ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Советский патент 1997 года по МПК F16H1/06 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для передачи вращения между параллельными валами механизмов и машин с заданным отношением угловых скоростей.

По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близкой к настоящему изобретению является зубчатая передача, содержащая ведущее и ведомое колеса с арочными зубьями.

Главные поверхности зубьев колес передачи являются огибающими семейств, образованных одной и той же вспомогательной линейчатой спиральной поверхностью. Главные поверхности зубьев выбраны так, что они касаются в каждый момент времени в одной точке, перемещающейся по линии зацепления, расположенной в центральной плоскости передачи, перпендикулярной осям вращения колес и проходящей через точки продольных линий зубьев, в которых углы наклона этих линий равны нулю.

Недостатком известной передачи является ограниченная нагрузочная способность, так как геометрия главных поверхностей не позволяет получить в зацеплении коэффициент перекрытия больший, чем в прямозубый эвольвентной передаче с такими же параметрами, а повышение изгибной прочности зубьев возможно только за счет их арочной формы.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности путем обеспечения двухточечного мгновенного контакта поверхностей зубьев.

Указанная цель обеспечивается тем, что в зубчатой передаче, содержащей ведущее и ведомое колеса с арочными зубьями, главные поверхности зубьев колес очерчены с различными радиусами кривизны продольных линий зубьев, выбранными в точках продольных линий, расположенных в зоне зацепления, включающей центральную торцовую плоскость передачи и симметричную относительно нее, большими у выпуклого зуба и меньшими у вогнутого, а в остальных точках - наоборот.

На фиг. 1 показана схема станочного и рабочего зацеплений в центральной плоскости колес; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 зона зацепления колес передачи; на фиг. 4 линии зацепления зубьев колес передачи.

На фиг. 1 представлена схема образования главных поверхностей зубьев в передаче. Ведущее колесо-шестерня 1 передает вращение ведомому колесу 2. Главные поверхности зубьев шестерни 1 являются огибающими производящих поверхностей спирального червячка 3, а главные поверхности колеса 2 - огибающими так же производящих поверхностей спирального червяка 4. Червяки 3 и 4, вкладывающиеся друг в друга, вращаются с одной и той же угловой скоростью относительно неподвижной оси q₁-q₂, лежащей в плоскости, параллельной осям вращения колес и образуют производящую пару с общими производящими поверхностями.

Расположение линий зацепления в пространстве выбирается так, чтобы они были симметричными или занимали близкое к симметричному положение относительно центральной плоскости передачи, наклонными к ней и пересекали ее в точках, расположенных вне пределов активных линий зацепления. Этим достигается увеличение геометрического коэффициента перекрытия в зацеплении и, как следствие, увеличение количества зубьев, одновременно участвующих в передаче нагрузки, т.е. увеличение контактной к изгибочной прочности передачи.

Расположение характеристик L₁ и L₂ (мгновенных контактных линий) на общей производящей поверхности в зацеплении ее с главными поверхностями шестерни 1 и колеса 2 представлено на фиг. 2 для двух произвольных фиксированных моментов времени. Характеристики L₁ и L₂ в каждый момент пересекаются в двух точках, что обеспечивает передачу вращения от ведущей шестерни к ведомому колесу с постоянным отношением угловых скоростей. Для того, чтобы характеристики L₁ и L₂ пересекались в двух точках, необходимо выбирать размеры, расположение главных и производящей поверхностей, а также обеспечивают их относительное движение так, чтобы точки P₁ и P₂ контакта главных и производящей поверхностей принадлежащие полюсной линии P₁-P₂ (фиг. 1), располагались вне центральной плоскости передачи.

Точки пересечения характеристик L₁ и L₂ одновременно являются точками контакта главных поверхностей сопряженных зубьев и перемещаются в неподвижном пространстве по линиям Q₁ и Q₂, представляющим собой линии зацепления.

На фиг. 3 показано расположение линий зацепления относительно осей I-I и II-II вращения колес и полюсной линии p-p, являющейся мгновенной осью вращения в относительном движении шестерни и ведомого колеса. В зависимости от вида линейчатой производящей поверхности, т.е. при наличии эвольвентного, архимедова или конволютного геликоидов линии Q₁ и Q₂ зацепления могут быть прямыми или близкими к ним кривыми линиями, симметричными или занимающими близкое к симметричному положение относительно центральной плоскости передачи. Линии Q₁ и Q₂ зацепления наклонены к центральной плоскости так, что во всех случаях точки a и b пересечения этих линий находятся вне пределов активных линий зацепления.

Передача работает следующим образом. При вращении шестерни 1 главные поверхности ее зубьев контактируют с главными поверхностями зубьев ведомого колеса 2 в каждый момент времени в двух точках, которые перемещаются по линиям Q₁ и Q₂ зацепления и сообщают вращение ведомому колесу таким образом, что отношение угловых скоростей колес остается постоянным. Благодаря наклонному по отношению к центральной плоскости расположению линий зацепления точки контакта главных поверхностей сопряженных зубьев в передаче перемещаются так, что длительность зацепления одной пары зубьев увеличивается по сравнению с известным вариантом зацепления, когда точка контакта перемещается в центральной плоскости. Тем самым в передаче обеспечивается не только торцовое, но и осевое перекрытие, при этом суммарный геометрический коэффициент перекрытия увеличивается, что равнозначно увеличению контактной и изгибной прочности передачи.

Зубчатая передача, содержащая ведущее и ведомое колеса с арочными зубьями, отличающаяся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности путем обеспечения двухточочного мгновенного контакта поверхностей зубьев, главные поверхности зубьев колес очерчены с различными радиусами кривизны продольных линий зубьев, выбранными в точках продольных линий, расположенных в зоне зацепления, включающей центральную торцовую плоскость передачи и симметричной относительно нее, большими у выпуклого зуба и меньшими у вогнутого, а в остальных точках - наоборот.

Зубчатая передача, содержащая ведущее и ведомое колеса с арочными зубьями, отличающаяся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности путем обеспечения двухточочного мгновенного контакта поверхностей зубьев, главные поверхности зубьев колес очерчены с различными радиусами кривизны продольных линий зубьев, выбранными в точках продольных линий, расположенных в зоне зацепления, включающей центральную торцовую плоскость передачи и симметричной относительно нее, большими у выпуклого зуба и меньшими у вогнутого, а в остальных точках наоборот.