зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно

Формула изобретения

1. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно в виде планетарного зубчатого механизма, состоящего из невращающегося центрального зубчатого колеса с внутренним зацеплением зубьев по его непрерывному зубчатому венцу и с длиной его зубчатого венца и количеством зубьев на нем, в два раза превышающими длину и количество зубьев непрерывного зубчатого венца, расположенного в ограниченном зубчатым венцом центрального зубчатого колеса внутреннем пространстве центрального зубчатого колеса вращающегося сателлита, зубья которого имеют зацепление с зубьями центрального зубчатого колеса в любой момент времени всегда только в одном перемещающемся по всей длине зубчатого венца центрального зубчатого колеса и дважды по всей длине зубчатого венца сателлита за один оборот сателлита месте их зубчатых венцов с помощью поддерживающего зацепление зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита звена или механизма, при этом вращательное движение передается или снимается с жестко закрепленной на сателлите и вращающейся вместе с ним полуоси, между которой и центральным зубчатым колесом образуется одинаковое при каждом обороте сателлита возвратно-поступательное движение за счет определенного расположения этой полуоси на сателлите, при котором при вращении сателлита соответствующим образом изменяется положение этой полуоси относительно центрального зубчатого колеса и при смене направления хода движения с поступательного на возвратное или наоборот расстояние от этой полуоси до места зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита достигает минимального значения, а в части хода поступательного и в части хода возвратного движения это расстояние достигает максимального значения, отличающийся тем, что поддерживающее зацепление зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита звено или механизм выполнен таким образом, что устанавливает минимально допустимое расстояние между местами своего соединения с центральным зубчатым колесом и сателлитом в каждом месте зацепления зубьев центрального зубчатого колеса с зубьями сателлита в течение оборота сателлита, не устанавливая максимально допустимое значение этого расстояния, а центральное зубчатое колесо и сателлит имеют фигурный неодинаковый профиль по их зубчатым венцам, форма которого для центрального зубчатого колеса и для сателлита, размеры центрального зубчатого колеса и сателлита, положение полуоси на сателлите, начальная фаза вращения сателлита и место начального зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита определены таким образом, что на протяжении одного или нескольких участков на зубчатом венце центрального зубчатого колеса либо по всей длине его зубчатого венца, а также на протяжении одного или нескольких участков на зубчатом венце сателлита либо по всей длине его зубчатого венца радиус кривизны профиля по зубчатому венцу без учета профиля зубьев изменяется, причем это изменение может быть только нескачкообразным, в любом месте зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита, в котором профиль центрального зубчатого колеса по его зубчатому венцу не является вогнутым внутрь ограниченного зубчатым венцом центрального зубчатого колеса его внутреннего пространства, радиус кривизны профиля сателлита по его зубчатому венцу без учета профиля зубьев не превышает радиус кривизны профиля центрального зубчатого колеса по его зубчатому венцу без учета профиля зубьев максимальное расстояние между полуосью и местом зацепления зубьев сателлита с зубьями центрального зубчатого колеса при вращении сателлита меньше половины расстояния между двумя максимально удаленными друг от друга в пространстве, противолежащими друг другу по длине зубчатого венца центрального зубчатого колеса местами его зубчатого венца, на зубчатом венце сателлита имеется не менее одного участка, в любой момент времени взаимодействия которого с зубчатым венцом центрального зубчатого колеса, происходящего при каждом обороте сателлита в части хода поступательного и в части хода возвратного движения, направление проведенной в месте зацепления зубьев сателлита с зубьями центрального зубчатого колеса касательной к профилю сателлита по его зубчатому венцу без учета профиля зубьев параллельно или близко к параллельному по отношению к направлению хода поступательного или возвратного движения в этот момент времени, а расстояние от полуоси до места зацепления зубьев сателлита с зубьями центрального зубчатого колеса максимально или близко к максимальному, и в течение времени этого взаимодействия направление этой касательной и это расстояние либо не изменяются, либо могут нескачкообразно изменяться, но в меньшей степени, чем это происходит при взаимодействии зубчатого венца центрального зубчатого колеса с любой другой, не являющейся данным участком, частью зубчатого венца сателлита такой же длины, как у данного участка.

2. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.1, отличающийся тем, что траектория возвратно-поступательного движения прямолинейная.

3. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.1, отличающийся тем, что направление возвратно-поступательного движения перпендикулярно полуоси.

4. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.1, отличающийся тем, что полуось перпендикулярна сателлиту.

5. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что сателлит имеет круговой сектор зубчатого венца, зубья которого отстоят на максимальном расстоянии от полуоси, равном величине исходящего от полуоси радиуса этого кругового сектора, а на зубчатом венце центрального зубчатого колеса имеется два равноудаленных друг от друга по длине зубчатого венца прямых, параллельных друг другу, не прилегающих друг к другу и поочередно взаимодействующих с сателлитом в течение каждого его оборота участка одинаковой длины, равной длине кругового сектора зубчатого венца сателлита, и расстояние между этими участками равно удвоенному радиусу кругового сектора сателлита, причем зубья этих участков за счет установленных соответствующим образом начальной фазы вращения сателлита и места начального зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита вступают в зацепление при вращении сателлита только с зубьями кругового сектора зубчатого венца сателлита, а соединены эти прямые участки зубчатого венца центрального зубчатого колеса в непрерывный замкнутый зубчатый венец двумя равноудаленными друг от друга по длине зубчатого венца фигурными участками зубчатого венца центрального зубчатого колеса равной длины и одинаковой формы, поочередно взаимодействующими с сателлитом при его вращении, зубья каждого из которых за счет установленных соответствующим образом начальной фазы вращения сателлита и места начального зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита вступают в зацепление при вращении сателлита только с зубьями зубчатого венца сателлита, находящимися на его фигурном участке вне его кругового сектора, во время которого за счет соответствующей формы профилей этих взаимодействующих участков зубчатых венцов сателлита и центрального зубчатого колеса происходит нескачкообразное снижение до нулевой величины расстояния от полуоси до места зацепления зубьев центрального зубчатого колеса с зубьями сателлита с последующим нескачкообразным увеличением этого расстояния, сопровождаемое в случае взаимодействия фигурного участка зубчатого венца сателлита с одним из фигурных участков зубчатого венца центрального зубчатого колеса сменой направления хода с поступательного на возвратное или в случае взаимодействия фигурного участка зубчатого венца сателлита с другим фигурным участком зубчатого венца центрального зубчатого колеса сменой направления хода с возвратного на поступательное, а полуось закреплена на краю зубчатого венца сателлита по середине длины его фигурного участка, не препятствуя зацеплению зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита в месте крепления полуоси.

6. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.1, отличающийся тем, что поддерживающее зацепление зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита звено выполнено в виде установленной в ограниченном зубчатым венцом центрального зубчатого колеса внутреннем пространстве центрального зубчатого колеса по другую сторону сателлита от крепления к нему полуоси частично или полностью сжатой пружины либо другой детали, обладающей силой упругости распрямления, соединяющей центральную часть центрального зубчатого колеса с центральной частью сателлита, не препятствуя вращению сателлита, с возможностью ее вращения вокруг мест соединений с центральным зубчатым колесом и сателлитом и направленной на увеличение расстояния между местами ее соединения и на создание устойчивого зацепления зубьев зубчатых венцов сателлита и центрального зубчатого колеса в любом месте их зацепления, достаточной для этого силой упругости ее распрямления.

7. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.1, отличающийся тем, что поддерживающий зацепление зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита механизм состоит из размещенного в центральной части ограниченного зубчатым венцом центрального зубчатого колеса внутреннего пространства центрального зубчатого колеса по другую сторону сателлита от крепления к нему полуоси ролика, свободно вращающегося, не препятствуя вращению сателлита, на проходящей через ролик, расположенной неперпендикулярно полуоси, жестко связанной с центральным зубчатым колесом одним концом и длиной, не препятствующей вращению сателлита, оси вращения ролика и взаимодействующего с роликом на протяжении всего оборота сателлита кулачка соответствующего профиля, расположенного на сателлите на стороне ролика по другую сторону от крепления к сателлиту полуоси и закрепленного на сателлите жестко или с возможностью упругого перемещения параллельно плоскости вращения сателлита в определенных пределах относительно положения своей установки за счет закрепленной между сателлитом и кулачком одной или нескольких пружин.

8. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.7, отличающийся тем, что ролик и кулачок плоские и параллельны сателлиту, а ось вращения ролика параллельна полуоси.

9. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.7, отличающийся тем, что профиль кулачка образован двумя зеркально симметричными участками.

10. Зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно по п.1, отличающийся тем, что для предотвращения вибрации полуоси при ее вращении с сателлитом полуось жестко соединена соосно с полуосью другого идентичного зубчатого преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно с противофазно установленным сателлитом в качестве предотвращающего вибрацию противовеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение - зубчатый преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно, именуемый в дальнейшем «трансформоид», относится к области машиностроения, в частности к преобразователям видов движения. Изобретение можно применять для получения возвратно-поступательного движения из вращательного и обратно в поршневых двигателях, насосах, компрессорах и других устройствах.

Известно устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (заявка России №2000102866, МПК F02B 75/32, автор Ворогушин В.А. и Шишкин П.А.), содержащее вращающееся в одном направлении зубчатое колесо или диск с цевками, находящееся в поочередном зацеплении с зубчатыми рейками подвижной рамки, которые по торцам продолжены опорными полуокружностями с большим радиусом, чем наружный радиус у зубчатого колеса, с фиксацией своих крайних положений (на период перекатывания зубчатого колеса по зубчатой рейке) при помощи закрепленного соосно с зубчатым колесом кулачка, контактирующего с расположенными по длине зубчатых реек линейными упорами, длина которых равна длине кулачка по профилю, а количество зубьев зубчатого венца рамки в два раза больше количества зубьев на зубчатом колесе.

Основным его недостатком является необходимость поперечного перемещения рамки и зубчатого колеса относительно друг друга на период смены направления хода движения, что снижает эффективность или исключает возможность преобразования возвратно-поступательного движения рамки во вращательное движение зубчатого колеса при поперечном перемещении (поскольку направление поперечного перемещения не совпадает с направлением хода возвратно-поступательного движения), а также является причиной другого недостатка - отсутствие возможности формирования линейной траектории возвратно-поступательного движения.

Наиболее близким по технической сущности является выбранный за прототип планетарный преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное (патент России №2172879, МПК F16H 37/16, автор Морозов Н.Г. и Умнов Н.В.), содержащий корпус, водило, размещенный на водиле с эксцентриситетом относительно его продольной оси вал сателлита, жестко связанный с этим валом сателлит, установленный соосно с водилом с возможностью вращения относительно него и корпуса, эпицикл и выходное звено планетарного преобразователя, жестко связанное с сателлитом и установленное с тем же эксцентриситетом относительно продольной оси вала сателлита, как и эксцентриситет этого вала относительно оси водила, при этом водило оснащено зубчатым колесом, а на корпусе размещено промежуточное зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом водила и с дополнительным зубчатым венцом на эпицикле, который образует зубчатую пару с сателлитом, и размеры зубчатых колес, эпицикла и эксцентриситет выходного звена и вала относительно водила подобраны в таком соотношении, при котором формируется необходимая траектория движения выходного звена.

Основным его недостатком является невысокая потенциальная эффективность его применения как преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное по причине несовпадения в большей части каждого оборота сателлита непрерывно изменяющегося на 360 градусов в течение этого оборота направления усилия, необходимого для передачи от выходного звена к сателлиту с дискретно изменяющимся на 180 градусов в течение этого оборота направлением возвратно-поступательного движения выходного звена.

Дополнительным недостатком является необходимость вращения эпицикла, требующая применения дополнительных деталей, что ведет к усложнению конструкции механизма и росту энергозатрат на преодоление трения этими деталями.

Сущность изобретения состоит в том, что центральное зубчатое колесо с внутренним зацеплением зубьев и имеющий в два раза короче длину профиля по зубчатому венцу и в два раза меньшее количество зубьев сателлит, в любой момент вращения которого его зубья зацепляются с зубьями центрального зубчатого колеса только в одном месте их зубчатых венцов, имеют фигурный профиль по их зубчатым венцам, не являющийся одинаковым для них, и форма профиля для центрального зубчатого колеса и для сателлита, размеры центрального зубчатого колеса и сателлита, положение на сателлите жестко связанной с сателлитом полуоси его вращения, начальная фаза вращения сателлита и место начального зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита определены таким образом, что

- как минимум, часть зубчатых венцов центрального зубчатого колеса и сателлита является участком или участками, на протяжении каждого из которых радиус кривизны профиля по зубчатому венцу (не принимая в расчет профиль зубьев) не является постоянным и нескачкообразно изменяется;

- в любом месте зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита, в котором профиль центрального зубчатого колеса по его зубчатому венцу не является вогнутым внутрь ограниченного его зубчатым венцом его внутреннего пространства, радиус кривизны профиля сателлита по его зубчатому венцу (не принимая в расчет профиль зубьев) не превышает радиус кривизны профиля центрального зубчатого колеса по его зубчатому венцу;

- максимальное расстояние между полуосью и местом зацепления зубьев сателлита с зубьями центрального зубчатого колеса при вращении сателлита меньше половины расстояния между двумя максимально удаленными друг от друга в пространстве, находящимися противоположно и равноудаленно друг от друга по длине зубчатого венца центрального зубчатого колеса местами зубчатого венца центрального зубчатого колеса;

- на зубчатом венце сателлита имеется не менее одного участка, в любой момент времени взаимодействия которого с зубчатым венцом центрального зубчатого колеса, происходящего при каждом обороте сателлита в части хода поступательного и возвратного движения, направление проведенной в месте зацепления их зубьев касательной к профилю сателлита по его зубчатому венцу (не принимая в расчет профиль его зубьев) параллельно или близко к параллельному по отношению к направлению хода поступательного или возвратного движения в этот момент времени, а расстояние от полуоси до места зацепления зубьев максимально или близко к максимальному, и в течение времени этого взаимодействия направление этой касательной и это расстояние либо не изменяются, либо могут нескачкообразно изменяться, но это изменение меньше, чем при взаимодействии зубчатого венца центрального зубчатого колеса с любой другой, не являющейся данным участком, частью зубчатого венца сателлита такой же длины, как у данного участка.

Поддерживающее зацепление зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита фигурной формы звено или механизм выполнено таким образом, что устанавливает и ограничивает минимально допустимое расстояние между местами своего соединения с центральным зубчатым колесом и сателлитом в каждом месте зацепления зубьев центрального зубчатого колеса с зубьями сателлита в течение оборота сателлита, не устанавливая максимально допустимое значение этого расстояния (которое автоматически ограничивается взаимодействием зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита в месте их зацепления).

При этом траектория возвратно-поступательного движения центрального зубчатого колеса относительно полуоси может быть прямолинейная, направление этого движения может быть перпендикулярно полуоси, а полуось может быть перпендикулярна сателлиту.

Для повышения эффективности работы трансформоида, особенно в качестве преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное, необходимо максимизировать передачу силового усилия между центральным зубчатым колесом и сателлитом на участках зубчатых венцов центрального зубчатого колеса и сателлита, при зацеплении зубьев в которых происходит ход поступательного или возвратного движения.

Для этого форма этих участков должна быть такова, чтобы на протяжении всей их длины направление проведенной в каждом месте зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита касательной к профилю сателлита (не принимая в расчет профиль его зубьев) совпадало бы с направлением возвратно-поступательного движения.

Такой формой соответствующих участков обладают сателлит, имеющий круговой сектор зубчатого венца, все зубья которого отстоят на максимальном расстоянии от полуоси (это расстояние является исходящим от полуоси радиусом этого кругового сектора), и центральное зубчатое колесо, зубчатый венец которого имеет два прямых, параллельных друг другу, не прилегающих друг к другу и не соприкасающихся друг с другом, поочередно взаимодействующих с сателлитом участка одинаковой длины, равной длине зубчатого венца кругового сектора сателлита, которые находятся друг напротив друга на расстоянии, равном удвоенному радиусу кругового сектора сателлита, причем зубья этих прямых участков центрального зубчатого колеса вступают в зацепление при вращении сателлита только с зубьями его кругового сектора за счет установленной соответствующей начальной фазы вращения сателлита и установленного соответствующего начального места зацепления зубьев на зубчатых венцах центрального зубчатого колеса и сателлита, а соединены эти прямые участки в замкнутый непрерывный зубчатый венец центрального зубчатого колеса двумя фигурными участками зубчатого венца центрального зубчатого колеса равной длины, одинаковой формы, поочередно взаимодействующими с сателлитом, зубья каждого из которых вследствие установленных соответствующей начальной фазы вращения сателлита и полуоси и соответствующего начального места зацепления зубьев на зубчатых венцах центрального зубчатого колеса и сателлита при вращении сателлита вступают в зацепление только с зубьями сателлита, находящимися вне его кругового сектора, в течение времени которого за счет соответствующей формы профилей этих фигурных участков и соответствующей формы профиля сателлита за пределами его кругового сектора происходит плавное снижение до минимальной величины, равной нулю, расстояния от полуоси до места зацепления зубьев с последующим плавным увеличением этого расстояния, сопровождаемое сменой направления движения центрального зубчатого колеса относительно полуоси с поступательного на возвратное при взаимодействии зубчатого венца сектора сателлита, не являющегося круговым, с одним из фигурных участков зубчатого венца центрального зубчатого колеса или с возвратного на поступательное - при взаимодействии зубчатого венца сектора сателлита, не являющегося круговым, с другим фигурным участком зубчатого венца центрального зубчатого колеса. Для обеспечения линейности траектории хода возвратно-поступательного движения при таких формах профилей центрального зубчатого колеса и сателлита по их зубчатым венцам полуось закреплена на краю зубчатого венца сателлита по середине длины его фигурного участка, не препятствуя зацеплению зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита в месте ее крепления.

Поддерживающее зацепление зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита звено может быть выполнено в виде установленной в ограниченном зубчатым венцом центрального зубчатого колеса внутреннем пространстве центрального зубчатого колеса по другую сторону сателлита от крепления к нему полуоси частично или полностью сжатой пружины либо другой детали, обладающей силой упругости распрямления, соединяющей центральную часть центрального зубчатого колеса с центральной частью сателлита не препятствуя вращению сателлита, с возможностью ее вращения вокруг мест соединений с центральным зубчатым колесом и сателлитом и направленной на увеличение расстояния между местами ее соединения и на создание устойчивого зацепления зубьев зубчатых венцов сателлита и центрального зубчатого колеса в любом месте их зацепления, достаточной силой упругости ее распрямления. А поддерживающий зацепление зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита механизм может состоять из размещенного в центральной части ограниченного зубчатым венцом центрального зубчатого колеса внутреннего пространства центрального зубчатого колеса по другую сторону сателлита от крепления к нему полуоси ролика, свободно вращающегося, не препятствуя вращению сателлита на проходящей через ролик, расположенной не перпендикулярно полуоси, жестко связанной с центральным зубчатым колесом одним концом, и длиной, не препятствующей вращению сателлита, оси вращения ролика, и взаимодействующего с роликом на протяжении всего оборота сателлита кулачка соответствующего профиля, расположенного на сателлите на стороне ролика по другую сторону от крепления к сателлиту полуоси и закрепленного на сателлите жестко, либо с возможностью упругого перемещения параллельно плоскости вращения сателлита в определенных пределах относительно положения своей установки за счет закрепленной между сателлитом и кулачком одной или нескольких пружин. При этом ролик и кулачок могут быть плоскими и параллельными сателлиту, а ось вращения ролика - параллельной полуоси, профиль кулачка может быть образован двумя зеркально симметричными участками.

Для предотвращения вибрации полуоси при ее вращении с сателлитом полуось может быть жестко соединена соосно с полуосью другого, идентичного зубчатого преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно с противофазно установленным сателлитом в качестве предотвращающего вибрацию противовеса.

Изобретение решает задачу преобразования с высоким коэффициентом полезного действия возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот, упрощения конструкции и уменьшения количества деталей механизма по сравнению с выбранным прототипом, а также расширения арсенала технических средств, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное и наоборот.

Техническим результатом будет являться возможность высокоэффективного преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот, простота конструкции, а также реализация задачи расширения арсенала технических средств, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное и обратно.

Изобретение поясняется чертежами, где:

фиг.1 - фронтальный вид трансформоида с наличием прямых участков зубчатого венца центрального зубчатого колеса и кругового сектора зубчатого венца на сателлите;

фиг.2 - осевой вид трансформоида с наличием прямых участков зубчатого венца центрального зубчатого колеса и кругового сектора зубчатого венца на сателлите;

фиг.3 - задание системы координат на одном из фигурных участков сателлита для уравнения профиля его зубчатого венца;

фиг.4 - задание системы координат на центральном зубчатом колесе для уравнения профиля кулачка;

фиг.5 - задание системы координат на фигурном участке центрального зубчатого колеса для уравнения профиля его зубчатого венца;

фиг.6 - задание системы координат на кулачке для уравнения его профиля.

Представленный на фиг.1 и 2 трансформоид состоит из центрального зубчатого колеса 1 с внутренним зацеплением зубьев с фигурным профилем зубчатого венца, имеющего зубчатое зацепление с сателлитом 2 с другим фигурным профилем зубчатого венца, на одной стороне которого на краю жестко закреплена полуось его вращения 3, а на другой стороне сателлита 2 жестко закреплен параллельно ему плоский кулачок 4, центр которого 5 смещен относительно полуоси 3 и находится на представленном на фиг.3 радиусе 6 кругового сектора 7 сателлита 2, проведенном от полуоси 3 до точки на середине длины зубчатого венца кругового сектора 7 сателлита 2. Кулачок 4 взаимодействует с круглым плоским роликом 8, свободно вращающимся вокруг проходящей через его центр, параллельной полуоси 3, находящейся в центре центрального зубчатого колеса 1, оси вращения 9, жестко закрепленной на держателе 10, который жестко закреплен на центральном зубчатом колесе 1. Круговой сектор 7 зубчатого венца сателлита 2 замыкается в его зубчатый венец двумя его фигурными участками 11 зубчатого венца одинаковой длины, зеркально симметричными по форме относительно прямой, на которой расположен радиус 6, а центральное зубчатое колесо 1 имеет два прямых, параллельных друг другу и равных по длине участка 12 зубчатого венца, соединяющихся между собой двумя фигурными участками 13 зубчатого венца также одинаковой длины и зеркально симметричными по форме относительно оси ОХ, в системе координат, приведенной на фиг.4.

Ширина кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2 составляет 90 градусов.

Длина каждого прямого участка 12 зубчатого венца центрального зубчатого колеса 1 равна R/2, а расстояние между ними равно 2R, где R - радиус кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2.

Уравнение, описывающее форму профиля каждого из фигурных участков 13 зубчатого венца центрального зубчатого колеса 1 путем установления зависимости декартовых координат согласно представленному на фиг.5 задании координатных осей имеет следующий вид:

при -R x R

где:

R - радиус 6 кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2;

x и у(x) - соответствующие друг другу координаты на представленной на фиг.5 системе координат каждого из фигурных участков 13 зубчатого венца центрального зубчатого колеса 1 (с учетом зеркальной симметричности участков относительно представленной на фиг.4 оси ОХ).

Форма профиля каждого из фигурных участков 11 зубчатого венца сателлита 2 определена следующей зависимостью исходящего от полуоси 3 полярного радиуса от полярного угла, отсчитываемого от оси ОХ, проходящей через точку соединения фигурного участка 11 с круговым сектором 7 сателлита 2, в заданной полярной системе координат, приведенной на фиг.3:

r=Rcos2 при 0 /4,

где:

r - полярный радиус;

R - радиус 6 кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2;

- полярный угол.

Формы профилей зубчатых венцов центрального зубчатого колеса 1 и сателлита 2 в сочетании с установкой начальной фазы вращения сателлита 2 и начального места зацепления зубьев центрального зубчатого колеса 1 и сателлита 2, при которых зубья на всех границах прямых и фигурных участков зубчатого венца центрального зубчатого колеса 1 зацепляются с зубьями на границах кругового сектора и фигурных участков зубчатого венца сателлита 2, обеспечивают прямолинейную траекторию 14 возвратно-поступательного движения центрального зубчатого колеса 1 относительно полуоси 3.

Радиус ролика 8, при котором размеры кулачка 4 позволяют последнему находиться в пределах периметра профиля сателлита 2, определен следующим образом:

r_m =0,3R,

где:

r_m - радиус ролика 8;

R - радиус 6 кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2.

Центр 5 кулачка 4, задаваемый в качестве начала приведенной на фиг.6 декартовой системы координат, расположен от полуоси 3 на расстоянии:

где:

r_с - расстояние от полуоси 3 до являющегося началом координат на фиг.6 центра 5 кулачка 4;

R - радиус 6 кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2.

Профиль кулачка 4, определяемый с учетом радиуса ролика 8, состоит из двух зеркально симметричных относительно оси ОХ в представленной на фиг. 6 декартовой системе координат участков и каждому значению координаты x_К1 профиля кулачка 4 соответствуют два равных по абсолютному значению, но противоположных по знаку значения координаты у _К1, положительное значение которой получается из ее отрицательного значения путем изменения ее знака, а параметрические уравнения для вычисления значений соответствующих друг другу координат x_К1 и у_К1 с учетом радиуса ролика 8 для отрицательных значений у _К1 следующие:

где:

x_К1 и у _К1 - координаты профиля кулачка 4 с учетом радиуса ролика 8 в представленной на фиг.6 декартовой системе координат для отрицательных значений у_К1;

x _К и y_K - соответствующие друг другу, находящиеся в функциональной зависимости друг от друга декартовы координаты профиля кулачка 4 без учета радиуса ролика 8;

r_m - радиус ролика 8;

y _K'(x_K) - производная функции координаты y_K от x_K кулачка 4 без учета радиуса ролика 8.

При этом декартовы координаты профиля кулачка 4 без учета радиуса ролика 8 определяются следующими параметрическими уравнениями:

при 0 /2

где:

- угол поворота сателлита 2 и полуоси 3 при их вращении в направлении по часовой стрелке, нулевое значение которого соответствует фазе их вращения, при котором центр 5 кулачка 4 находится на оси ОХ заданной на фиг.4 системы координат;

x _K и y_K - декартовы координаты профиля кулачка 4 без учета радиуса ролика 8;

у ₀ - координата по оси OY места зацепления зубьев центрального зубчатого колеса 1 и сателлита 2 в приведенной на фиг.4 системе координат, начало которой соответствует геометрическому центру центрального зубчатого колеса 1 и закрепленной на нем оси вращения ролика 8;

r_c - расстояние от полуоси 3 до являющегося началом координат на фиг.6 центра 5 кулачка 4.

В свою очередь, зависимость координаты y ₀ от угла поворота сателлита 2 и полуоси 3 при их вращении в приведенной на фиг.4 системе координат неоднозначна для разных диапазонов изменения этого угла и записывается двумя соответствующими этим диапазонам уравнениями:

при 0 /4: у₀=R

при /4< /2:

где:

- угол поворота сателлита 2 и полуоси 3 при их вращении в направлении по часовой стрелке, нулевое значение которого соответствует фазе их вращения, при котором центр 5 кулачка 4 находится на оси ОХ заданной на фиг.4 системы координат;

у ₀ - координата по оси OY места зацепления зубьев центрального зубчатого колеса 1 и сателлита 2 в приведенной на фиг.4 системе координат;

R - радиус 6 кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2.

Производная функции зависимости координаты y_K от х_K кулачка 4 без учета радиуса ролика 8 также вычисляется двумя следующими уравнениями, каждое из которых соответствует определенному диапазону изменения угла поворота сателлита 2 и полуоси 3:

при 0 /4:

при /4< /2:

где:

- угол поворота сателлита 2 и полуоси 3 при их вращении в направлении по часовой стрелке, нулевое значение которого соответствует фазе их вращения, при котором центр 5 кулачка 4 находится на оси ОХ заданной на фиг.4 системы координат;

y _K'(х_K) - производная функции зависимости координаты y_K от x _K кулачка 4 без учета радиуса ролика 8.

Длина хода возвратно-поступательного движения центрального зубчатого колеса 1 относительно полуоси 3 определяется по формуле:

L=4r _с,

где:

L - длина хода возвратно-поступательного движения центрального зубчатого колеса 1 относительно полуоси 3;

r_с - расстояние от полуоси 3 до являющегося началом координат на фиг.6 центра 5 кулачка 4;

R - радиус 6 кругового сектора 7 зубчатого венца сателлита 2.

Для более мягкого режима работы механизма поддержания зацепления зубьев центрального зубчатого колеса 1 и сателлита 2 возможно крепление кулачка 4 к сателлиту 2 с возможностью упругого перемещения вдоль плоскости сателлита 2 в небольших пределах, подпружинивая кулачок 4 к сателлиту 2 одной или несколькими пружинами, возвращающими кулачок 4 в положение своей установки.

Вместо кулачка 4 и ролика 8 поддержание зацепления зубьев центрального зубчатого колеса и сателлита может обеспечиваться одной сжатой пружиной, одной стороной соединенной с сателлитом 2 в месте 5 с возможностью ее вращения вокруг этого соединения, а другой стороной соединенной с осью 9, также с возможностью вращения пружины вокруг этого соединения.

Фиксация положения полуоси 3, а вместе с ней сателлита 2 и кулачка 4 в продольном относительно полуоси 3 направлении при возвратно-поступательном движении центрального зубчатого колеса 1 может быть осуществлена стойкой или внешним объектом, с которым взаимодействует полуось 3. При необходимости центральное зубчатое колесо 1 имеет направляющие своего возвратно-поступательного движения, не препятствующие ее ходу в направлении этого движения с возможностью ограничения длины этого хода длиной траектории возвратно-поступательного движения.

Изобретение работает следующим образом. При преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное центральное зубчатое колесо 1 крепят к внешнему объекту, совершающему возвратно-поступательное движение, таким образом, что направления, траектории и длины ходов такого движения этого объекта и центрального зубчатого колеса 1 совпадали бы, а вращательное движение снимают с полуоси 3.

При преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное от внешнего вращающегося объекта вращательное движение передают полуоси 3, а центральное зубчатое колесо 1 крепят к другому внешнему объекту, которому необходимо придать возвратно-поступательное движение с такими направлением, траекторией и длиной хода такого движения, которыми обладает центральное зубчатое колесо 1.