ЗУБЧАТАЯ БЕЗЗАЗОРНАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2002 года по МПК F16H55/24 

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения.

Известно техническое решение, содержащее ведущее зубчатое цилиндрическое колесо, установленное жестко на ведущем валу, с возможностью их совместного вращения и взаимодействия с сопряженным ведомым зубчатым колесом, установленным жестко на промежуточном валу, с возможностью совместного с ним вращения и осевого перемещения относительно ведущего зубчатого колеса.

На этом же промежуточном валу установлены жестко еще два зубчатых косозубых колеса, при этом наклон зубьев у них направлен в разные стороны, а сам вал подпружинен в осевом направлении в одну сторону.

Каждое косозубое колесо взаимодействует с сопряженным с ним другим косозубым колесом, жестко установленным на отдельном, своем промежуточном валу, с возможностью их совместного вращения.

На этих отдельных, промежуточных (втором и третьем) валах вместе с косозубыми зубчатыми колесами, установлены также по одному цилиндрическому прямозубому зубчатому колесу, взаимодействующих с сопряженными с ними цилиндрическими прямозубыми зубчатыми колесами, установленными жестко на основном ведомом валу зубчатой передачи (cм. А.И. Бобров, Ю.Г. Печченок. Автоматизированные фрезерные станки для объемной обработки. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979 г.).

Однако это техническое устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что оно сложно в изготовлении, резко повышает стоимость изделия, увеличивает вес и размеры машины или станка.

По этой причине это известное устройство не получило широкого применения. Наиболее близким по своей сущности является известное техническое устройство, содержащее ведущее коническое зубчатое колесо, установленное жестко на ведущем валу, с возможностью их вращения относительно геометрической оси и взаимодействия с сопряженным ведомым коническим зубчатым колесом, установленным на ведомом валу, расположенным под углом 90^o относительно ведущего вала, с возможностью их вращения и осевого перемещения ведомого зубчатого колеса, подпружиненного к ведущему зубчатому колесу (см. US 4742725, 10.05.1988).

Однако и это известное устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что рабочие профили зубьев подпружиненного и подвижного в осевом направлении колеса расположены под углом 45^o относительно геометрической оси, а следовательно, это зубчатое колесо каждый раз будет перемещаться в осевом направлении при изменении направления вращения, под действием передаваемых усилий, которые изменяются по своей величине от нулевой до максимальной.

При этом подпружиненное колесо не выбирает имеющихся зазоров, образующихся в результате износа рабочих поверхностей, а наоборот, способствует возрастанию величины зазора, а следовательно, - изменению передаточного отношения (передаточного числа) передачи, отставанию углового поворота ведомого зубчатого колеса от поворота ведущего зубчатого колеса, к снижению технологической точности станка или прибора с автоматической системой управления.

Угловой поворот ведущего зубчатого колеса в момент изменения направления вращения не учитывается системой автоматического управления на величину имеющегося зазора.

По этим причинам и данное известное техническое устройство не нашло применения в машиностроении.

Технической задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является разработка конструкции зубчатой беззазорной передачи, обеспечивающей автоматическую выборку зазоров, надежную и точную передачу вращательного движения, а также неизменность передаточного числа при реверсивном вращении.

Поставленная цель достигается за счет того, что рабочие профили зубьев подвижного в осевом направлении зубчатого колеса расположены под углом к геометрической оси этого колеса, при этом величина угла не должна превышать величины угла трения.

Оси ведущего и ведомого валов расположены в одной плоскости, под углом, обеспечивающим нормальное зубчатое зацепление.

Только в этом случае подвижное в осевом направлении зубчатое колесо будет всегда находиться в плотном контакте с сопряженным зубчатым колесом и не сможет от него переместиться в осевом направлении при любой величине передаваемых усилий согласно закону механики об угле трения (см. Краткий политехнический словарь. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956 г., с. 982, "Угол трения").

Совокупность существенных отличительных признаков заключается в том, что:
подвижное в осевом направлении зубчатое колесо выполнено таким образом, что рабочие профили его зубьев расположены относительно оси вращения под углом, величина которого не должна превышать величины угла трения для материала, из которого изготовлены сопряженные зубчатые колеса;
ведущий и ведомый валы расположены в одной плоскости, под углом, обеспечивающим нормальное зацепление сопряженных зубчатых колес для заданного передаточного отношения.

Предложенное решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 - вид по А фиг.1.

Предлагаемая зубчатая беззазорная передача содержит ведущее зубчатое колесо 1, насажденное жестко на ведущий вал 2, с возможностью из совместного вращения и взаимодействия с сопряженным ведомым зубчатым колесом 3, насаженным на ведомый вал 4, с возможностью их совместного вращения и осевого перемещения зубчатого колеса 3, подпружиненного к ведущему зубчатому колесу 1 с помощью пружины 5 (пружинной шайбы или цилиндрической пружины).

Рабочие профили зубьев подвижного ведомого зубчатого колеса 3 расположены относительно его геометрической оси под углом α, величина которого не должна превышать величины угла трения для материала, из которого изготовлены сопряженные зубчатые колеса 1 и 3.

Оси валов 2 и 4 расположены в одной плоскости, но под углом β, величина которого зависит от передаточного отношения (от соотношения количества зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес). (По конструктивным соображениям подвижным в осевом направлении может быть ведущее зубчатое колесо, а ведомое закреплено жестко на валу).

Описанное устройство работает следующим образом.

При вращении вала 2 и ведущего зубчатого колеса 1, вращательное движение передается ведомому зубчатому колесу 3 и ведомому валу 4.

При появлении зазоров между сопряженными зубчатыми колесами 1 и 3, возникающих в результате износа их рабочих поверхностей, зубчатое колесо 3, подвижное в осевом направлении, автоматически перемещается в сторону ведущего зубчатого колеса 1, под воздействием пружины 5, на величину образовавшегося зазора, до плотного контакта с колесом 1.

При дальнейшем продолжении работы зубчатой передачи, вращательное движение передается точно, без зазоров, с постоянным сохранением передаточного отношения (передаточного числа) даже при реверсивном вращении и любых передаваемых усилиях.

Происходит это потому, что подвижное в осевом направлении ведомое зубчатое колесо 3 обладает свойством самоторможения и при любых, даже самых больших передаваемых усилиях не может переместиться в осевом направлении в сторону от зубчатого колеса 1. Этому способствует то, что подвижное в осевом направлении зубчатое колесо 3 выполнено таким образом, что рабочие профили зубьев расположены относительно оси его вращения под углом а, величина которого не более величины угла трения.

Таким образом, предлагаемая зубчатая беззазорная передача обеспечивает гарантированную точность и надежность передачи вращательного движения, постоянства передаточного числа и заданную технологическую точность изделия в течение всего гарантированного срока его использования.

Внедрение предлагаемого устройства позволит резко повысить качество отечественных машин и приборов, сократить количество аварийных ситуаций по причине отказов или сбоев рулевых механизмов машин и приборов, снизить значительно расходы на ремонт и техническое обслуживание машин и приборов. Исключает динамические удары и поломку зубьев, способствует повышению долговечности машин и приборов.

Изобретение относится к области машиностроения. Рабочие профили зубьев подвижного в осевом направлении ведомого зубчатого колеса расположены под углом α к геометрической оси этого колеса, при этом величина угла α не должна превышать величины угла трения. Оси ведущего и ведомого валов расположены в одной плоскости, под углом β. Технический результат - обеспечение безлюфтовой передачи движения от ведущего звена зубчатой передачи к ведомому звену. 2 ил.

Зубчатая беззазорная передача, содержащая ведущее зубчатое колесо, жестко установленное на ведущем валу, с возможностью совместного с ним вращения относительно геометрической оси и взаимодействия с сопряженным ведомым зубчатым колесом, установленным на ведомом валу, с возможностью их совместного вращения и осевого перемещения ведомого зубчатого колеса, подпружиненного к ведущему зубчатому колесу, отличающаяся тем, что подвижное в осевом направлении ведомое зубчатое колесо выполнено таким образом, что рабочие профили его зубьев расположены под углом α к геометрической оси этого колеса, при этом величина угла α не должна превышать величины угла трения, а оси ведущего и ведомого валов расположены в одной плоскости, под углом β, обеспечивающим нормальное зубчатое зацепление.