ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА Советский патент 1995 года по МПК F16H1/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в машинах и механизмах, содержащих силовые и кинематические червячные передачи.

Известны червячные передачи, содержащие цилиндрический червяк с боковым вогнутым профилем витка и сопряженное с ним червячное колесо.

Недостатком известных червячных передач является нетехнологичность их изготовления и повышенная чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа, которые искажают сопряжение поверхностей и снижают эксплуатационные показатели этих передач.

По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близкой к настоящему изобретению является червячная передача, содержащая червяк с боковым вогнутым профилем витка и сопряженное с ним червячное колесо. Поверхности витков червяка и зубьев колеса выполнены отклоняющимися от взаимоогибаемых при сохранении точечного их касания.

Недостатком известной червячной передачи является сложность конструкции, нетехнологичность ее изготовления и сложность контроля, следствием чего являются увеличенные погрешности, снижающая уровень эксплуатационных показателей передачи. Для компенсации погрешностей необходимо предусматривать излишнее отклонение поверхностей от взаимоогибаемых и осуществлять переход к ярко выраженному точечному контакту, имеющему пониженный уровень эксплуатационных показателей.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в червячной передаче, содержащей червяк с боковым вогнутым профилем витка и сопряженное с ним червячное колесо, образующая боковой поверхности витка червяка в плоскости, расположенной под углом ϕ к осевому сечению червяка, прямолинейна и наклонена к торцовой плоскости червяка на угол β, а углы ϕ и β определены зависимостями
ϕ≅ arcsin tgβ=tgα·cosϕ-tgγ·sinϕ где d_i диаметр цилиндра впадин витка червяка;
d_м диаметр цилиндра витка червяка, проходящего через точку касания профиля витка червяка и зуба колеса;
α угол осевого профиля витка червяка на цилиндре диаметром d_м;
γ угол подъема линии витка червяка на цилиндре диаметром d_м.

На фиг. 1 показана червячная передача в среднем торцовом сечении червяка; на фиг. 2 сечение А-А витков червяка на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б витка червяка на фиг. 1; на фиг. 4 схематическое изображение сопряжения поверхности витка червяка передачи с поверхностью исходного червяка; на фиг. 5 осевое сечение витка червяка передачи; на фиг.6 сопряжение поверхностей червячной передачи; на фиг. 7 осевое сечение передачи на фиг. 1.

Червячная передача содержит цилиндрический червяк 1 с осью 2 его вращения и червячное колесо 3 с осью 4 вращения.

Виток червяка 1 ограничен винтовой поверхностью 5 с боковым вогнутым профилем 6. Зуб колеса 3 ограничен поверхностью 7 с выпуклым профилем 8.

Поверхность 5 витка червяка 1 построена на базе поверхности 9 исходного червяка 10. Ось 11 вращения червяка 10 совпадает с осью 2 вращения червяка 1, а вогнутый профиль 12 витка этого червяка является другой окружности, эллипсом, параболой или любой другой кривой такой, что поверхность 9 червяка 10 содержит гиперболические точки, для которых главные кривизны характеризуется разными знаками, а на поверхности имеются асимптомические направления, при переходе через которые кривизна нормального сечения этой поверхности изменяет знак. Поверхность 5 отведена от поверхности 9 так, что осевой профиль 6 червяка 1 касается осевого профиля 12 червяка 10 в расчетной точке 13 на цилиндре 14 диаметром d_м, а сами поверхности 5 и 9 касаются по винтовой линии. Это достигается тем, что поверхность 5 образована прямой линией 15, расположенной в плоскости 16 сечения витка червяка 1 под углом ϕ к его осевому сечению 17, значение которого определено зависимостью
ϕ≅ arcsin
(1) где d_i диаметр цилиндра 18 впадин витка червяка;
d_м диаметр цилиндра 14 касания профилей 6 и 12 червяков 1 и 10; а в плоскости 16 линия 15 наклонена к торцовой плоскости 19 червяка 1 на угол β определенный по зависимости
tg ϕ= tg α˙ cos ϕ-tgγ˙ sin ϕ, (2) где α угол осевого профиля витков червяков 1 и 10 в расчетной точке 13 на цилиндре 14;
γ угол подъема линии витков червяков 1 и 10 цилиндра 14.

Поверхность 7 зуба колеса 3 имеет форму, определенную из условия огибания с поверхностью 9 исходного червяка 10 при относительном движении этих поверхностей, аналогичном относительному движению поверхностей червячной передачи, либо отведена от поверхности 9 при сохранении точечного их касания.

Аналогично поверхностям 5 и 7 построены поверхности противоположных сторон витка червяка 1 и зуба колеса 3.

Работает передача следующим образом. Движение и условия от червяка 1 через зону контакта поверхностей 5 и 7, характеризуемую расчетной точкой 13, передаются к колесу 3. Под действием усилий, приработочного и эксплуатационного износа контакт в передаче расширяется на весь зуб колеса.

Характерным для червячной передачи является следующее. Виток червяка 1 характеризуется прямолинейным профилем в плоскости 16 и вогнутым профилем 6 в плоскости осевого сечения. Изменяя положения плоскости 16, т. е. положение линии 15 на поверхности 5, можно изменять кривизну вогнутого профиля 6 и управлять контактом между поверхностями 5 и 7 передачи от локально-линейного до ярко выраженного точечного. Названные особенности означают, что червячная передача сочетает в себе такие важные качества, как повышенный уровень эксплуатационных показателей, характерный для червячных передач с червяком вогнутого профиля, простоту изготовления и контроля, характерные для червячных передач с линейчатой винтовой поверхностью червяка, пониженную чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа, характерную для червячных передач с управляемым локализованным контактом, и повышенную точность изготовления ее червяка. Последнее, в частности, достигается, если при чистовой обработке боковой поверхности 5 витка червяка использовать схему правки шлифовального круга, по которой алмазу задают два согласованных движения: по направлению прямолинейной образующей 15 поверхности 5 и винтовое с винтовым параметром последней.

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая червяк с боковым вогнутым профилем витка и сопряженное с ним червячное колесо, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкций, образующая боковой поверхности витка червяка в плоскости, расположенной под углом ϕ к осевому сечению червяка, прямолинейна и наклонена к торцовой плоскости червяка на угол b, а углы ϕ и β определены зависимостями:

tgβ = tgα·cosϕ-tgγ·sinϕ,
где d_i диаметр цилиндра впадин витка червяка;
d_m диаметр цилиндра витка червяка, проходящего через точку касания профилей витка червяка и зуба колеса;
α угол осевого профиля витка червяка на цилиндре диаметром d_m;
g угол подъема линии витка червяка на цилиндре диаметром d_m.