ступень редуктора на фиг.1 содержит только два сателлита, поэтому имеет большой дисбаланс, обусловленный неравновесной массой сателлитов 6 и 7. Кроме того, в этой схеме внутренняя поверхность циклоидального диска имеет всего две точки опоры, что не всегда достаточно.A
Гораздо более надежно будет определяться положение диска при наличии трех точек опоры, как это показано в сечении редуктора на фиг.2. Здесь на осях водила 5 на подшипниках 15 установлены три разноразмерных сателлита. Сателлит 6 большего размера обеспечивает требуемое эксцентричное смещение циклоидального диска 9, а два сателлита 16 меньшего размера, находясь в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления 8 на внутренней поверхности диска 9, обеспечивают его фиксированное положение. На этом рисунке показан один из возможных вариантов формы зуба колеса внутреннего зацепления 11 на корпусе 1. Зуб колеса образован роликами 17, сидящими в выемках на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1. Здесь следует отметить, что колесо внутреннего зацепления 11 может быть выполнено и с циклоидальным профилем.Much more reliably will determine the position of the disk in the presence of three support points, as shown in the cross section of the gearbox in figure 2. Here, on the axles of
Описанный редуктор с одним циклоидальным диском 9 обладает большой неуравновешенной массой и требует применения противовесов. Кроме того, определенные положения циклоидального диска 9 являются мертвыми точками, переход через них обеспечивается только инерционной массой диска. Чтобы устранить эти проблемы редуктор целесообразно делать больше чем с одним циклоидальным диском, например двумя или тремя, повернутыми друг относительно друга на одинаковые углы. Два диска повернуты друг относительно друга на 180 градусов, а три - на 120 градусов. Редуктор с тремя циклоидальными дисками изображен на фигурах 3-6.The described gearbox with one
Этот редуктор имеет модульное конструктивное исполнение, такое же, как и редукторы CYCLO с предварительными ступенями (см. например US 4,898,065 или US 6,761,660).This gearbox has a modular design, the same as CYCLO gearboxes with preliminary stages (see, for example, US 4,898,065 or US 6,761,660).
Быстроходный вал 18 редуктора представляет собой полый цилиндр со шпоночным пазом 19 для посадки на вал электродвигателя. В зависимости от конструкции электродвигателя быстроходный входной вал может быть выполнен в виде сплошного цилиндра со шпоночным пазом. На входном валу 18, являющемся осью редуктора, с помощью подшипников 20 установлено свободное водило 21 предварительной ступени редуктора. Водило 21 состоит из корпуса 22, имеющего форму стакана, и крышки 23. На боковой поверхности корпуса 22 выполнены три окна для установки сателлитов предварительной ступени. Между окнами образуются перемычки 24, которыми корпус 22 водила соединяется с крышкой 23 с помощью винтов 25. Между торцами водила 21 в области окон установлены оси 26 сателлитов предварительной ступени.The high-
Механизм передачи вращения циклоидальных дисков вокруг собственной оси к тихоходному валу редуктора выполнен в виде установленных в корпусе на подшипниках поворотных фланцев 27. Поворотные фланцы 27 имеют конструкцию, подобную конструкции водила 21, и разделены с ним подшипниками 28. Поворотные фланцы 27 жестко соединены перемычками сложной формы 29 и пальцами 30 с роликами 31. Перемычки 29 служат для жесткой связи деталей поворотных фланцев между собой, а пальцы 30 с роликами 31 предназначены для приведения вращения эксцентрично смещенных циклоидальных дисков к оси редуктора. Перемычки 29 жестко соединяются с крышкой 32 с помощью винтов 33. Поворотные фланцы 27 закреплены в цилиндрическом корпусе 34 редуктора с помощью подшипников 35 и выполняют функцию тихоходного вала редуктора.The mechanism for transmitting the rotation of cycloidal disks around its own axis to the low-speed shaft of the gearbox is made in the form of
В пространстве между корпусом редуктора 34 и поворотными фланцами 27 последовательно вдоль оси установлены три циклоидальных диска 36, сдвинутых по фазе друг относительно друга на равные углы. Диски имеют отверстия 37 под перемычки 29 и отверстия 38 под пальцы 30 с роликами 31 поворотных фланцев 27. Размеры отверстий 37 выбраны такими, чтобы перемычки 29 при любом положении циклоидальных дисков 36 не касались соответствующих отверстий. А размеры отверстий 38 под пальцы 30 с роликами 31 должны обеспечивать свободное орбитальное движение дисков 36 и передавать вращение дисков вокруг собственных осей вращения к поворотным фланцам 27. Для этого размеры отверстий 38 должны быть больше диаметра ролика 31 на величину двойного эксцентриситета е диска 36. Циклоидальные диски 36, имеющие внешние зубья 39 циклоидального профиля, взаимодействуют с центральным колесом внутреннего зацепления 40, зубья которого выполнены в виде роликов 41, свободно посаженных в гнездах 42 на внутренней поверхности корпуса 34.In the space between the
На быстроходном валу 18 редуктора установлена входная шестерня 43 предварительной ступени. Входной вал 18 в данной конструкции выполнен как единое целое с шестерней 43 для упрощения технологии изготовления. На осях 26 водила 21 предварительной ступени на подшипниках 44 в плоскости каждого циклоидального диска 36 и внутри него посажены по три сателлита: один большего размера 45 и два меньших 46. Все большие сателлиты 45 находятся в зацеплении с внутренним зубчатым профилем 47, выполненным на внутренней поверхности соответствующего циклоидального диска 36 и с шестерней 43 быстроходного вала 18. Для этого шестерня 43 по длине проходит сквозь все три последовательно расположенных циклоидальных диска 36. Сателлиты 45 вместе с зубчатыми профилями 47 внутри циклоидальных дисков 36 и шестерней 43 образуют три ряда предварительной ступени передачи. Два сателлита меньших размеров 46 в каждом ряду зацепляются только с зубчатым профилем 47 своего циклоидального диска 36, однозначно определяя его положение в пространстве. Размеры сателлитов 45 и 46 обеспечивают эксцентричную посадку циклоидального диска 36 относительно оси редуктора. Для того чтобы эксцентрично расположенные диски 36 были повернуты друг относительно друга на равные углы (в данной конструкции на 120 градусов), сателлиты большего размера 45 в разных рядах должны быть также смещены друг относительно друга на те же углы. Т.е. большие сателлиты в рядах посажены на разных осях 26. В результате на каждой оси 26 водила последовательно чередуются больший 45 и меньшие 46 сателлиты.An
Сквозь весь цилиндрический корпус 34 редуктора выполнены отверстия 48 для его крепления к заземленной корпусной детали. Отверстия 49 в поворотных фланцах 27 служат для крепления вала нагрузки.
Конструктивно описанный планетарный циклоидальный редуктор оформлен как отдельный самостоятельный модуль. При таком модульном исполнении любое из вращающихся друг относительно друга звеньев: поворотные фланцы 27, быстроходный вал 18 и цилиндрический корпус 34 могут служить ведущим, ведомым и опорным звеном. Это обеспечивается соответствующей посадкой модуля относительно валов внешних механизмов и неподвижного корпуса. В зависимости от выбора звеньев устройство будет работать как редуктор с разными передаточными отношениями или как мультипликатор.The structurally described planetary cycloidal gearbox is designed as a separate independent module. With this modular design, any of the links rotating relative to each other: the
Рассмотрим работу устройства, изображенного на фиг.1. При вращении входного быстроходного вала 2, начинает вращаться шестерня 4 предварительной ступени. Вращение шестерни 4 вызовет вращение зацепляющегося с нею большего сателлита 6. Сателлит 6 одновременно зацепляется и с колесом внутреннего зацепления 8, которое нарезано на внутренней поверхности циклоидального диска 9. В свою очередь, циклоидальный диск 9 внешним зубчатым профилем 10 зацепляется с неподвижным колесом внутреннего зацепления 11. Вращение сателлита 6 в этих условиях приводит к его обкатыванию по колесу внутреннего зацепления 8 и вращению свободного водила 5. Т.е. ось сателлита 6 начинает вращаться вокруг оси 001 редуктора. Перемещение сателлита 6, обеспечивающего эксцентричную посадку циклоидального диска 9 вызовет орбитальное перемещение последнего вокруг оси 001. Передаточное отношение от шестерни 4 к водилу 5 определяется, как и в обычной планетарной передаче, как i45=1+Z8/Z4. Орбитальное перемещение диска 9, зацепляющегося с неподвижным зубчатым колесом 11, преобразуется во вращение диска вокруг собственной оси вращения. Это вращение передается к тихоходному валу 3 с помощью пальцев 13, обкатывающих отверстия 14 в диске 9. Общее передаточное отношение редуктора составит i43=1-(1+Z8/Z4). Оно значительно больше, чем передаточное отношение редуктора-аналога и сравнимо с редуктором-прототипом. Сателлит 7 предварительной ступени сидит на водиле 5 и находится в зацеплении только с колесом 8 на внутренней поверхности циклоидального диска 9. Тем самым сателлит 7 обеспечивает диску 9 вторую точку опоры по его внутренней поверхности. В принципе положение диска 9 в пространстве определено и без этого сателлита за счет зацепления его внешнего циклоидального колеса 10 с зубчатым венцом 11 на корпусе 1. Однако при погрешностях в точности изготовления возможно смещение диска от теоретического расчетного положения. Для устранения этих проблем и предусмотрен опорный сателлит 7. На фиг.2 таких опорных сателлитов два, что уменьшает дисбаланс масс в предварительной ступени редуктора.Consider the operation of the device depicted in figure 1. When rotating the input high-
В рассмотренном редукторе все силовые звенья лежат в одной плоскости, устраняя тем самым возможность возникновения консольных нагрузок.In the gearbox considered, all power links lie in one plane, thereby eliminating the possibility of cantilever loads.
Однако редукторы типа CYCLO при одном циклоидальном диске имеют большой дисбаланс масс во второй ступени редуктора. Его устраняют, используя несколько последовательно установленных эксцентрично смещенных дисков, повернутых друг относительно друга на равные углы. Использование этого принципа в предлагаемой конструкции проиллюстрировано фигурами 3-6. Рассмотрим работу изображенного на этих фигурах модуля в режиме редуктора.However, CYCLO-type gearboxes with a single cycloidal disk have a large mass imbalance in the second gear stage. It is eliminated using several sequentially mounted eccentrically displaced disks, rotated relative to each other at equal angles. The use of this principle in the proposed design is illustrated by figures 3-6. Consider the operation of the module depicted in these figures in the gearbox mode.
Ведущим звеном является центральный вал 18, в качестве опорного звена выберем цилиндрический корпус 34, а ведомым тихоходным звеном будут поворотные фланцы 27. При вращении вала 18 начинает вращаться шестерня 43 предварительной планетарной ступени. Ее вращение вызывает вращение больших по размеру сателлитов 45 во всех трех рядах предварительной ступени. Так как в каждом ряду большие сателлиты 45 зацепляются с зубчатыми колесами 47 на внутренних поверхностях циклоидальных дисков 36, то сателлиты вместе с водилом 21 начинают обкатываться по этим колесам. В результате каждый циклоидальный диск совершает осциллирующее плоскопараллельное орбитальное движение. Поскольку диски повернуты друг относительно друга на равные углы, то и их орбитальное движение происходит с одинаковым смещением друг относительно друга по фазе. Такое смещение дисков на равные расстояния в разные стороны от оси редуктора уравновешивает его по массе. Зацепляясь с неподвижным колесом внутреннего зацепления, образованным роликами 41 в цилиндрическом корпусе 34, каждый циклоидальный диск 36 поворачивается вокруг собственной подвижной оси. Этот поворот передается к поворотным фланцам 27 с помощью пальцев 30 с роликами 31, обкатывающими отверстия 38 в каждом циклоидальном диске. Общее передаточное отношение редуктора определяется собственным отношением ступени CYCLO и передаточным отношением предварительной ступени по формуле, аналогичной приведенной выше i=1-(1+Z47/Z43)×Z42, где Z47 - число зубьев колеса внутреннего зацепления 47 на внутренней поверхности циклоидально диска 36, Z43 - число зубьев входной шестерни 43 предварительной ступени, а Z41 - число роликов 41 в неподвижном корпусе 34. Если рассматриваемый модуль подсоединить к внешним механизмам так, что неподвижным звеном будут поворотные фланцы 27, а выходом - цилиндрический корпус 34, то передаточное отношение модуля определится как:The driving link is the
i=(1+Z47/Z43)×Z41.i = (1 + Z 47 / Z 43 ) × Z 41 .
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131830/11A RU2506477C1 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | Planetary cycloidal reduction gear with preliminary stage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131830/11A RU2506477C1 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | Planetary cycloidal reduction gear with preliminary stage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2506477C1 true RU2506477C1 (en) | 2014-02-10 |
Family
ID=50032289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012131830/11A RU2506477C1 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | Planetary cycloidal reduction gear with preliminary stage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2506477C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2655968C1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-05-30 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Power plant planetary gearbox |
RU2659380C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-06-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Planetary gear |
RU2688407C1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-05-21 | Александр Григорьевич Шаньшеров | Epicyclic making method for smooth transition to teeth of planetary gear |
RU2714990C1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-02-21 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Planetary reduction gear |
RU2733447C1 (en) * | 2020-04-20 | 2020-10-01 | Олег Алексеевич Смирнов | Two-stage cycloidal reducer |
RU2742202C1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-02-03 | Геннадий Семенович Никонов | Planetary reduction gear with intermediate pinion |
RU2820079C1 (en) * | 2023-11-23 | 2024-05-28 | Сергей Владимирович Щелочков | Cycloidal reduction gear |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1278965A (en) * | 1916-08-24 | 1918-09-17 | Buffalo Pressed Steel Company | Silencer. |
SU584143A1 (en) * | 1973-11-16 | 1977-12-15 | Yastrebov Vladimir M | Orbital toothed gearing with plurality of gear trains |
US5123882A (en) * | 1991-10-10 | 1992-06-23 | Trogetec, Inc. | Compound planocentric cycloidal gear drives with orthogonal planet arrangements |
RU2338103C1 (en) * | 2007-07-31 | 2008-11-10 | Виктор Владимирович Становской | Eccentric cycloid reduction gear with preliminary stage |
-
2012
- 2012-07-24 RU RU2012131830/11A patent/RU2506477C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1278965A (en) * | 1916-08-24 | 1918-09-17 | Buffalo Pressed Steel Company | Silencer. |
SU584143A1 (en) * | 1973-11-16 | 1977-12-15 | Yastrebov Vladimir M | Orbital toothed gearing with plurality of gear trains |
US5123882A (en) * | 1991-10-10 | 1992-06-23 | Trogetec, Inc. | Compound planocentric cycloidal gear drives with orthogonal planet arrangements |
RU2338103C1 (en) * | 2007-07-31 | 2008-11-10 | Виктор Владимирович Становской | Eccentric cycloid reduction gear with preliminary stage |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659380C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-06-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Planetary gear |
RU2655968C1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-05-30 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Power plant planetary gearbox |
RU2688407C1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-05-21 | Александр Григорьевич Шаньшеров | Epicyclic making method for smooth transition to teeth of planetary gear |
RU2714990C1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-02-21 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Planetary reduction gear |
RU2742202C1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-02-03 | Геннадий Семенович Никонов | Planetary reduction gear with intermediate pinion |
RU2733447C1 (en) * | 2020-04-20 | 2020-10-01 | Олег Алексеевич Смирнов | Two-stage cycloidal reducer |
RU2820079C1 (en) * | 2023-11-23 | 2024-05-28 | Сергей Владимирович Щелочков | Cycloidal reduction gear |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2506477C1 (en) | Planetary cycloidal reduction gear with preliminary stage | |
US8517878B2 (en) | Planetary gear mechanism | |
KR920000037B1 (en) | Gearing machanism | |
EP2960546A1 (en) | Eccentric gearbox | |
JP2018059556A (en) | Cycloid speed reducer reduced in backlash | |
JPH07332441A (en) | Planetary gear type reduction gear | |
JP2013245801A (en) | Internal gear reducer utilizing planetary motion | |
CN109268453B (en) | Double-ring speed reducer | |
JPS5917066A (en) | Lubricative supporting device for outer pin of rotation converting mechanism | |
RU2733447C1 (en) | Two-stage cycloidal reducer | |
RU2338103C1 (en) | Eccentric cycloid reduction gear with preliminary stage | |
RU2313016C2 (en) | Eccentric planetary internal gearing | |
CN108757856B (en) | Multi-stage eccentric gear transmission speed change device | |
RU2677952C1 (en) | Planetary mechanism and planetary transmission based thereon | |
RU2313707C2 (en) | Planetary-cog reduction gear | |
RU185563U1 (en) | ELECTROMECHANICAL DRIVE | |
RU2327069C1 (en) | Planetary-lantern reduction gear | |
RU164225U1 (en) | PLANETARY CHAIN TRANSMISSION | |
RU2539438C1 (en) | Planetary gear | |
WO2021133187A1 (en) | Servomotor | |
CN111022588A (en) | Differential cycloidal gear speed change device | |
RU2820079C1 (en) | Cycloidal reduction gear | |
RU2782006C1 (en) | Planetary gear with prestage | |
RU2725323C1 (en) | Cycloidal gear reducer | |
RU23477U1 (en) | PLANETARY-CHAIN REDUCER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200725 |