Зубчатая муфта Советский патент 1990 года по МПК F16D3/18 

fuS. i

Изобретение относится к машиио- i троешио и может быть использовано о всех отраслях народного хозяйства ля соединетш валов быстроходных и g яжелонагружелных Mawifli

Цель изобретения повьшение наежности и компенсирующей способности в условиях перекоса осей.

на фиг.1 изображена зубчатая муфта,ю вид сбоку,поперечное сечение; на фнг.2 - зуб обоймы и контактные ли- НШ1 на его боковой поверхности при В5а11мсдействии с зубом втулки в процессе поворота муфты; на фиг.З - зуб 15 втулки с МОДИФИ1ШРОВЗИНОЙ формой рабочей поверхности; иа фиг.4 - проекции в плоскости Y, О, Z линий контакта зубьев втулки и обоймы-на правой по- ловияе зуба обоймы при перекосе осей 20

муфты,

На фиг. 1-4 показано: ,Z - трехмерная система координат обоймы; Хд Z трехмерная система коорди- пат втулки; С|)„ - угол поворота муфты 25 в пгм положении; М - точка на рабо- Х1ей поверхности зуба втулки; аа, bb,...,nn линии контакта на рабочей поверхности зуба обоймы.

I30

Зубчатая муфта содержит зацепляю- щиеся между собой в условиях перекоса зубчатую втулку (фиг.1) и зуб- чатую обойму 2, имеющую зубья 3 с прямолтшйным производящим 4 (фиг.2) 5 и образуттчим 3 контурами. Боковая поверхность 6 (фиг.З) зубьев 7 втулки 1 выполнена в соответствии с уравнениями

x. x,,.A|g-:; B(,-

-sin;-w);.

V vp;. -§-.-r-J

,}2° ftv cos ut J ctgOC ctgc(. .

-sin .(f)):45

,4 tg 03/2-COS CO Z (.4- Y -cosoi) -1п(

. (Х,со5ф+ Y,sia(t ) sinffl;

. . -2 CO cos (Ci , A 2 sin -2- ;i--(ir;R-) ,,s 50

. -2 CO sin

В . r sin -5- -;iuii.

где Хл, Y., Zj. - координаты точки М (фиг.З, позиция 8) на боковой поверхнос- ти 6 зуба втулки; Х, Y{ - координаты точки на производящем контуре 4 зуба 3 обоймы 2;

- угол наклона производящего контура 4 зу ба 3 обоймы .2;

(t - фиксированное значение угла поворота муфты;

СО - угол перекоса продольных осей втулки

1относительно обоймы

2при эксплуата1щи муфты;

г - радиус делительной окружности зубьев;

Z - число зубьев.

На фиг.2 показаны линии 9 контакта на боковой поверхности зуба 3 обоймы 2 при взаимодействии его с зубом 7 втулки I, форма которого вьшолнена в соответствии с выражением (1). Лшши 9 контакта на зубе 3 обоймы 2 предсталяют собой плавные кривые приблизително одинаковой длины (фиг.4). На боковой поверхности зуба обоймы они пере- мещаются от центрального сечения зуба к вершине торца зуба, а на боковой поверхности зуба втулки линии контакта перемещаются от центрального сечения зуба к основанию торца зуба. Уравнения линий 9 контакта на зубе 3 обоймы 2 для каждого значения угла

поворота муфты имеют следующий вид:

, /N. . г sin( „ ,, . X,ctgo6- Y. ---. - О

.. te 03/2/

Z, (X,811106+ Y,coso6) 2

Зубчатая муфта работает следующим образом,

В условиях перекоса осей, при работе муфты, втулка 1 и обойма 2 поворачиваются вокруг CBOI-SX продоль- Ш)ГХ осей. При этом зуб 7 втулки 1 совершает пространственное движение относительно зуба 3 обоймы 2. Форма боковой поверхности 6 зуба 7 втулки 1, выполненная в соответствш с представленными соотношениями (1), обеспечивает линейный 9 контакт их с зубьями 3 обоймы 2, имеющ1да1 пря- мол1шейные образующий 4 и производящий 5 контуры. Линии 9 контакта на зубе 3 обоймы 2 представляют собой плавные кривые, (фиг.4), и по всей ширине зуба 3 приблизительно одинаковой ,цлины во всех его угловых положениях. Это обеспечивает равномерность удельной контактной нагрузки ПО всей рабочей поверхности 6 зуба 7 и зуба 3. Ввиду того, что

линии 9 контакта имеют вогнутость (фиг.4), то они на зубе 3 обоймы 2 перемещаются от центрального сечения OY, к торцу вершины зуба 3, а линии контакта на зубе 7 втулки 1 перемещаются от центрального сечения зуба к торцу основания зуба 7 втулки 1 . Это обеспечивает равнопрочног.ть зубьев втулки 1 и обоймы 2, а также повышается надежность иг компенсирующая способность зубчатых муфт в целом

При повороте муфты, когда угол ее поворота равен ф, линия контакта за- нимает положение аа (фиг.2), при дру гом фиксированном значении угла поворота (2 муфты линия контакта занимает положение bb,. и так далее, при С(„- линия контакта зубьев занимает положение пп.

Для определения геометрических параметров зубьев втулки, например, в продольных сечениях с параметрами

а

а|, необходимо подставить это

значение параметра в левую часть второго уравнения системы (1) и найти связь параметров в ввде зависимости: f,(X, Y, , Cf) 0. (3) Рассматривая совместно зависимость (3), первое и третье уравнения сйстеX,

мы (I), задаваясь значением х по первому уравнению системы (2), определяют Y4 3 затем иаходят значение ф, далее, используя первое и третье уравнения системы (I), вычисляют коор динаты Х и Yg. продольной модификации зуба, и т.п.

Для определения геометрических параметров зубьев втулки, например в поперечных сечениях с параметрами , необходимо подставить это значение параметра в левую часть уравнения системы (I) и найти связь параметров в виде зависимости:

f2(X,,Y ц;) О (4) Рассматривая совместно зависимость (4), первое и второе уравнения системы (1), задаваясь значением Х,по первому уравненш) системы (2) определяют YJ, а затем находят значение ( , далее, используя первое и второе урав нения системы (1), вычисляют коорди наты Х и 2. поперечной модификации зуба, и т.д. Например, для 2 О, выражемие для определения С4 следующее:

ф.

-т-i arccos

cos(cir arctg -- )

,

- 2(X,sino6+ Y,co8o6)

Sjj;l/2 tSWt:

- 06 - arctg

-5il Yi )

4

Xf + Y1

(5)

10

,

15

20

25

30

-35 40 4550. 55

Iloдcfaвлян найденные по выражению (5) значения (в первое и второе уравнения системы (1), определяют координаты точки М (фиг.З, позиция 8) по всему:сечению зуба.

Математические выражения получены кинематическим методом по теории пространственных зацеплений.

Предлагаемая зубчатая муфта с пространственной модификацией зубьев втулки может быть нарезана методом обкатки с применением специального инструмента ипа копированием на зубо- обрабатьшающих станках с применением специальных приспособлений, обеспечивающих вдентичность относительных дв1г- жений элементой зацепления при обра--: ботке с эксплуатационными.

Пример. Основные reoMeTpH iec- кие параметры зубчатой муфты: делительный диаметр зубьев мм, число зубьев Z 36, ширггаа зубьев мм угол наклона производящего контура зуба обоймы oi 10°; угол перекоса предельных осей втулки относительно обоймы при эксплуатации муфты СО 6 ; высота делительной головки зуба h 5 мм, высота делительной ножки зуба h. 6 мм.

При перекосе осей D3 6 втулка I и обойма 2 поворачиваются вокруг своих продольных осей. При этом зуб 7 втулки 1 совершает пространственное движение относительно зуба 3 обоймы 2. Боховая поверхность 6 зуба 7 втулки 1 выполнена в соответствии с уравнением (1), координаты точки М (позиция 8) показаны на фиг.З. Такая форма зуба 7 втулки 1 обеспечивает линейный -контакт его с зубом 3, имеющим прямолинейные производящий 4 и обра- . зующий 5 контуры. Линии 9 контакта на зубе обоймы 2 представляют собой плавные кривые (фиг.4),,причем по всей ширине зуба 3 онк приблизительно одинаковой длины во всех-угловых полохсениях зуба. Расчеты координат линий 9 контакта на зубе 3 обоймы 2 выполняют по уравнениям системы (2) для различнь1хУ, , ;

Одинаковые линии контакта на рабочих поверхностях зубьев обеспечивают равномерные удельные контактные давле-.

ИЛ по всей рабочей поверхности,, что ыравнивает и снижает износ пов«рхнос- ти зубьев. Кроме того, благодаря тому, что линии контакта перемещают- g ся на зубе обоймы от центрального сечения к торцу вершины, а на зубе втулки от центрального сечения :к торцу основания, обеспечивается равно- прочность зубьев втулки и обоймы за ю счет снижения изгибных напряжений зубьев втулки. Все это повышает надежность и компенсирующую способность

зубчатых муфт.

15 Формула изобретения

Зубчатая , содержащая находящиеся в зацеппекии .между собой зубчатую птулйу с модифицирйвалкыми зубьями и зубчатую обойму с прямолинейными образутощими зубьев, о т ли чающаяся, тем, что, с цепью псзытения надежности к компенсирующей способности в условиях nepeiKoca осей, форма боковой поверхности зубьев втулки описала уравнениями:

(:

I- - sin 2(j));

xr X,

aittei J tgc{,

- g юь

15

В

590735. в

Y Y, i - sin 2(f);

z, (х,в1„ v,cos.O IffJiip- ж А sin t l + А --. совоб J

Gtgci ctgCjJ+ctgoC

j- v, 4.x«s.- . sinOip+oL)

- (Х,со8ф+ Y, sin() sinCO ; 2 CO cos(+(L1

2 зТпТф+ сб) 2 CO8in n;/2Z

A 2 sin

В

r sin

где X,,,Y. ,Z. Ч Ч

20

25

30

Ч

V JIM

06CfJCO r z sin a координаты точки на боковой поверхности зуба втулки; координаты точки на производящем контуре зуба обоймы; угол наклона производящего контура обоймы;

фиксированное значение угла поворота муфты;

угол перекоса продольных осей втулки относительно обоймы при эксплуата1щи муфты; радиус делительной окружности зубьев; число зубьев.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов быстроходных и тяжелонагруженных машин. Цель изобретения - повышение надежности и компенсирующей способности в условиях перекоса осей. При работе муфты зубчатые втулки 1 и обойма 2 поворачиваются вокруг своих продольных осей. При этом зуб 7 втулки 1 совершает пространственное движение относительно зуба 3 обоймы 2. Форма боковой поверхности зуба 7 втулки 1, выполненная в соответствии с представленными соотношениями, обеспечивает линейный контакт его с зубом 3 обоймы представляют собой плавные кривые по всей ширине зуба 3. Они имеют приблизительно одинаковую длину во всех угловых положениях зуба. Благодаря тому, что линии контакта перемещаются на зубе обоймы от центрального сечения к торцу вершины, а на зубе втулки от центрального сечения к торцу основания, обеспечивается равнопрочность зубьев втулки и обоймы за счет снижения изгибных напряжений зубьев втулки. 4 ил.

У/

1 иг.З