Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача Советский патент 1984 года по МПК F16H1/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании зубчат лх передач с преимущественным направлением нагружения колес.

Известны цилиндрические зубчатые эвольвентные передачи, у котор тх эвольвентные профили на разных сторонах зуба имеют различные основные окружности 1.

Применяя такие передачи можно пр больших углах зацепления (что повышает контактную прочность) повысить также коэффициент перекрытия, улучшая динамические характеристики передачи.

Недостатком данных передач являе ся то, что высота активного участка ножки к кривизна примыкающего к нему участка переходной кривой одинаковы на обеих сторонах зубьев, что в случае преимущественного нагружения одной из сторон зубьев приводит к уменьшению ширины опасного сечения зуба в районе галтели, неблагоприятному расположению опасной по изгибу нагрузки по отношению к галтели на сжатой стороне и снижению изгибной прочности передачиf которой и ограничивается область примнения несимметричных зацеплений.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является цилиндрическая эзольвентная зубчатая передача, содержащая колёса, выполнен ные с несимметричными зубьями и впадинами Активные участки профилей зубьев выполнены по эвользен тамр а переходные кривые на обеих сторонах зубьев являются эквидистантами удлиненных эвольвент, симметричными для противоположных сторон зубьев 12.

Недостатком известной передачи является ограниченная нагрузочная способность вследствие невысокой изгибной прочности зубьев.

Цель изобретения - повышение Н 1грузочной способности путем увеличения изгибной прочности: зубьев , Указанная цель достигается тем, что в цилиндрической эвольвентной зубчатой передаче содержащей колеса,, вьшолненные с нес даметричными зубьями и впадинами, высота головок зубьев каждого из колес различна на разных сторонах зуба, линия вершины каждого зуба представляет собой прямую, нормальную к эвольвентному участку стороны, зуба с большей высотой головки в верхней граничной точке, или участок эвольвенты основной окружности радиуса . определенный выражением

г„ 0,5 mZ-sind f (1)

9Й

где m модуль;

Z - число- зубьев соответствующего колеса;

е - делительный угол профиля более нагруженной стороны зуба.

На фиг, 1 изображена схема зацепления пары зубчатых колес; на ; фиг,. 2 - схема зацепления йубчатого колеса с производящим колесом; на фиг,. 3 схема передачи в момент нагружекия.

Цилиндрическая зубчатая передача (фиг,1) содержит колеса 1 и 2, активные участки З-б профилей зубьев которых выполкенн по эвольвентам, а переходные кривые 7-10 между этими участками - по эквидистантам удлиненных эвольвент, причем высота hg звольвентного активного участка ногки зуба и кривизна примыкающей к нему переходной кривой 8 на менее нагруженной стороне зуба с активным участком 3 каждого из колес 1 и 2 выполнены меньшими, а угол oife профиля в точке d сопряжения активного и переходного участков выполнен большим соответствующих параметров для более нагруженной стороны зуба (кривизны участка be и угла if профиля)«

Если цилиндрическая зубчатая передача имеет делительные углы d профиля на обеих сторонах зуба,, выполненнЕлх равными между собой, то угол oi профиля в точке d сопряжения активного участка профиля и переходной кривой dc на менее нагруженной стороне зуба связан с соотвествующим углом ci (ему соответствует точка, Ь) на более нагруженной стороне зуба зависимостью

tgdr tgoi + tg V / Z cos 2 i , (2)

a разность uh высот he и hg эвольвентных активных участков ножек на двух сторонах зуба выполнена в соотзетстЕии с формулой

ЛЬ 0,. 5 mZ(secd -secoLf ) , (3)

где m и Z - модуль и число зубьев

колеса.

Делительные углы профиля на обеих сторонах зуба, а также углы o-f и ot профиля определяются пересечением соответственных () радиусов делительн:ых окружностей ва противоположных сторонах зубьев и радиусов , на которых расположены точки bnd с соответствующг ми линиями 11 и .12 зацепления.

Если в цилиндрической зубчатой пе60 редаче (фиг.2) переходные кривые ibс и cd зпадин колес, например колеса 1, выполнены по огибающим двух плавно переходящих одна в другую дуг окружностей соответственно кривы;к 55 Ьс и cd, то радиусы rf и г этих кри вых be и cd различаются на величину ,, определяемую формулой dr d/2 cosysin (-ot), (4) где ,25 m (F-4tgoC) tgd (5) и у arctg (d-2r.sinot) tg 2ci т (6) промежуточные рас етные величины; (1-sin oi-) - радиус дуги окружности, профилирующей переходную кривую на более загруженной стороне зуба;Г - то же, на менее нагруженной стороне; S - радиальный зазор в передаче На фиг. 2 кривые be и cd принадлежат нормальному исходному контуру производящего колеса 2. В цилиндрической зубчатой передаче (фиг.1) высота h головка зубьев каждого из колес на менее нагруженной стороне зуба выполнена меньше высоты h головки ни стороне, работающей при преимущественном- направлении нагружения. Это делает радиальный зазор в передаче более равномерным. В цилиндрической зубчатрй передаче линии ае ;фиг.1) вершин зубьев каждого из колес выполнены по эвольвентам основной окружности, радиус . которой определяется выражением и). Это позволяет производить обработку вершинной ленточки зуба по линии ае методом обкатки. В некоторых случаях (например при одновреме ной обработке вершинных ленточек всех зубьев) целесообразнее, чтобы линии вершин зубьев каждого из колес были выполнены по прямым, нормальным к эвольтентному активному участку 4 более нагруженного профил ,зуба колеса в его верхней граничной точке а. Зубчатая передача (фиг. 3) работа ет следующим образом. Преимущественно нагруженными в п редаче, составленной из зубчатых колес 1 и 2, являются стороны зубьев с участками 3 и 4 и менее нагруженными - стороны зубьев с участками 5 и 6 . При работе сторонами с участками 3 и 4Опасными по изгибной прочности являются случаи на-. гружения, например, в верхней точке а стороны зуба с участком 4. Сравним изгибную прочность зуба колеса 2, показанного сплошной лини ей (предлагаемая конструкция) и пунктиром (известная конструкция). Пусть стороны с участками 4 срав ниваемых зубьев конгруэнтны и нагру жены в точке а одной и той же нормальной силой Р, а стороны с участками 5 конгруэнтны на участке ed. Тогда ширина основания зуба kk бол ше ширины kko, выполненной в соотве ствии с прототипом. Нормальную силу Р можно разложить по двум направлениям по касательной к галтели на противоположной (сжатой) стсроие с участком 5 зуба и перпендикулярно -оси симметрии сторон зуба с участками 4 и 5 в районе делителы-:ого радиуса. Эта касательная соответствует линии действия силы Q для предлагаемой конструкции и силы Q;, для прототипа. Опасные составляющие Р и Рд силы Р связаны (фиг.31 неравенством . Соответствующие составляющие Оц и Q силы Р касаются границы контура с участком 5 и поэтому вклада, в напряженное состояние зуба на растянутой стороне в точке k не вносят (они воспринимаются всем ободом). Протяженность зацепления, определяемая длиной линии зацепления gf, для сравниваемых вариантов не изменяется. Поэтому нагибная прочность предлагаемой конструкции зуба при нагружении со стороны с участком 4 выше. Сказанное справедливо и для стороны с частком 3 колеса 1. Во всех случаях угол, составланный линией ае вершин зубьев со стороной с участком 4 зуба в точке а, не меньше , что устраняет опасность скопов на вершине зуба, а протяженность линии ае больше, чем у прототипа. Рассмотрим случай нагружения силами Р, причем /Р /г/Р/ (прототип) , и PI (предлагаемая конструкция) соответственно в точках е и е. Из фиг. 3 видно, что опасные изгибающие силы РО и Р. связаны неравенством Р.,Р( однако плечи относительно опасных по изгибу точек kjj и k этих сил соответственно находятся в обратнойзависимости. По высоте опасная точка k может быть смещена по отношению к kkо при нагружении со стороны с участком 5 зуба так же, как и силы на стороне зуба с участком 4 . Силы QJ Ир, касающиеся галтели на стороне зуба с участком 4 существеЕшого вклада в напряженное состояние галтели в точках kо Иk соответственно не вносят. При этом протяженность .епления Iопределенная длиной лийки зацепления, изменяется и ,, . Динамические показатели передачи на менее нагруженной стороне с участком 5 зуба ниже. Все сказанное об изгибной прочности стороны зуба с участком 4 распространяется и на контактируюыую с ней сторону с участком 3 зуба колеса 1, а сторона с участком 6 имеет такие же прочностные показатели, как и сторона с участком 5

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЗВОЛЬВЕНТНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая колеса,выполненные в несимметричными зубьями и впадинг1ми, о т л и чающаяс я тем, что, с целью повышения ее нагрузочной способности путем увеличения изгибной прочности зубьев, высота головок зубьев каждого из колес различна на разных сторона:: зуба, линия вершины каждого зуба представляет собой прямую, нормальную к эвольвентному участку стороны зуба с большей высотой головки в верхней граничной точке, «ши участок эвольвенты основной окружности радиуса г., , определенный выражением О , 5 tnZ sinoC , m модуль J-, где 2 - число зубьев соответствую- Щ щего колеса; ci - делительный угол профиля более нагруженной стороны со СП