Зубчатый венец Советский патент 1989 года по МПК F16D3/18 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве зубчатых венцов с модифицированными зубьями, преимущественно зубчатых втулок зубчатых муфт.

Цель изобретения - повышение долговечности за счет стабилизации условий зацепления и центрирования зубчатой втулки в зубчатой обойме.

На фиг. 1 изображен зубчатый венец, общий вид (цетрирующая поверхность при пространственной модификации зубьев); на фиг. 2 - графическое построение преобразования систем координат при переходе от уравнения производящей плоскости в ее собственной системе координат к уравнению этой плоскости в системе координат заготовки; на фиг. 3 - зубчатая втулка с модифицированными зубьями в зацеплении с зубчатой обоймой; на фиг. 4 - процесс обработки зубчатого венца при модификации зубьев; на фиг. 5 - зубчатый венец, вид с торца; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг. 5; на фиг. 9 - сечение Г-Г на фиг. 5.

Зубчатый венец имеет внешние эволь- вентные зубья, рабочая боковая поверхность 1 которых модифицирована в сечении плоскостью, касательной к делительному цилиндру. Поверхности выступов 2 и впадин 3 зубьев модифицированы по модификации рабочих поверхностей 1 зубьев.

При этом центрирующая поверхность на выступах зубьев при пространственной модификации зубьев представляет собой огибающую семейства цилиндров, ось которых находится на поверхности конуса, образованного последовательными положениями оси зубчатой втулки, и выполнена в виде поверхности второго порядка - шарового пояса, сопряженного с коническими поверхностями.

Ширина цетрирующей поверхности равна ширине зубчатого венца, ширина шарового пояса siny, где Вй - ширина шарового пояса; гй - радиус сферической поверхности шарового пояса; -ух - угол наклона конических образующих центрирующей поверхности к оси втулок.

Шаровой пояс описывается системой уравнений

X2 cos- 4}+2XY-simj)cos +Y -sin2i| +

+ Y- COS27COS2 |3 + X2 ЗШ2 фСО52- +

+ Z2sin2y-2XYcos J) sin |x:os27-r+ 2YZ cos sinYCos-y-2ZX sini|)

ra2

2X -cosi|;sinij)-|-2XY (cos2 -sin2o|)) +

+ 2Y2sini cos |)-2Y2cos2-ycos | sim|)-|-f2X2smi|3Cosi|)cos2Y-2XYcos2yX X (cos2o|)-sin2 |)) -2YZcosY- sirry- sini|3 2ZX cosi|5CosysiiTY 0,(l)

где Y - допустимый угол компенсации зубчатой муфты;

X, Y, Z - текущая система координат зубчатого венца;

г| - угол поворота зубчатого венца- от условного начального положения.

При передаче крутящего момента между валами со смещениями и перекосами осей при помощи зубчатых венцов возникает необходимость центрирования передающих элементов (например, в зубчатой муфте центрирование втулки и обоймы). Под центрированием понимается работа зубчатой муфты в условиях «чистого перекоса, т. е. взаимное смещение осей втулки и обоймы равно нулю. Наличие взаимосвязи между модификациями поверхностей выступов и

5 впадин с модификацией рабочих поверхностей позволяет усранить несовпадение центров центрирующей поверхности на выступах и боковой поверхности зубьев, чем обеспечивается полное центрирование. Когда

,. угол перекоса осей уь меньше допустимого угла компенсации зубчатой муфты у, центрирование происходит по поверхности выступов, а так как модификация выступов обрабатывалась по модификации боковых поверхностей, то неравномерности на5 гружения зубьев не будет, что и позволит увеличить срок службы муфт за счет улучшения условий работы зубьев. При равенстве yt, и у (предельное состояние) центрирование зубчатой втулки в обойме происходит по боковой поверхности зубьев (при

0 пространственной модификации, а предлагаемая центрирующая поверхность не препятствует этому центрированию).

При пространственной модификации боковых поверхностей зубьев центрирующая поверхность, соответствующая этой модифи5 кации, должна быть выполнена в виде огибающей семейства цилиндров, т. е. в виде шарового пояса, сопряженного с коническими поверхностями, Это обеспечит при углах текущий контакт центрирую0 шей поверхности втулки с обоймой по одной из окружностей, являющихся диаметральными сечениями шарового пояса, т. е. для всякого угла действительного перекоса будет соблюдаться условие центрирования. Таким образом, погрешность уста5 новки заготовки при зубообработке не мешает осуществлению центрирования, так как для всякого 7 развернутый относительно обоймы зуб втулки не выходит за пределы впадин на венце обоймы. А при контакт происходит по конической поверх0 ности (т. е. вместо контакта по линии окружности контакт по поверхности в самых неблагоприятных условиях).

На фиг. 1 показано сечение центрирующей поверхности зубчатой втулки, которая для пространственной модификации представляет собой шаровой пояс на участке BQ, который плавно переходит в конические поверхности на участке . Ширина шарового пояса определяется величиной у - уг5

лом наклона оси втулки при зубообработ- ке, радиусом сферической поверхности г„ и равна

siny, где Ва - ширина шарового пояса;

В - ширина центрирующей поверхности.

Шаровой пояс плавно переходит в коническую поверхность, которая при углах 7f,7 касается цилиндра впадин на венце обоймы, и располагается от крайней точки шарового пояса (А:В) до крайней точки поверхности выступов (D:C). Таким образом, центрирующая поверхность представляет собой тело вращения, продольное сечение которого состоит из дуги окружности АВ и двух отрезков АС и BD, наклоненных к оси вращения под углом у. Наличие такой цетрирующей поверхности при пространственной модификации позволяет добиться полного центрирования, стабилизации условий зацепления, так как точность и форма центрирующей поверхности 2 соответствует модификации боковых поверхностей зубьев 1. Это повышает долговечность зацепления зубьев муфт за счет указанного улучшения условий их эксплуатации.

На фиг. 2 показаны (Х0, Yp, Zp) - система координат исходной рейки; (X, Y, Z) - исходная система координат (система координат наблюдателя); X , Y , Z ), (Xf, Y, Z), (Х2, Ya, Za) - промежуточные системы координат; 7 - допустимый угол компенсации зубчатой муфты (угол накона оси втулки к оси зубообрабатывающего станка); J. - смещение системы координат исходной рейки.

Преобразование систем координат производят следующим образом.

В системе координат рейки уравнение плоскости впадин имеет вид .

Очевидно, что

СОЗф

где ф - параметр поверхности при уг

перемещениях оси заготовки. Следовательно,

i va

Y, г- Xi tern.

1СОСфST

Огибающая семейства запишется дующей системой уравнений:

+ ,;

СОЗф

1

СОЗф

После преобразований

СУ 2 I /V 1 2 г (Л| ) ( i ) Га.

Таким образом, после исключения в нениях огибающей параметра ф получ уравнение окружности с радиусом, ным гй. В системе координат X/ YI Z

5

уравнение описывает вертикальный круглый цилиндр.

Поверхность выступов венца втулки представляет собой огибающую семейства ци- линдров, ось которых проходит через поверхность конуса, образованного последовательными положениями оси втулки. При этом текущая система координат получается поворотом системы координат цилиндра на угол у вокруг некоторой произвольной прямой, лежащей в плоскости YI, OXi и проходящей через начало координат, и поворотом на угол ф в плоскости YI OXi от некоторого условного начального положения. Связь между указанными системами коор- 5 динат выражается следующими зависимостями:

ХГ Х2;

Yf Y2cos7 + Z2siny; Zf Z2cosy-Y2siny;

0X2 Xcosi|i + Ysim|j;

Ya Ycosij -Xsirul где 7 - допустимый угол компенсации

зубчатой муфты;

г|; - угол поворота зубчатого венца от условного начального положения;

X, Y, Z - текущая система координат зубчатого венца.

Подставив формулы преобразования координат в уравнение вертикального цилинд- 0 ра, получим уравнение семейства огибаемых цилиндров ()-r-Ysirn|)24- (Ycosi|icos7--Xsin |:cos7 +

4-Zsiny) Tq-.

Огибающая семейст ва определится системой уравнений (1). Подобная центрирую- 5 шая поверхность позволяет добиться центрирования зубчатой втулки в обойме при эксплуатации, стабилизировать условия зацепления, а в результате повысить долговечность эксплуатации.

0 Модификация боковых поверхностей описывается в сечение плоскостью, касательной к делительному, цилиндру, но при обработке эта модификация пересчитывается на модификацию копира, при этом величина боч- кообразности на зубе tga, где Д - величина бочкообразности на копире, a - угол профиля исходной рейки. Модификация на вершине зуба и на впадине зуба соответствует модификации копира

Дб8Л Д (фиг. 4-9).

Q Пример выполнения центрирующей поверхности.

Для пространственной модификации согласно указанному выводу центрирующая поверхность представляет собой шаровой пояс с радиусом ra, равным расстоянию между

5 осью втулки и впадиной зубчатой рейки, шириной siri7t, где у - угол наклона оси втулки от оси зубообрабатывающего станка при обработке, сопряженный

с двумя встречными конусными поверхностями с углом при вершине конуса 2-у.

Для втулки с параметрами: модуль число зубьев ширина зубчатого венца мм; делительный диаметр 10 120 мм; диаметр окружности выступов da(m(2+Z) 3 (40+2) - 126 мм.

Приняв , характеристики, описывающие центрирующую поверхность при пространственной модификации, будут следующие:

do 126 „.

rn -JT п 64 мм;

Ba 2ra-siriY 2 63 sin3° 6,594 мм; 7 3°.

Таким образом, при текущий контакт центрирующей поверхности будет проходить по одной из окружностей, являющихся диаметральными сечениями шарового пояса. Т. е. для всякого угла действительного перекоса будет соблюдаться условие центрирования. При коническая поверхность касается цилиндра впадин на венце обоймы, также обеспечивая центрирование. Так как при полном центрировании стабилизируются условия зацепления, то долговечность зацепления повышается.

Формула изобретения

1. Зубчатый венец, преимущественно втулки зубчатой муфты, содержащий внешние зубья, эвольвентные в среднем торцо

вом сечении, рабочая боковая поверхность которых модифицирована в сечении плоскостью, касательной к делительному цилиндру, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности за счет стабилизации условий зацепления и центрирования зубчатой втулки в зубчатой обойме, поверхности выступов и впадин зубьев модифицированы по модификации рабочих боковых поверхностей зубьев.

2.Венец по п. 1, отличающийся тем, что центрирующая поверхность выступов зубьев при пространственной модификации выполнена в виде огибающей семейства цилиндров, ось которых расположена на по5 верхности конуса, образованного последовательными положениями оси зубчатой втулки, а именно, поверхности второго порядка - шарового пояса, сопряженного с коническими поверхностями.

3.Венец по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что ширина центрирующей поверхности равна ширине зубчатого венца, а ширина шарового пояса определяется из соотношения

siny, где Ва - радиус сферической поверхности

шарового пояса; YA - угол наклона кони

0

5

где В0 - ширина центрирующей поверхности; га - радиус сферической поверхности шарового пояса;

угол наклона конических образующих центрирующей поверхности к оси втулки.

Y

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве зубчатых венцов с модифицированными зубьями, преимущественно зубчатых втулок зубчатых муфт. Цель изобретения - повышение долговечности за счет стабилизации условий зацепления и центрирования зубчатой втулки в зубчатой обойме. Зубчатый венец выполнен с внешними эвольвентными в среднем торцовом сечении венца зубьями, рабочая боковая поверхность 1 которых модифицирована в сечении плоскостью, касательной к делительному цилиндру. Поверхности выступов 2 и впадин 3 зубьев модифицированы по модификации рабочих боковых поверхностей 1 зубьев. Центрирующая поверхность на выступах зубьев при пространственной модификации представляет собой огибающую семейство цилиндров и выполнена в виде шарового пояса шириной BA=2R_A^.SIN*98Г_к, где R_A - радиус сферической поверхности шарового пояса

γ_к - угол наклона конических образующих центрирующей поверхности к оси втулки. Шаровой пояс сопряжен с коническими поверхностями и описывается системой уравнений. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

V

г-р

Ур

Фие.2

Js А

В Фие.5

Фие.З

Рейка

Modutputji/pofiaH- ньш зуб

А-А

7//,

. Ш////Д

Фиг. В

8-В

§

«о

ч

ZZZZZZZA

Фиг. 8

5-Б

х-Г7/7

у///У///л

Фие. 7

г-г

grfT///771

иУ/ ////ш

ч -vj

Фиг.Э