СОСТАВНОЕ ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО Российский патент 2003 года по МПК F16H55/17 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании зубчатых передач.

В качестве аналога здесь принято решение (Решетов Д.Н. Детали машин, М., "Машиностроение", 1974 - с.174) задачи крепления цельного зубчатого колеса на валу посредством винтовых шлицов, выполненных в отверстии ступицы зубчатого колеса и на валу.

Недостатком известного решения является отсутствие возможности плавной регулировки зубчатого зацепления и улучшения таким образом параметров и качества зубчатой передачи.

Известно принятое здесь прототипом составное зубчатое колесо (патент РФ 2067704. Бюл. 28, 1996 г.), образованное одинаковыми зубчатыми венцами, смещенными относительно друг друга в окружном направлении и соединенными между собой элементами скрепления (например, прямолинейными шлицами шлицевого соединения), число которых выбрано так, что оно является общим кратным минимально возможных чисел элементов скрепления отдельно взятых двух зубчатых венцов в различных вариантах их относительного положения. Очевидно, что конструкция составного колеса предусматривает и осевое смещение венцов, а также - наличие ободов и ступиц, составляющих вместе с венцом зубчатый элемент.

Благодаря этому повышаются уровни унификации, технологичности и ремонтопригодности зубчатой передачи.

К недостаткам известного решения относится жесткая взаимосвязь выбора числа зубьев зубчатого венца и числа шлицов шлицевого соединения, что снижает конструктивную гибкость решения и сферу его возможного применения.

Задача изобретения - расширение сферы возможного применения составного колеса с узлом скрепления зубчатых элементов посредством шлицевого соединения.

Технический результат - повышение конструктивной гибкости и эффективности работы зубчатого колеса, так как предлагаемое решение позволяет реализовать любые сочетания относительных смещений τ_c и l_t, независимо от выбора числа зубьев и модуля шлицевого соединения.

Указанный технический результат достигается тем, что составное зубчатое колесо содержит смещенные относительно друг друга в осевом и окружном направлениях отдельные зубчатые элементы, каждый из которых включает обод с прямозубым зубчатым венцом и ступицу с винтовыми шлицами, скрепленные между собой и с валом посредством винтового шлицевого соединения, угол наклона которого выбран в зависимости от параметров осевого и окружного относительных смещений зубчатых венцов, удовлетворяющей соотношениям
sinβ/τ_S = 0,5d_S/l_t,
S-E[S] = τ_c/τ; S = (Δτ+τ_S)/τ;
где β - угол наклона шлицов;
Δτ и τ_S - угловые относительные смещения двух зубчатых венцов в направлении наклона линии шлицов: заложенное в различие конструкций (Δτ) этих зубчатых венцов и реализованное (τ_S) их осевым смещением l_t;
l_t - заданное относительное осевое смещение соседних зубчатых венцов;
d_S - делительный диаметр шлицов;
S - параметр относительно шага смещения, E[S] - целая часть величины S;
τ_c - заданное относительное окружное смещение соседних зубчатых венцов в направлении наклона шлицов;
τ - угловой шаг зубьев зубчатых элементов.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже показано составное колесо 1, содержащее два зубчатых элемента 2 и 3, соединенных с валом 4 шлицами 5 правого направления. Каждый из зубчатых элементов 2 и 3 включает ступицу и обод с прямозубым венцом.

Зубчатые элементы 2 и 3 могут быть выполнены конструктивно одинаковыми (Δτ= 0) или иметь до установки на вал конструктивно заложенное относительное смещение Δτ≠0, измеренное как разность углов между отсчетными осями зубьев одноименных торцов зубчатых венцов при одинаковом положении осей их шлицов.

После установки зубчатого элемента 2 в шлицах с осевым смещением l_t ось впадины зубчатого элемента 2 приобретает заданное окружное смещение на угол τ_c относительно оси впадины зубчатого элемента 3.

Вспомогательные конструктивные элементы (типа упорных гаек, буртиков или канавок под фиксаторные кольца на валу), необходимые для осевой фиксации зубчатых элементов на валу, условно на чертеже не изображены.

При необходимости исключения осевых усилий на валу составное колесо содержит, например, два зубчатых элемента, имеющих шлицы взаимопротивоположного направления.

Пример конструкции составного зубчатого колеса (модуля m=6 мм и числом зубьев z=40) привода пресса-гранулятора со смещением венцов τ_c = 0,5τ показан на чертеже. Угол наклона шлицов выбран в зависимости от параметров колеса Δτ= 0; τ_S = π/40; l_t= 50 мм; τ = π/20 и параметра шлицов d_S=100 мм; β = arcsin(0,5τ_Sd_S/l_t) = π/40, что обеспечивает получение заданного значения τ_c = 0,5τ.

Составное зубчатое колесо по предлагаемому решению может быть составлено из 2-х, 3-х и более зубчатых элементов.

Сборку составного зубчатого колеса осуществляют насадкой на шлицевой вал зубчатых элементов с их фиксацией в положении с заданным угловым относительным смещением τ_c.

Такое выполнение составного колеса позволяет реализовать любые сочетания относительных смещений l_t и τ_c независимо от выбора числа зубьев и модуля зубчатого венца, числа шлицов и модуля шлицевого соединения.

Настоящее решение повышает конструктивную гибкость составного зубчатого колеса. Оно может быть успешно использовано в различных отраслях техники при разных требованиях к точности изготовления, разных показателях твердости поверхности зубьев, лeгиpoвaннoсти, химико-термической обработки и т.п.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании зубчатых передач. Составное зубчатое колесо содержит смещенные относительно друг друга в осевом и окружном направлениях отдельные зубчатые элементы. Каждый зубчатый элемент включает обод с прямозубым зубчатым венцом и ступицу с винтовыми шлицами, скрепленные между собой и с валом посредством винтового шлицевого соединения, угол наклона которого выбран в зависимости от параметров осевого и окружного относительных смещений зубчатых венцов. Технический результат - повышение конструктивной гибкости и эффективности работы зубчатого колеса. 1 ил.

Составное зубчатое колесо, содержащее смещенные относительно друг друга в осевом и окружном направлениях отдельные зубчатые элементы, каждый из которых включает в себя обод с прямозубым зубчатым венцом и ступицу со шлицами, скрепленные между собой посредством шлицевого соединения с валом, отличающееся тем, что элементы скрепления выполнены в виде винтовых шлицов, угол наклона которых выбран в зависимости от параметров осевого и окружного относительных смещений соседних зубчатых венцов, удовлетворяющих соотношениям
sinβ/τ_S = 0,5d_S/l_t,
S-E[S] = τ_c/τ; S = (Δτ+τ_S)/τ;
где β - угол наклона шлицов;
Δτ и τ_S - угловые относительные смещения двух соседних зубчатых венцов в направлении наклона шлицов: заложенное в различие конструкций (Δτ) этих зубчатых венцов и реализованное (τ_S) их осевым смещением l_t;
l_t - заданное относительное осевое смещение соседних зубчатых венцов;
d_S - делительный диаметр шлицов;
S - параметр относительного шага смещения;
E[S] - целая часть величины S;
τ_c - заданное относительное окружное смещение соседних зубчатых венцов в направлении наклона шлицов;
τ - угловой шаг зубьев зубчатых элементов.