Зубчатая передача Советский патент 1993 года по МПК F16H1/08 

точке пересечения нормалей, проведенным к указанным вершинным точкам А, В, А , В . Разноименные эвольвентные профили 3 у ножек 5 зубьев 6 во впадине между двумя соседними зубьями 6 соединены между собой кривой КС (, огибающей головку 4

зуба 6 и представляющей собой линию, эквидистантную удлиненной эпициклоиде, описываемой в неподвижном пространстве центром 0(0 ), окружности r(r соединяющей вершинные точки А, В, (А , В ) профилей 3 головки 4 зуба 6. 3 ил,

И; обретение относится к машинрстроению v может быть использовано там, где требуется передача вращательного движения от одного органа машины другому с измерением скорости вращения. Целью изобретения является повышение контактной прочности и увеличение ресурса кинематической точности передачи. Зубчатая передача содержит шестерню 1 и колесо 2с соединенными между собой эвольвентными разноименными профилями .3 (участки АК- ВС) и А К -В С ) как у головок 4, так и у: ножек 5 зубьев 6. В торцовом сечении передачи вершинные точки А, В (шестерни 1) и А/В/(колеса 2) разноименных эвольвентных профилей 3 головки 4.соединены между собой дугой окружности г(г) с центром О в

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях машиностроения, где требуется передача вращательного движения от одного органа машины другому с изменением скорости вращения.

Широко известна .эвольвентная зубчатая передача..

. Недостатками эвольвентной зубчатой передачи являются низкая нагрузочная способность термически улучшенных передач, доступных для обработки червячными фрезами с зубьями их быстрореза, а так же низкий ресурс кинематический точности.

Указанные недостатки эвольвентной передачи проявляются в виде образования питинга в околополюсной зоне на боковой поверхности зубьев и неравномерного износа активных поверхностей зубьев.

В результате питинг (усталостное вы- крашивание) вынуждает конструктора снижать допускаемые нагрузки для эвольвентной зубчатой передачи, а неравномерных износ- боковой поверхности зубьев с эвольвентным профилем снижает кинематическую точность, плавность работы передачи в процессе ее эксплуатации.

Наиболее близкой к предлагаемой передаче по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является зубчатая передача.

Зубчатая передача обязательно выполняется в заполюсном варианте зацепления с прямолинейной формой зубьев в их продольном направлении. Одно из колес снабжено прижатыми к его торцам шайбами, наружный диаметр которых больше начальной окружности колеса.

Недостатками передачи чрезмерно высокая степень точности изготовления как передачи, так и редуктора в целом для получения замкнутости контактных линий и устранения щелей между торцами зубчатых колес и торцами шайб для удержания смазки в зоне передачи усилия.

Достичь эту цель практически невозможно, а нарушение замкнутости контактных линий, необходимой для образования

масляного кармана, не позволяет реализовать повышение контактной прочности передачи.

Так как передача обязательно выполняется с заполюсным зацеплением, она имеет недостаточный коэффициент торцового перекрытия, меньший единицы, так как в ней используется только выходная половина от всей длины рабочего участка линии зацепления, т.е. перекрытие при зацеплении зубьев шестерни и колеса отсутствует.

Это означает, что передача является виброактивной и обладает низкой кинематической точностью.

Целью изобретения является повышение контактной прочности и увеличение ресурса кинематической точности эвольвентной зубчатой передачи.

Поставленная цель достигается тем, что

в торцовом сечении передачи вершинные точки разноименных эвольвентных профилей головки соединены между собой дугой окружности с центром в точке пересечения нормалей, проведенных к указанным вершинным точкам.

Разноименные эвольвентные профили у ножек зубьев во впадине между двумя соседними зубьями соединены между собой кривой, огибающей головку зуба и пред. ставляющей собой линию, эквидистантную удлиненной эпициклоиде, описываемой в неподвижном пространстве центром окружности, соединяющей вершинные точки профилей головки зуба..

Признаки, отличающие предложенную конструкцию зубчатой передачи от прототипа, являются не только новыми, но и существенными, так как придают предложенной передаче новые качества.

Созданы две дополнительные линии зацепления, благодаря которым в местах наибольшего износа эвольвентных профилей снижены контактные напряжения, а следовательно, снижена сила трения и неравномерность износа активных поверхностей зубьев и износ их вробще.

Вследствие замедления износа эвольрентного профиля у вершины и корня зуба

установлена причина пульсации передаточ- но г числа на протяжении каждого углового шага в процессе работы передачи, поэтому суиественно снижены контактные напряжения в околополюсной зоне активной пр- верхности зуба, именно taM, где образуется питлнг у эвольвентных зубчатых передач, так как перегрузки приходились именно на эту зону, что, естественно, существенно по- выиает контактную прочность предложенной передачи и ее ресурс кинематической точ (ости;: : ;

Благодаря снижению контактных на- пряжений по всей активной поверхности

зуб дли

снижению неравномерности износа актив- центром 0(0 ) окружности rfr), соединяюных поверхностей зубьев, а следовательно, благодаря снижению динамических наг эузок во время работы передачи предложенная передача обладает существенно бол шей нагрузочной способностью и большин ресурсом кинематической точности,

чем

зуб кол

НЫК

за и

на фиг. 3 - контур зуба колеса в нормальном нии, на котором показаны направления

са передачи в аксонометрии с крнтакт- и линиями, у которого вся поверхность, сключением торцов, является активной;

сеч

пер

2, f

ев вследствие увеличения суммарной ы контактных линий, а также благодаря

АК-ВС и А К -В С ) как у головок 4, так и у ножек 5 зубьев 6. ; Л ..

В торцовом сечении (фиг. 1) передачи вершинные точки А, В, (шестерни 1) и А В

5 (колеса 2) разноименных эвольвентных профилей 3 головки 4 соединены между собой дугой окружности г(г) с центром О в точке пересечения нормалей, проведенным кУка занным вершинным точкам А, В, А, В.

10 Разноименные эвольвентные профили 3 у ножек 5 зубьев 6 во впадине между двумя соседними зубьями б соединены между собой кривой KG (Кс ), огибающей головку 4 зуба 6 и представляющей собой линию, эк15 видистантную удлинённой эпициклоиде,

описываемой в неподвижном г/ространстве А

. i щей вершинные точки А, В (А , В ) профилей

3 головки 4 зуба 6. 20 Уравнение удлиненной эпициклоиды

Х ( п +г2 ) cos р° - R cos ( p° )

На фиг. 1 изображена схема зацепления 25 Y СГ1..+ Г2 ) ° Г.R .- ( п °) ев шестерни и колеса; на фиг. 2-зуб

прототип.

мещения контактных линий. Передача содержит шестерню 1, колесо

азноименные эвольвентные участки профилей 3 зубьев (АК-ВС, А к -ВТ7), голов :а 4 зуба, ножка 5 зуба, зуб 6 колеса (шестерни)..

О(О ) - центр окружности радиуса г(). соп )ягающей разноименные эвольвентные про или головки зуба шестерни (колеса),

L - линия зацепления эвольвейтных

где X, Y - координаты удлинённой эпицик лоиды; / . ; ../ - . --. , ; :. , . .. ..-. . п, гг-делительные радиусы шестерни

30 и колеса;. : .. .

ро- угол поворота Центра дёлитёль н ой окружности шестерни (колеса) при ее качении без скольжения по делительной окружности колеса (шестерни);

35 R-радиус центра 0(0 ) окружности ра, ; диуса г(г )..

Координаты линии, огибающей головку 4 зуба 6, представляющей собой линию к .с (КС), эквидистантную удлиненной эпицик40. лоиде определяют следующим образом.

Сначала находят координаты удлиненной эпициклоиды, которую описывает центр О (О ) по ее уравнению, представленному выше, затем строят тоТ ее участок, который

уча

ния про пер

ния про пер

тер

дер сое/ ми

тков профилей зубьев,

К - начало рабочего участка линии зацеп 1ения эвольвентных участков и новых доп мнительных участков профилей зубьев,

КМ - дополнительная линия зацепле- которую описывает в неподвижном

транстве контактная точка К при своем

мещении по дуге окружности радиуса

головки зуба в точку Д,

NL - дополнительная линия зацепле- которую описывает в неподвижном

транстве контактная точка N при своем мещении в точку R,

(о и й)2 - направление вращения шес- и и колеса.. : Тредложённая зубчатая передача со- кит шестерню 1 и колесо 2 (фиг. 1) с инекными между собой эвольвентны- азноименными профилями 3 (участки

центром 0(0 ) окружности rfr), соединяюАК-ВС и А К -В С ) как у головок 4, так и у ножек 5 зубьев 6. ; Л ..

В торцовом сечении (фиг. 1) передачи вершинные точки А, В, (шестерни 1) и А В

(колеса 2) разноименных эвольвентных профилей 3 головки 4 соединены между собой дугой окружности г(г) с центром О в точке пересечения нормалей, проведенным кУка занным вершинным точкам А, В, А, В.

Разноименные эвольвентные профили 3 у ножек 5 зубьев 6 во впадине между двумя соседними зубьями б соединены между собой кривой KG (Кс ), огибающей головку 4 зуба 6 и представляющей собой линию, эквидистантную удлинённой эпициклоиде,

описываемой в неподвижном г/ространстве А

центром 0(0 ) окружности rfr), соединяю . i щей вершинные точки А, В (А , В ) профилей

3 головки 4 зуба 6. Уравнение удлиненной эпициклоиды

где X, Y - координаты удлинённой эпициклоиды; / . ; ../ - . --. , ; :. , . .. ..-. п, гг-делительные радиусы шестерни

и колеса;. : .. .

ро- угол поворота Центра дёлитёль н ой окружности шестерни (колеса) при ее качении без скольжения по делительной окружности колеса (шестерни);

R-радиус центра 0(0 ) окружности радиуса г(г )..

Координаты линии, огибающей головку 4 зуба 6, представляющей собой линию к .с (КС), эквидистантную удлиненной эпициклоиде определяют следующим образом.

Сначала находят координаты удлиненной эпициклоиды, которую описывает центр О (О ) по ее уравнению, представленному выше, затем строят тоТ ее участок, который

используется в зацеплении, и строят по интересующему участку эпициклоиды эквидистантную кривую, отстоящую от эпициклоиды на. расстоянии, равном радиусу г(г), которая будет огибающей головку 4 зубаб. : . ;;:..;: . ;- . ;;:;,.;.; -.:: ; -„;;;-.-. В процессе работы передача в точке К

(фиг. 1) на входе в зацепление зубьев имеет контактную линию КК, представленную на фиг. 2.V

Эта контактная линия представляет собой сумму двух контактных линий: контактной линии базовой эвольвентной передачи, длина которой в точке К равна нулю, и контактной линии, расположенной на дополнительной поверхности головки 4 (фиг. 1}зуба колеса б, которая; располагается на ширине колеса 6, равной осевому шагу косозубрго колеса (или .на всей ширине прямозубого колеса). . :,;:- ,-л .,; .. .; . .;..;-.. .: . Во время дальнейшего вращения шестерня приводит во вращательное движение колесо и возникают уже две контактные ли: НИИ. v -;-;:.: .: .. . : ,;;,; ;..-.. .

на Допрлнительнрй повёрхнорти головки 4 (фиг. 1) зуба колеса б также очень длинная и контактная линия на;базовой эвольвентнрй поверхности, длина которой очень быстро возросла от нуля до максимальной величины, срртветствующей оеево- му шагу косозубого колёса.;

Далее в процессе работы передачи, когт да радиальные линии си|ммётрии зуба колеса 6 и впадины шестерни 5 совместятся с линией мёжрсевого перпендикуляра передачи, дополнительная линия зацепления КМ реализуется полностыр, контактная линия, образующая в неподвижном пространстве линию зацепления КМ, Придет в точку М (фиг.;1). ;.:-- ::--;V- ..i- -Я- . ,

Что же касается контактной линии базовой эвол ьвентной передачи:, движущейся от точки к к точке L. то она опишет в неподвижном пространстве участок КК линии зацёп- ления и к рассматривггемому моменту времени контактная линия придёт в точку К,-т;е , не дойдет до полюса Р 0,25 р (основного шага). ;ч , ; .. ... /:.,. ......; ;

При дальнейшем еращении звеньев передачи на активных поверхностях передачи

.формул а из о б р е t e ri ия : Зубчатая пёрёйача, содержащаяГ Шес/гёрню и (солено с соединенными межДУ -Р р- брй эвольв;ёнтныйй разноимёнными профилями как у ro/iOBok, так и у ножек, от- л ич;ающа:яqя; тен, 4Tb,Xiцелью повыше ния контактной прочности и увеличения ресурса кинематической Уочности передачи, в торцовом сёчейии передачи вершинное трчки разноимённых эвбльвентных профилей голбвки соединены между собой дугой

будет реализовываться только одна контактная линия. Этот участок линии зацепления заключен между точками К и Ки равен 0.5 основного шага. . ;. ...

Начиная от точки К /снова будут действовать две контактные линии , а именно К - .К. и NN (фиг. 2);, которые перемещаются в направлении к точке L (фиг, 1) и котр- рые, придя в точку L, сольются в одну

контактную линию LL (фиг. 2).

Направления перемещения контактных линий продемонстрированы на фиг. 3.

, Таким образом, на входном участке линии зацепления KL от К до к / добавлена

контактная линия действующая от К i до М, а на выходном участке линии зацепления KL рт к до L добавлена контактная линия, действующая от N до L:. .. . Входной и выходной участки линии зацеплёния KL приходятся именно на взаимр- действиё вершины и корня зубьев передачи, которые наиболее изнашиваются, что является причиной неудовлетворительной работы эвольвентной передачи..

- .; Поэтому благодаря резкрму снижению контактных напряжений на угазанных входном и выходном участках линии зацепления за счет ввода на этих участках дополнительных контактных линий существенно повышена контактная прочность зуЬчатой передачи, а также снижен износ зубьев по обе стороны полюсной линии зубьев шестерни и колеса, что также существенно повысило ресурс кинематической точности

-передачи ; - - . . / :-- :

окружности с центром в точке пересечения нормалей, проведённым к указанным вершинным точкам, а разноименные эвольвен- THbte профили у ножек зубьев во впадине, между двумя соседними зубьями соединены между собой кривой, огибающей головку зуба и представляющей собой линию, эквидистантную удлиненной эпициклоиде, описываемой в неподвижной пространстве центром окруЖйрсти. соединяющей вершинные точки профилей головки зуба.

Ред

ктор С. Кулакова

Составитель В. Попов Техред М. Моргентал

Зак

з 490

Тираж

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская.наб.. 4/5

Корректор Н. Король

Подписное