Продолжение эволюции. Механизмы Становского

Кому: Stanovskoy Victor
Дата: Sat, 27 Jun 2009 12:13:34 +0400

Тема: ПРОДОЛЖЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ (частное решение)

Дорогой Виктор!
Ночью во сне мелькнуло нечто похожее на продолжение Ваших картинок в
анимации.
 
Следующий этап Вашей эволюции циклоидных механизмов - ЭЛЛИПС ВМЕСТО КРУГА на кулачковом валу.

Поясняю. Как изготовляется ведомое колесо? - Заготовка, закреплённая в делительной головне,
медленно и равномерно вращается с какой-то определённой угловой скоростью, В это
время быстро вращающаяся фреза, имитирующая ведущее звено Вашего
кулачкового механизма, ходит по окружности с соответствующей, тоже
равномерной, угловой скоростью обращения этой фрезы вокруг оси
кулачкового вала упомянутого механизма. Таким образом эта пальцевая
фреза задаёт в плоской заготовке изготовляемой так детали какой-то - какой
получается - профиль цветка. В работе Вашего механизма его эксцентриковый кулачок
таким же движением проталкивает ведомое звено с
равномерной угловой скоростью последнего. Не на всех участках профиля
зуба в звене ведомом условия зацепления таких колёс одинаково
благоприятные. Там где участок профиля в лепестке "цветка" слишком
пологий, условия зацепления настолько плохи, что в таких местах стоит
чуть-чуть углубить впадину этого профиля, - для того, чтобы там кулачок
вообще не касался ведомого звена. Пусть этот эксцентриковый кулачок
проталкивает ведомое звено лишь на благоприятном участке профиля зуба в
ведомом звене. Предположим, кулачок нагружен лишь на дуге 70 градусов из
всех 360 градусов полного оборота ведущего вала. Потребуется шесть таких
параллельных пар зацепления, чтобы передача работала непрерывно. Теперь
для продолжения рассуждений представим, что инструментом для
изготовления ведомого колеса является не фреза, а долбяк (так же как,
например, и при нарезке эвольвентных зубьев для внутреннего сопряжения
зубчатых колёс).

Теперь пусть кулачок механизма будет иметь чуть иной профиль - не круг,
расположенный эксцентрично оси вращения кулачкового вала, а эллипс, чуть
смещенный по своей длине относительно оси вращения такого кулачкового
вала. Инструмент и заготовка пусть имитируют те же движения звеньев
механизма. Эллиптический долбяк вырежет из плоской заготовки "цветок"
какого-то чуть иного профиля. Чем он лучше прежнего? Вот чем. Как и в
цветке, обкатываемом эксцентричным кругом, в каждом его лепестке тоже
лишь часть его профиля является благоприятной для зацепления колёс
такого механизма, а остальная часть профиля этого лепестка углублена
дополнительной подрезкой, чтобы там звенья этого механизма не
соприкасались. Но полезная часть профиля в таком зубе имеет существенные
преимущества перед прототипом. Какие?
 
1. Эллипс профиля кулачка, чуть-чуть смещённый по своей длине
относительно оси вращения кулачкового вала, начинает соприкасаться с
лепестковым профилем зуба на колесе той частью своего профиля, где
радиус кривизны в той дуге эллипса велик.
2. Кривизна профиля в цветке на том участке сопряжения этих профилей
тоже существенно благоприятнее для повышения нагрузочной способности контактного
пятна на взаимодействующих деталях механизма.
3. Угол зацепления существенно лучше. В этом месте сопряжения зубьев
касательная к ним расположена более круто.

Нагрузочная способность пятна очень резко зависит от радиусов кривизны в
этом месте, а кпд - от угла зацепления. Выигрыш здесь значительный.

Недостаток эклиптического кулачка состоит в том, что там невозможно
применить подшипник для устранения скольжения зубьев друг по другу.

Взвесив достоинства и недостатки по конкретным условиям работы каждой
модели (т.е. с ее конкретными размерами деталей и параметрами работы),
найдём, где предпочтительней именно редуктор с эклиптическим кулачком
быстроходного вала.

Может оказаться, что эллипс - не самая оптимальная фигура, и лучше бы применить что-то чуть иное, но похожее.

Ваши образцы, как видно в присланных материалах, тоже не все имеют
подшипник внутри кулачка. А такие механизмы, как червячная передача,
работоспособны и при почти чистом скольжении взаимодействующих деталей
друг по другу на масляной плёнке с созданием масляного клина.
Что касается КПД, то не всегда он должен быть обязательно очень высок.
К примеру, в механизме гаечного ключа не нужно загромождать его конструкцию подшипниками качения.

Если вам не слишком проблематично, не могли бы вы, плавно играясь
автоматической коррекцией пропорций в компьютерной графике с анимацией,
нащупать оптимальный эксцентриситет эллипса?

Надеюсь, где-нибудь такой вариант Ваших механизмов окажется действительно правильным.
Ваш ИХО.