Зубчатые передачи, а также кулачковые механизмы с точечной системой зацепления Советский патент 1957 года по МПК F16H1/00 F16H25/04 F16H55/08 

Известные зубчатые передачи с точечной системой зацепления обладают низкой контактпой прочностью и широкого практическото применения не получили.

Существующие зубчатые передачи с линейчатыми системами зацепления, в том числе широко распространенные эвольвентные, также обладают ограниченной контактной прочностью.

Предлагаемая зубчатая передача имеет более высокую контактную прочность, что обусловлено более выгодными кривизнами сопряженных поверхностей зубцов. Передаваемые окрзжные усилия могут быть в несколько раз большими ло сравнению с эвольвенгным зацеплением при одинаковых контактных напряжениях, одинаковых габаритных размерах и прочих равных условиях. Другим преимуществом их является меньшая чувствительность к неточностям изготовления и деформациям деталей зубчатых передач.

Предлагаемые зубчатые передачи МОГУТ быть выполнены с параллельпыми, пересекающимися и перекрепдивающимися осями, с внешним и внутренним зацеплением, с постоянным п переменным передаточны 1 числом и могут быть применены для кулач ковых м ехяи и зм ов.

На чертеже изображены возможные профили зубцов, получающиеся при пересечении их рабочих поверхностей, плоскостью, перпендикулярной к мгновенной оси относительно вращения-скольжения и проходящей через текупхее положенпе точки зацепления.

Здесь Р-точка пересечения с мгновенной осью относительного враи1ения-скольжен1 я плоскости профилей, перпендикулярной мгновенной оси.

Oi и О2-точки пересечения плоскости профилей с осями зубчатых колес.

j/ - точка зацепления {текуп1ее положение).

РА-линия давления.

ДАД - круговая дуга с центром в точке Р, являющаяся предельным случаем профилей зубцов (совпадающих друг с другом).

Кривые BAB - кривые произвольной плавной формы, находящиеся внутри круговой дуги ДАД (т. с. уходящие в «тело зубцов одного из колес) и расположенные в непосредственной близости от нее, являются профилями зубцов одного из колес.

Кривые САС-кривые произвольной плавной формы, находящиеся вне круговой дуги ДАД (уходящие в «тело другого зубца) и расположенные в непосредственной б.аизости от ДАД, являются профилями зубцов другого колеса.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В пространстве, в котором зафи1 ;сированы оси враи1ен1Я зубчатых колес, задается линия зацепления и виде прямой или плавной кривой, проходящая в непосредственноГ близости от мгновенной оси относительного вращения-скольжения. Вдоль линии зацепления назначается движение точки зацеп.ления с постоянной или плавно изменяющейся скоростью. Движущаяся точка зацепления описывает в пространствах, связанных с вращающимися зубчатыми колесами, контактные линии. Через эти линии можно провести ряд некоторых поверхностей, которые могут быть сопряженными рабочими иоверхностями зубцов, если они будут иметь общую нормаль в каждо.м текущем иоложении точки зацепления и будет удовлетв.:)ряться основная теорема зацепления, если крнвнзнь( поверхностей будут удовлетворять заданному передаточному отнощеиию и если, наконец, будет отсутствовать взаимное пересечение поверхностей в пределах их рабочих участков.

Предлагаемые виды рабочих поверхностей зубцов удовлетворяют поставленным условиям и обеспечивают высокую контактную прочность зубцов.

В плоскостях, перпендикулярных мгновенной оси относительного вращения-скольжения и проходящих через текущее положение точки зацепления, проводятся дуги окружностей из центров, находящихся иа прямой, проходящей через точку зацепления и мгновенную ось, ij в непосредственной близости от этой оси. Дуги окрзжностей можно считать профилями зубцов.

Непрерывная совокупность профилей для всех теку1 1их положений точки зацеплеиия образует сопряженные поверхности зубцов, при этом рабочая поверхность для одного из колес будет выпуклой, а для другого-вогнутой (по направлению, перпендикулярному к мгновенной оси). В частно.м случае радиусы профилей зубцов могут быть одинаковыми по величине и равными расстоянию от точки зацепления до мгновенной оси. Центры обоих профилей при этом будут лежать на мгновенной оси. В этом случае точечное зацепление вырождается и особый вид линейчатого, однако при реализации его требуется весьма высокая точность и абсолютная стабильность межосевого расстояния, что практически неосуществимо. При конструировании зубцов следует отдать предпочтение точечному зацеплению с малой разницей в величинах радиусов профилей, имея в виду, что практически при технологической, а также при естественной приработке зубцов точечное зацепление будет приближаться к упомянутому оТинейчатому, хотя теоретический контакт при этом будет точечны.м.

Профили зубцов могут иметь форму, отличаюидуюся от дуги окружности, однако кривые профилей другой формы (проходя всегда через точку зацепления) должны находиться внутри упомянутого круго вого профиля с центром в точке, находящейся на мгновенной оси (должны уходить в «тело зубцов).

Закон движения точки зацепления (т .е. скорость и траектория ее движения) выбирается так, чтобы потери на трение и износ были незначительными. Потери на трение и износ пропорциональны относительной скорости скольжения в зацеплении, следовательно необходимо стре.миться к у.меньщению последней, а для этого линию зацепления не следует значительно удалять от мгновенной оси. Однако чрезмерное

приближение линии зацепления к мгновенной оси нецелесообразно, так как связано с уменьшением контактной прочности. Кроме того, при выборе закона движения точки зацепления следует предусматривать благоприятные с копструктииной точки зрения углы между общей нормалью (вдоль которой расположена сила взаимодействия зубцов) н осями колес, а также технологические условия.

Замыкающие (тыловые) стороны зубцов образуются аналогичным выщеизложенному методом. Толщина зубцов (и шаг их) устанавливается в соответствии с необходимой прочностью зубцов на изгиб и сдвиг.

Ширина обода зубчатых колес или длина зубцов должна находиться в таком соотношении с шагом их, при котором обеспечивался бы заданный коэффициент перекрытия при пересопряжении пар зубцов. Зубчатые передачи могут иметь одноточечное зацепление, т. е. в работе может участвовать только одна пара зубцов (за исключением периода пересопряжения), и могут быть передачи с многоточечным зацеплением, когда в одновременной работе находится несколько пар зубцов.

В случае зубчатых передач с параллельными осями удобнее всего, исходя из конструктивных и технологических соображений, выбрать линию зацепления в виде прямой, паралле-льной осям колес, а скорость движения точки зацепления принять постоянной. При этом радиусы профилей зубцов во всех плоскостях, перпендикулярных осям.

будут одинаковы, рабочие поверхности зубцов будут представлять собой правильные винтовые поверхности. Изготовление таких зубцов возможно на всех современных зуборезных станках с применением специального инстру.мента.

На чертеже представлена зубчатая передача с параллельными осями с предельным случаем точечного контакта, переходящего в линейчатый, с криволинейной контактной линией, располагаюи ейся поперек зубцов. В случае нежелате,чьностн осевых компонентов сил, нагружающих подшипники, можно применять зубчатые колеса шевронного типа.

Предмет изобретения

Зубчатые передачи, а также кулачковые механизмы с точечной системой зацепления, о т л н ч а ю щ и ес я тем, что, с целью увеличения передаваемых окружных усилий, профили зубцов, получающиеся при пересечении их рабочих поверхностей плоскостью, перпендикулярной к мгновенной оси относительного вращения-скольжения и проходящей через текущее положение точки зацепления, являются дугами окружностей или другими плавными кривыми, приближающимися по форме и по величине радиуса кривизны к дуге окружности с центром, совпадающим с точкой пересечения рассматриваемой плоскости с мгновенной осью, а линия зацепления, представляющая геометрическое место точек зацеплепия в пространстве, в котором зафиксированы оси вращения колес, является прямой или плавной кривой.