RU2244181C2

RU2244181C2 - Planet gear

Info

Publication number: RU2244181C2
Application number: RU2002128490/11A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Олегович Тетерюков (BY); Дмитрий Олегович Тетерюков; Елена Ивановна Мардосевич (BY); Елена Ивановна Мардосевич; Владимир Леонидович Басинюк (BY); Владимир Леонидович Басинюк
Original assignee: Институт надежности машин Национальной Академии Наук Беларуси
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2005-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: planet gear has input shaft with eccentric , race, and satellites.

EFFECT: improved design.

2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в электромеханических приводах повышенной кинематической точности и реверсивных передачах для преобразования вращательного движения, например в системах позиционирования; в станочном оборудовании; в качестве редуктора для привода исполнительного органа робота.The invention relates to mechanical engineering and can be used in electromechanical drives of high kinematic accuracy and reverse gears for converting rotational motion, for example, in positioning systems; in machine tools; as a gearbox for driving the executive body of the robot.

Известна планетарная передача для преобразования вращательного движения (см. пат. GB №1516959 F 16 H 1/32, опубл. 1978 г.). Редуктор содержит вал с двойным эксцентриком, части которого смещены между собой на 180°, сателлиты, имеющие профиль, выполненный в форме эквидистанты укороченной эпициклоиды, солнечное колесо с внутренним венцом, находящееся в зацеплении с сателлитами, выходной вал, кинематически связанный с сателлитами с помощью приспособления, передающего только составляющую свободного вращения. Для того чтобы увеличить количество одновременно зацепляющихся цевок, уменьшить люфт передачи и устранить удар, возникающий при зацеплении вершины зуба сателлита с цевкой, профиль сателлитов корригирован. Недостатком данной передачи является наличие люфта, что недопустимо в случае использования данного типа редуктора в реверсивных прецессионных системах.Known planetary gear for converting rotational motion (see US Pat. GB No. 1516959 F 16 H 1/32, publ. 1978). The gearbox contains a shaft with a double eccentric, the parts of which are 180 ° offset, satellites having a profile made in the form of an equidistant shortened epicycloid, a sun wheel with an inner ring meshed with satellites, and an output shaft kinematically connected to the satellites using a device transmitting only the free rotation component. In order to increase the number of simultaneously engaged tsevok, to reduce the backlash of the transmission and eliminate the shock that occurs when the top of the satellite tooth mesh with the tack, the satellite profile is corrected. The disadvantage of this transmission is the presence of play, which is unacceptable in the case of using this type of gear in reversible precession systems.

Известен циклоидальный редуктор (см. ас. SU №1778415 A1 F 16 H 1/32, опубл. 1992 г.), содержащий поворотные обоймы, размещенные в них с возможностью вращения цевки, и эксцентрик с сателлитами. Каждая обойма состоит из двух колец из металла и упругого материала. Данная конструкция предназначена для обеспечения беззазорного зацепления циклоидальных колес и солнечного колеса. Недостатком данной конструкции является сложность изготовления, низкая кинематическая точность, наличие упругих элементов (пружина, упругое кольцо, эластичное кольцо), к которым приложено значительное усилие со стороны сателлита, что при длительной работе приводит к уменьшению их жесткости и соответственно к изменению технических характеристик передачи.Known cycloidal gear (see ac. SU No. 1778415 A1 F 16 H 1/32, publ. 1992), containing rotary cages, placed in them with the possibility of rotation of the pin, and an eccentric with satellites. Each clip consists of two rings of metal and elastic material. This design is designed to provide clearance-free engagement of cycloidal wheels and the sun wheel. The disadvantage of this design is the complexity of manufacturing, low kinematic accuracy, the presence of elastic elements (spring, elastic ring, elastic ring), to which a significant effort is applied from the side of the satellite, which during long-term operation leads to a decrease in their rigidity and, accordingly, to a change in the technical characteristics of the transmission.

Известен редуктор (см. ас. SU №1772503 F 16 H 1/32, опубл. 1992 г.), который содержит цилиндрический корпус, обойму с цевками, сателлиты, имеющие профиль в виде эквидистанты укороченной эпициклоиды, установленные на секционном эксцентрике, выполняющем роль водила, посредством роликов. Сателлиты выполнены с канавкой по форме цевок, а цевки представляют собой шарики или бочкообразные ролики. Данная конструкция предназначена для повышения кинематической точности передачи. Недостатком данной конструкции является сложность образования канавки сферической формы на сателлитах и возникновение люфта при износе поверхностей контактирующих пар.A known gearbox (see ac. SU No. 1772503 F 16 H 1/32, publ. 1992), which contains a cylindrical body, a yoke clip, satellites having a profile in the form of an equidistant of a shortened epicycloid mounted on a section eccentric that plays the role of drove through the rollers. The satellites are made with a groove in the shape of a pin, and the pin is a ball or barrel-shaped rollers. This design is designed to increase the kinematic accuracy of transmission. The disadvantage of this design is the difficulty of forming a spherical groove on the satellites and the occurrence of play during wear of the surfaces of the contacting pairs.

Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является планетарный редуктор с внутренним зацеплением (см. патент US 5145468 А, 08.09.1992 г.), содержащий входной вал с секционным эксцентриком; сателлиты, взаимодействующие с последним через ролики; солнечное колесо, выполненное в виде обоймы с цевками, установленными с возможностью вращения вокруг своих осей на окружности, концентричной входному валу, и выполненными в виде усеченных конусов, зацепляющихся с сателлитами, имеющими профиль, ответный профилю цевок, которые установлены с возможностью перемещения навстречу сателлитам в осевом направлении, и средство для передачи составляющей свободного вращения сателлитов на выходной вал через пальцы.Of the known closest in technical essence to the proposed is a planetary gear with internal gearing (see patent US 5145468 A, 09/08/1992), containing the input shaft with a sectional clown; satellites interacting with the latter via rollers; the sun wheel, made in the form of a cage with pins, mounted with the possibility of rotation around their axes on a circle concentric to the input shaft, and made in the form of truncated cones, meshing with satellites having a profile corresponding to the profile of the pins, which are mounted with the possibility of moving towards the satellites in axial direction, and means for transmitting the component of free rotation of the satellites to the output shaft through the fingers.

Использование данного технического решения позволяет уменьшить свободный ход в редукторе, однако не может его устранить, поскольку в нем должны быть оставлены зазоры, позволяющие исключить заклинивание передачи из-за неизбежных погрешностей шага зацепления и теплового расширения элементов системы. Кроме того, погрешности шага зацепления приводят к неравномерному распределению нагрузки между цевками, снижающему нагрузочную способность передачи.Using this technical solution allows you to reduce the free play in the gearbox, but cannot eliminate it, since gaps should be left in it to eliminate jamming of the transmission due to inevitable errors in the pitch of the gearing and thermal expansion of the elements of the system. In addition, errors in the pitch of the engagement lead to an uneven distribution of the load between the sprockets, which reduces the load capacity of the transmission.

Задачей изобретения является получение беззазорного зацепления при высокой кинематической точности и увеличение нагрузочной способности редуктора.The objective of the invention is to obtain a clearance-free gearing with high kinematic accuracy and an increase in the load capacity of the gearbox.

Для решения поставленной задачи в планетарном редукторе с внутренним зацеплением, содержащем входной вал с секционным эксцентриком; сателлиты, взаимодействующие с последним через ролики; солнечное колесо, выполненное в виде обоймы с цевками, установленными с возможностью вращения вокруг своих осей на окружности, концентричной входному валу, и выполненными в виде усеченных конусов, зацепляющихся с сателлитами, имеющими профиль, ответный профилю цевок, которые установлены с возможностью перемещения навстречу сателлитам в осевом направлении, и средство для передачи составляющей свободного вращения сателлитов на выходной вал через пальцы, цевки подпружинены относительно внутреннего торца обоймы или относительно друг друга со стороны большего основания усеченного конуса цевки.To solve the problem in a planetary gearbox with internal gearing containing an input shaft with a sectional clown; satellites interacting with the latter via rollers; the sun wheel, made in the form of a cage with pins, mounted with the possibility of rotation around their axes on a circle concentric to the input shaft, and made in the form of truncated cones, meshing with satellites having a profile corresponding to the profile of the pins, which are mounted with the possibility of moving towards the satellites in axial direction, and means for transmitting the component of free rotation of the satellites to the output shaft through the fingers, the lugs are spring-loaded relative to the inner end of the clip or relative to each other ha from the larger base of the truncated cone of the tarsus.

Угол конусности цевок α выбирают из соотношения:The taper angle of the tarsel α is selected from the ratio:

где В - ширина сателлита;where B is the width of the satellite;

D - максимальный диаметр вершин зубьев сателлитов.D is the maximum diameter of the tops of the teeth of the satellites.

Целесообразно, чтобы цевки были выполнены разъемными из двух частей, обращенных друг к другу одноименными основаниями, и подпружинены друг относительно друга со стороны больших оснований.It is advisable that the lugs were made detachable from two parts facing each other with the same bases, and spring-loaded relative to each other from the large bases.

Упругие элементы позволяют создать сопряжение рабочих профилей цевки и сателлита с натягом, что, с одной стороны, не приведет к заклиниванию передачи, а с другой обеспечит, возможность исключения люфта при износе поверхностей зацепляющихся высших пар, таким образом достигается самоустанавливающееся сопряжение контактирующих профилей.Elastic elements allow you to create a pair of working profiles of the forearm and satellite with an interference fit, which, on the one hand, will not lead to jamming of the gear, and on the other hand, will provide the possibility of eliminating play when the surfaces of the engaging higher pairs are worn, thus achieving a self-aligning coupling of the contacting profiles.

Суммарная жесткость системы при регулировке положения цевок для устранения люфта не изменяется (не используются упругие элементы в узлах передачи крутящего момента), следовательно, повышается кинематическая точность передачи.The total rigidity of the system when adjusting the position of the spindles to eliminate backlash does not change (elastic elements are not used in the torque transmission nodes), therefore, the kinematic accuracy of the transmission increases.

Нагрузочная способность редуктора возрастает, так как при совпадении профилей цевок и сателлитов увеличивается количество одновременно находящихся в зацеплении пар цевка - зуб сателлита.The load capacity of the gearbox increases, since with the coincidence of the profiles of the sprockets and satellites, the number of simultaneously spaced gear sprocket-tooth pairs increases.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведен поперечный разрез передачи по варианту 1.Figure 1 shows a cross section of a transmission according to option 1.

На фиг.2 - сечение А-А фиг.1.Figure 2 is a section aa of figure 1.

На фиг.3 - сечение В-В фиг.1.Figure 3 - section bb In figure 1.

На фиг.4 - возможные варианты регулирования осевого положения цевок и упругих элементов для различных исполнений сопряжения цевок и сателлитов.Figure 4 - possible options for adjusting the axial position of the tsevok and elastic elements for various versions of the pairing of the tsavok and satellites.

На фиг.5 - поперечный разрез редуктора с дополнительными секционным эксцентриком.Figure 5 is a transverse section of the gearbox with additional sectional eccentric.

На фиг.6 - сечение А-А фиг.5.In Fig.6 is a section aa of Fig.5.

На фиг.7 - сечение В-В фиг.5.In Fig.7 is a section bb In Fig.5.

На фиг.8 представлены схемы определения перемещения цевки в осевом направлении, необходимого для совпадения профилей цевок и сателлита.On Fig presents a diagram of determining the movement of the forearm in the axial direction, necessary for the coincidence of the profiles of the forearm and satellite.

Передача (фиг.1) содержит входной вал 1, который установлен в корпусе 2 и в выходном валу 3 посредством подшипников 4 и 5. На входном валу 1 на шпонке 6 посажен секционный эксцентрик 7, число секций которого равно числу N используемых в редукторе сателлитов 8, 9, причем секции эксцентрика сдвинуты относительно друг друга на угол 2π/N. Сателлиты 8, 9, профили 10, 11 которых (фиг.2, фиг.3) имеют форму эквидистанты укороченной эпициклоиды в поперечном сечении, установлены на секционном эксцентрике 7 посредством роликов 12. Сателлиты 8, 9 находятся во внутреннем зацеплении с цевками 13, выполненными в форме усеченного конуса и расположенными по окружности в обойме 14, причем цевки 13 при зацеплении с зубьями сателлитов 8, 9 вращаются на осях 15. В продольном сечении сателлиты 8, 9 имеют форму, ответную форме цевок 13. Устройство 16 для регулировки положения цевок 13 в осевом направлении (фиг.4) состоит из гаек 17, 18 с микрометрической резьбой. Упругие элементы 19 служат для создания сопряжения с натягом цевок 13 и сателлитов 8, 9. Сателлиты 8, 9 имеют отверстия 20, центры которых расположены на окружности, концентричной с соответствующими осями секций эксцентрика 7. Средство для передачи на выходной вал 3 составляющей свободного вращения сателлитов 8, 9 содержит пальцы 21, центры которых расположены на окружности, концентричной оси входного вала 1, и проходящие сквозь отверстия 20 сателлитов 8, 9, игольчатые подшипники 22 и опорное кольцо 23. При обкатывании поверхностей отверстий 20 по пальцам 21 последние имеют возможность вращаться вокруг собственной оси благодаря игольчатым подшипникам 22. Опорное кольцо 23 предназначено для обеспечения равномерной нагрузки пальцев 21. Выходной вал 3 установлен в корпусе 24 посредством шарикоподшипников 25 и 26. Манжеты 27, 28 предназначены для предотвращения утечки смазки и проникновения пыли. Корпус 2, обойма 14 и корпус 24 стянуты с помощью болтов 29.The transmission (Fig. 1) contains an input shaft 1, which is installed in the housing 2 and in the output shaft 3 by means of bearings 4 and 5. On the input shaft 1, a section eccentric 7 is mounted on the key 6, the number of sections of which is equal to the number N of the satellites 8 used in the gearbox , 9, and the sections of the eccentric are shifted relative to each other by an angle of 2π / N. Satellites 8, 9, profiles 10, 11 of which (FIG. 2, FIG. 3) are in the form of an equidistant of a shortened epicycloid in cross section, are mounted on a sectional eccentric 7 by means of rollers 12. The satellites 8, 9 are in internal engagement with the hand rods 13 made in the form of a truncated cone and located around the circumference in the cage 14, and the pin 13 when engaged with the teeth of the satellites 8, 9 rotate on the axes 15. In the longitudinal section of the satellite 8, 9 have a shape that is responsive to the shape of the pin 13. Device 16 for adjusting the position of the pin 13 in the axial direction (figure 4) with worth of the nuts 17, 18 with a micrometer screw. The elastic elements 19 are used to create interference with the interference of the yokes 13 and satellites 8, 9. The satellites 8, 9 have holes 20, the centers of which are located on a circle concentric with the corresponding axes of the sections of the eccentric 7. A means for transmitting the component of free rotation of the satellites to the output shaft 3 8, 9 contains fingers 21, the centers of which are located on the circumference of the concentric axis of the input shaft 1, and passing through the holes 20 of the satellites 8, 9, needle bearings 22 and the support ring 23. When rolling the surfaces of the holes 20 by finger m 21 the latter have the ability to rotate around its own axis due to the needle bearings 22. The support ring 23 is designed to ensure a uniform load of the fingers 21. The output shaft 3 is installed in the housing 24 by ball bearings 25 and 26. Cuffs 27, 28 are designed to prevent grease leakage and dust penetration . The housing 2, the cage 14 and the housing 24 are pulled together by means of bolts 29.

Планетарный редуктор, показанный на фиг.5, отличается от показанного на фиг.1 тем, что он снабжен дополнительными секционными эксцентриками 30, 31, причем все эксцентрики 7, 30, 31 установлены на валах 32, расположенных на окружности, концентричной входному валу 1, и связаны с последним через зубчатую передачу 33. Опорное кольцо 23 и выходной вал 3 стянуты винтами 34 и установлены в корпусе 2 с помощью подшипников 35, 36.The planetary gearbox shown in FIG. 5 differs from that shown in FIG. 1 in that it is equipped with additional sectional eccentrics 30, 31, with all the eccentrics 7, 30, 31 mounted on shafts 32 located on a circle concentric with the input shaft 1, and connected with the latter through a gear 33. The support ring 23 and the output shaft 3 are tightened with screws 34 and installed in the housing 2 using bearings 35, 36.

Передача работает следующим образом. При повороте входного вала 1 на эксцентрике 7, выполняющем роль водила, возникает усилие, которое стремится повернуть сателлиты 8 и 9 в сторону, совпадающую с направлением вращения входного вала 1, но поскольку зубья сателлитов 8, 9 опираются на цевки 13, сателлиты 8 и 9 начинают вращаться в противоположную сторону, обкатываясь по эксцентрику 7 с помощью роликов 12. Сателлиты 8 и 9 совершают сложное плоское движение по отношению к оси входного вала 1. Для преобразования сложного плоского движения сателлитов 8 и 9 в концентрическое движение выходного вала 3 используется устройство для передачи составляющей свободного вращения сателлитов, состоящее из пальцев 21 и опорного кольца 23. Пальцы 21 установлены в опорном кольце 23 и выходном валу на игольчатых подшипниках 22. Причем при скольжении поверхности отверстий сателлитов 8 и 9 по пальцам 21 последние будет вращаться вокруг собственных осей благодаря подшипникам качения 22.The transfer works as follows. When the input shaft 1 is turned on the eccentric 7, which acts as a carrier, a force arises that tends to rotate the satellites 8 and 9 in a direction that coincides with the direction of rotation of the input shaft 1, but since the teeth of the satellites 8, 9 are supported by the pin 13, satellites 8 and 9 begin to rotate in the opposite direction, running around the eccentric 7 using the rollers 12. Satellites 8 and 9 make a complex plane motion with respect to the axis of the input shaft 1. To convert the complex plane motion of the satellites 8 and 9 into a concentric motion of the output Ala 3, a device is used to transfer the component of free rotation of the satellites, consisting of fingers 21 and the support ring 23. The fingers 21 are installed in the support ring 23 and the output shaft on needle bearings 22. Moreover, when the surface of the holes of the satellites 8 and 9 slip on the fingers 21, the latter will rotate around their own axles thanks to rolling bearings 22.

Отличие работы редуктора, выполненного в соответствии с фиг.5, состоит в том, что вращение входного вала 1 передается на эксцентрики 7, 30, 31 (фиг.6, фиг.7) через зубчатый редуктор 33 (фиг.5).The difference between the operation of the gearbox, made in accordance with figure 5, is that the rotation of the input shaft 1 is transmitted to the cam 7, 30, 31 (Fig.6, Fig.7) through a gear reducer 33 (Fig.5).

Закручиванием гаек 17 и 18 (фиг.4) цевки 13 перемещаются навстречу сателлитам 8 и 9 в осевом направлении. Зная допуски на изготовление сателлитов 8, 9 и цевок 13, можно определить положение 13’ цевки (фиг.8) после регулировки, и соответственно перемещение, которое требуется сообщить цевкам 13 для совпадения их профилей с профилем сателлитов 8, 9.By tightening the nuts 17 and 18 (FIG. 4), the lugs 13 move towards the satellites 8 and 9 in the axial direction. Knowing the tolerances for the manufacture of satellites 8, 9 and yokes 13, it is possible to determine the position 13 ’of the yaw (Fig. 8) after adjustment, and, accordingly, the movement that needs to be informed to the yokes 13 to match their profiles with the profile of the satellites 8, 9.

Предложенное изобретение позволит устранить люфт в передаче, повысить кинематическую точность и увеличить нагрузочную способность редуктора.The proposed invention will eliminate the backlash in the transmission, increase kinematic accuracy and increase the load capacity of the gearbox.

Claims

1. A planetary gearbox with internal gearing, comprising an input shaft with a sectional eccentric, satellites interacting with the latter via rollers, a sun wheel made in the form of a cage with spindles mounted for rotation around their axes on a circle concentric to the input shaft, and made in in the form of truncated cones, meshing with satellites having a profile that is reciprocal to the profile of the lugs, which are mounted with the ability to move towards the satellites in the axial direction, and means for transmitting ulation satellites free rotation on the output shaft through the fingers, characterized in that the bobbin biased relative to the inner end of the cage or relative to each other by the larger base of the truncated cone bobbin.

2. The planetary gearbox according to claim 1, characterized in that the taper angle α of the spindles is selected from the ratio:

where B is the width of the satellite;

D is the maximum diameter of the tops of the teeth of the satellites.

3. The planetary gearbox according to claim 1, characterized in that the sprockets are made detachable from two parts facing each other with the same bases and are spring-loaded relative to each other from the side of large bases.