Зубчатая передача Советский патент 1984 года по МПК F16H1/02 

I 1 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых и кинематических редукторах. Известна зубчатая передача с линейным касанием зубьев, содержащая колеса, боковые профили зубьев которых выполнены с переменной величиной угла профиля, Максимальный угол профиля зубьев колес выполнен на диа метрах, отличных от делительных диаметров С1 . Известная передача характеризуется ограниченной несущей способностью и долговечностью. Цель изобретения - повышение несу щей способности и долговечности. Указанная цель достигается тем, что в зубчатой передаче с линейным касанием зубьев, содержащей колеса, боковые профили зубьев которых выпол нены с переменной величиной угла про филя, максимальный угол профиля расположен на делительных диаметрах колес. На фиг. 1 изображена схема зацепления зубчатых колес передачи друг с другом и зацепление каждого колеса с производящим исходным контуром на фиг. 2 - исходный и производящий исходный контуры зубьев колес, главные профили зубьев которых очерчены по дугам окружностей; на фиг. 3 схема для определения величин р и р исходного контура, изображенного на фиг. 2; на фиг. 4 - исходный контур и производящий исходный контур, главные профили зубьев которых на головках и ножках вблизи точек, расположенных- на делительной прямой выполнены прямолинейными, а остальные участки выполнены также прямолинейными;, на фиг. 5 - исходный контур и производящий исходный контур, глалные профили зубьев которых на головках и ножках вблизи точек, расположенных на делительной прямой, выполнены прямолинейными, а остальные частки профилей выполнены по дугам окружностей; на фиг. 6 - схема для опредзления величин pq и р исходного контура, изображенного на фиг.. 5; на фиг. 7 - графики зависимости контактных напряжений для эвол вонтной передачи и для передачи, зубья которой образованы при помощи исходного контура, изображенного на фиг. 2, в функции расстояния точки контакта зубьев от полюса Пзацепления 5 . 1 Зубчатая передача содержит зубчатые колеса 1 и 2, схема зацепления которых друг с другом и каждого коле са с производяа им исходным контуром 3 изображена на фиг. 1. Диаметры начальных окружностей, совпадающих с делительными, обозначены через diji. Начальные окр жности касаются друг друга в полюсе П зацепления. Нормаль к профилям зубьев, контактирующим в полюсе зацепления, обозначе- на через п-п. Длины перпендикуляров, опущенных на нормаль п-п из центров вращения колес, обозначены через ЬцИ Ъ. Уголлзацепления в полюсе: Линии Р Рг, , зацепления, по которым перемещается точка контакта зубьев в зависимости от направления вращения колес. Зубья колес 1 и 2 образованы при помощи исходного контура 3, профили зубьев .которого разделены делительной прямой на головку и ножку и содержат главные профили с переменной величиной угла профиля и переходные кривые. На фиг. 2 позицией 4 обозначен исходный контур, а позицией 5 производящий исходный контур. Главные профили MoiyT быть выполнены по различным кривым, но так, чтобы величина угла профиля в точках, расположенных на делительной прямой, достигала максимум.В этих точках величина угла профиля равна дели- ельному углу профиля. На фиг. 2 главные профили очерчены окружностей. Размеры исходных контуров пропорциональны мoдyJIю га зацепления и определены соотношениями: высота ho головки зуба: , где h - коэффициент высоты головки зуба ,8-1; высота hf ножки зуба: Vif С , где С - коэффициент радиального зазора ,15-0,3; граничная высота h зуба: bj ,где hi - коэффициент граничной высоты зуОа h 1,6-2; величина делительного угла ci профиля: о1 гЗО-50°; величина угла о-о, профиля вершин зубьев: Лс 10-30°; величина угла зС| профиля для граничньк точек: oi. 10-30° . Радиусы Ьд и pf окружностей, по которым очерчены соответственно головки и ножки зубьев, определяются как Д( р ft} и Pf величины PQ Pf определяются из чертежа, приведенного на фиг. 3 lO SlV4ol. Siti -SivT cig. Главные профили зубьев исходного кон тура могут быть выполнены так, что профили головок и ножек вблизи точек расположенных на делительной прямой, выполнены прямолинейными с высотой Koi профиля на головках и . на нож ках зубьев. Величины h кг и , пропо циональны модулю m зацепления и опре деляются как Vita Ьксц и кР где ht.,2-0,4 и . -0,2-0,4. Остал ные участки главных профштей могут быть выполнены криволинейными, пря-г молинейными (см. исходные контуры 6 и 7, изображенные на фиг. 4) и по дугам окружностей (см. исходные контуры 8 и 9, изображенные на фиг. 5). В последнем случае радиусы Ял и р окружностей, по которым очерчены остальные участки головок и ножек, определянл-ся соотношениями Pf pf , где величины pj и jO; опре деляются из чертежа, приведенного на фиг. 6: Ка - .f р . О 0 п . ыи Зубчатая передача работает следую щим образом. При вращении колеса 1 (см.фиг.1) против часовой стрелки его зубья контактируют с зубьями колеса 2 на линии зацепления и сообщают последнему вращательное движение по часовой стрелке. Можно показать, что минимальные контактные напряжения при зацеплении прямых зубьев в полюсе зацепления будут при угле зацепления, равном 45 Величина контактных напряжений ff определяется по формуле Герца. G о,1&л|р где R - величина реакции между зубь ями колес; Е - приведенный модуль упругое- В - ширина зубчатого венца;. J - приведенный радиус кривизны профилей зубьев. Величина реакции R определится как /Нг iJjOosd. где М2 - момент, приложенный к ведо мому колесу; Ьт - вш7ичина плеча реакции R относительно оси вращения ведомого колеса; ci - угол зацепления при контакте зубьев в полюсе зацепления . Приведенная кривизна профилей зубьев t 1 , где JO, и jO - радиусы контактирующих профилей зубьев колес, может быть определена из уравнения Эйлера-Савари Е.. ИЗ которого следует 1..1+1.1±ф f ft Pz « fili-SI oi где г и iru - радиусы начальськ. окружностей колес; а - величина межосевого расстояния. Радиусы начальных окружностей г и г, определяются как , . м .Ч , Я12 гни где вепичина передаточного отношения от ведущего колеса к ведомому. Ширина В зубчатого венца принимается равной , где V - коэффициент ширины зубчатого венца. Подставив значения величин R, р, г,, и г, В в формулу Герца, окончательно получимC OAigMaE - Щ Из анализа этого уравнения следует, что последний его член имеет минимум при угле vi. зацепления, равном 45 .Это означает, что при прочих равных условиях минимальное значение контактных напряжений при t.45° При любых других значениях угла зацепления при контакте зубьев.в полюсе зацепления величина контактных напряжений будет больше, чем при oi. 45° Передача по сравнению с известными прямозубыми передачами при прочих, равных условиях имеет наименьшую величину контактных напряжений, кото рые возникают при.зацеплении зубьев в полюсе зацепления, так как угол.зацепления принят равным 45. Отношение величины контактных напряжении (St при произвольном угле Ы зацепления в полюсе к величине контактных напряжений l при определится при прочих равных условиях при помощи последней формулы для определения контактных напряжений. Результаты вычислений приведены . fjT ниже (КсГ 25° 30° 45 1,73 1,41 1,25 1,14 1,08 1, vii«P i)3 приведенных данных следует, что по сравнению с-распространенной звольвентной передачей при угле зацепления о.20°в предлагаемой передаче- величина контактных напряжений в 1,25 раза меньше. Если в обеих передачах, звольвентной при «. 20 и предлагаемой, принять величину кон-тактных напряжений ОДИРШКОВОЙ, то в предлагаемой передаче величина.межосевого расстояния в 1,25 раза меньше. Отношение мощности, передаваемой передачей с углом ы зацепления в полюсе, равным 45° к мощности, передаваемой передачей с углом ci зацепления, обозначенное как при прочих равных определится при помощи той же формулы. Имеем: Мсз1 Sitt2oi 1 56 Результаты вычислений приведены ниже 10° 15 20° 25 30° 45 2b52,94 2,00 1,56 1,31 1,55 1,00 Из приведенных данных следует, что по сравнению с эвольвентной передачей с углом ы. зацепления, равным 20 предлагаемая передача позволяет передавать в 1,56 раза большую мощность. На фиг. 7 приведены графики зависимости контактных напряжений при за цеплении зубьбв колес эвольвентной передачи при угле зацепления, равном 20° (G) описываемой передачи () в о/ о//ча / ; функции расстояния X точки контакта от полюса П. Зубья исходного контура предлагаемой передачи выполнены -по дугам окружности при следующих данных: мм, а 0,8, числа зубьев ot 45Voia f 20 Из графиков следует, что во всех точках линии зацепления контактные напряжения в предлагаемой передаче примерно в 1,25 раза меньше, чем в эвольвентной. Описанные исходные контуры могут быть реализованы в реечных, конических и червячных передачах. Предлагаемая передача позволяет повысить несущую способность и долговечность зубчатых, реечных, конических и червячных передач.

ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА с линейным касанием зубьев, содержащая колеса, боковые профили зубьев которых выполнены с переменной величиной угла профиля, отличающаяся тем, что,с целью повьциения несущей способности и долговечности, максимальный угол профиля расположен на делительных диаметрах колес. О) сь IN О1

Лт

Жт

(puz,if