ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2013 года по МПК F16H35/02 F16H55/08 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве механизма с переменным передаточным отношением.

Известна зубчатая передача, включающая некруглые зубчатые колеса, установленные в зацеплении друг с другом с возможностью вращения вокруг своих осей вращения, жестко зафиксированных в пространстве, используемые в передачах с переменным передаточным отношением [А.Ф.Крайнев. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987, с.237-238].

Главный недостаток передачи - невозможность работы при изменении относительного углового смещения колес.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является зубчатая передача [RU №2274786, 20.04.2006, МПК F16H 35/00, F02B 53/02], включающая овальные зубчатые колеса, установленные в зацеплении друг с другом с возможностью вращения вокруг своих осей, жестко зафиксированных в пространстве, в которой в качестве делительной линии овальных колес использованы дуги окружностей.

Недостаток такой зубчатой передачи состоит в том, что делительная линия составлена из дуг окружностей, т.е. является составной, кроме того, ни одно из колес не может быть заменено на цилиндрическое или встроено в кинематическую цепь, составленную из цилиндрических колес. Кроме того, невозможна работа передачи при относительном угловом смещении зубчатых колес.

Задачей настоящего изобретения является расширение кинематических возможностей зубчатой передачи с переменным передаточным отношением.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в определении оптимальной формы начальной кривой зубчатых колес, обеспечивающей работу зубчатой передачи цилиндрическими колесами и получении переменного передаточного отношения.

В основу изобретения положена задача создания класса зубчатых передач с циклически переменным передаточным отношением, что позволяет расширить кинематические характеристики зубчатых передач.

Поставленная техническая задача решается тем, что в зубчатой передаче, включающей зубчатые колеса, установленные в зацеплении друг с другом с возможностью вращения вокруг своих осей, жестко зафиксированных в пространстве, в отличие от прототипа, зубчатые колеса выполнены цилиндрическими и, по крайней мере, одно из колес нарезано с переменным смещением, которое обеспечивает переменный радиус начальной кривой колеса, рассчитываемый по формуле

r_w=r+x·m·sin(k·φ),

где r - радиус делительной окружности колеса;

x - максимальный коэффициент смещения;

m - модуль;

k - положительное число 0,5 или любое целое положительное;

φ - угловая координата.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Приведенные в отличительной части формулы изобретения признаки решают следующие функциональные задачи.

Признак «по крайней мере, одно из зубчатых колес изготовлено с переменным смещением» обеспечивает возможность получения колес с формой, отличной от формы начальной кривой.

Признак «зубчатые колеса выполнены цилиндрическими» обеспечивает возможность их зацепления с передачей вращения от одного колеса к другому с постоянным контактом, без подвижности осей вращения этих колес в пространстве, а также позволяет обеспечивать работу передачи при относительном угловом смещении зацепляемых колес, нарезанных с переменным смещением.

Овал начальной кривой, при нарезании колеса без смещения, определяет овальную форму колеса. При нарезании колеса со смещением, согласованным с формой начальной кривой, может быть получено колесо цилиндрической формы.

Смещение инструмента при нарезании, обеспечивающее цилиндрическую форму получаемого колеса, рассчитывается по формуле

δ=-x·m·sin(k·φ),

где х - максимальный коэффициент смещения;

m - модуль;

k=0,5 или любому положительному целому числу;

φ - угловая координата.

Новая совокупность признаков неизвестна из уровня техники и позволяет получить новый экономический эффект, что подтверждает соответствие технического решения критерию «изобретательский уровень».

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами и графиками изменения передаточного отношения: на фиг.1 показана овальная форма начальной кривой r_w, зубчатого колеса - это кривая, по которой обкатывается без скольжения начальная линия инструментальной рейки. Для получения цилиндрического колеса начальная линия инструментальной рейки обкатывается с переменным скольжением по окружности r, что позволяет получить цилиндрическое колесо с переменным смещением, а уравнение начальной кривой такого колеса

r_w=r+x·m·sin(k·φ),

где r - радиус делительной окружности колеса;

х - максимальный коэффициент смещения;

m - модуль;

k=0,5 или любое положительное целое число.

На фиг.2 представлена зубчатая передача, составленная из колес, изготовленных со смещением δ=-x·m·sin(k·φ).

Передаточное отношение этой передачи определяется по формуле

При r₁=r₂ передаточное отношение будет постоянным i=1.

Если перед зацеплением повернуть колесо 2 против часовой стрелки на угол π/2, как это показано на фиг.3, то передаточное отношение определяется по формуле

При r₁=r₂ передаточное отношение будет циклически переменным, его изменение показано на фиг.6. При неравенстве r₁ и r₂ картина изменения передаточного отношения будет иметь другую форму.

На фиг.4 представлена зубчатая передача, составленная из колес, изготовленных со смещением, определяется по формуле

δ=x·m·sin(0,5·φ).

Передаточное отношение в общем случае определяется по формуле

Картина изменения передаточного отношения для передачи на фиг.4 показана на фиг.6.

На фиг.5 представлена зубчатая передача, составленная из колеса, изготовленного со смещением, определяется по формуле

δ=x·m·sin(0,5·φ)

и колеса с нулевым смещением.

Передаточное отношение в этом случае определяется по формуле

На фиг.6 представлены графики изменения передаточного отношения передач, представленных на фиг.2, 3, 4, 5.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Зубчатая передача собирается из цилиндрических зубчатых колес 1, 2 (фиг.2, 3, 4, 5), на фиг.2, 3, 4 оба колеса нарезаны со смещением, а на фиг.5 со смещением нарезано только колесо 2. Колеса устанавливают в зацеплении друг с другом с возможностью вращения вокруг своих осей вращения, жестко зафиксированных в пространстве (при этом зацепление колес может быть осуществлено при произвольной величине их относительного углового поворота).

При вращении колеса 1 его зубья, находящиеся в зацеплении с зубцами колеса 2, передают вращение контактирующему с ним колесу, при этом в процессе вращения названных колес передаточное отношение зубчатой передачи циклически изменяется. Изменение передаточного отношения представлено на фиг.6.

Технико-экономические показатели

Задачей настоящего изобретения является расширение кинематических возможностей зубчатой передачи с переменным передаточным отношением.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в определении оптимальной формы начальной кривой зубчатых колес, обеспечивающей работу зубчатой передачи цилиндрическими колесами, и получении переменного передаточного отношения.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкции механических приводов в качестве механизма, обеспечивающего циклическое изменение передаточного отношения. Зубчатая передача включает зубчатые колеса, установленные в зацеплении друг с другом с возможностью вращения вокруг своих осей, жестко зафиксированных в пространстве. Зубчатые колеса выполнены цилиндрическими с переменным смещением, обеспечивающим переменный радиус начальной кривой, рассчитываемый по формуле. Изобретение позволяет расширить кинематические возможности зубчатой передачи. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Зубчатая передача, представляющая собой зубчатые колеса, установленные в зацеплении друг с другом с возможностью вращения вокруг своих осей, жестко зафиксированных в пространстве, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одно из зубчатых колес изготовлено с переменным смещением, обеспечивающим переменный радиус начальной кривой, рассчитываемый по формуле:
r_w=r+x·m·sin(k·φ),
где r - радиус делительной окружности колеса;
x - максимальный коэффициент смещения;
m - модуль;
k=0,5 или любому положительному целому числу;
φ - угловая координата.

2. Зубчатая передача по п.1, отличающаяся тем, что зубчатые колеса выполнены цилиндрическими.