Зубчатое колесо Советский патент 1993 года по МПК F16H1/06 B23F19/06 

(Л

С

Использование: область машиностроения, в частности редукторы общего и специ- ального назначения. Сущность изобретения: торцовую поверхность бурта или зубьев большего колеса блочной шестерни снабжают конической фаской. В случае когда наружный диаметр бурта или блочного колеса значительно превышает габаритные размеры инструмента и обрабатываемой шестерни (т. е. когда Vdwo + где da ДиаметР окружности выступов зубьев большего колеса или бурта; dwo - межосевое станочное расстояние; Гао - радиус окружности выступов зубьев инструмента), торцовую поверхность бурта или блочного колеса снабжают кольцевой канавкой конической или трапецеидальной формы. Такое выполнение блочного колеса позволяет при обработке закрытых венцов методами свободного обката при скрещивающихся осях инструмента и заготовки обеспечить дополнительное увеличение угла скрещивания осей. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в редукторах общего и специального назначения, в частности в коробках скоростей ав- т.омобилей, тракторов, металлорежущих станков и других машин.

Цель изобретения - повышение технологичности конструкции блочных зубчатых колес при обработке закрытых венцов методами свободного обката при скрещивающихся осях инструмента и заготовки за счет обеспечения дополнительного увеличения угла скрещивания осей в сравнении с прототипом.

На фиг. 1 изображено зубчатое колесо, снабженное скосами на торцовых поверхностях закрытого и открытого венцов; на фиг. 2 - зубчатое колесо, торцовая поверхность

бурта или открытого венца которого снабжена кольцевой канавкой конической формы; на фиг. 3 - зубчатое колесо, торцовая поверхность бурта или открытого венца которого снабжена кольцевой канавкой трапецеидальной формы; на фиг. 4 - вариант выполнения бурта со скосом торцовой поверхности; на фиг. 5 - вариант выполнения бурта с кольцевой канавкой конической формы; на фиг. 6 - вариант выполнения бурта с кольцевой канавкой трапецеидальной формы.

Зубчатое колесо (фиг. 1) состоит из зубчатого колеса (или бурта) 1, ступицы 2 и закрытого венца 3. Зубчатые венцы большего и меньшего колеса разделены между собой стружечной канавкой 4.

со

со го

сЈ со

При обработке закрытого венца инструментом 5 при скрещивающихся осях инструмента и заготовки наличие скоса у зубьев колеса 1 со стороны закрытого торца способствует увеличению допустимого угла скрещивания осей, что повышает технологичность конструкции таких зубчатых колес.

Угол скоса конической фаски определяется зависимостью

yr arctg

(hi-hp)tg.Ib1 hf J

где yr угол скоса конической фаски;

hf - высота скоса;

hf ra-rF,

здесь га - радиус окружности выступов зубьев большего колеса или бурта;

п- радиус окружности начала формирования конической фаски;

hi и hp - параметры передачи инструмент-заготовка, определяемые зависимостями

h sVri-(a8,0+ i-r2o)2/4a&o

hF + rf - rf o)2/4 aЈ0 здесь awo - межосевое станочное расстояние;

Гао - радиус окружности выступов инструмента;

2р - расчетное значение угла скрещивания осей при наличии конической фаски.

При обработке методами продольной и диагональной подач, а также методами врезного шевингования и короткого хода расчетное значение предельно допустимого угла скрещивания осей 2 определяется равенством

2р arctg т-:

W-S

ПР ГЬо COS «wo (tg Oao - tg OWo)

где W - ширина разделительной канавки между торцовыми поверхностями блочных зубчатых колес или зубчатым колесом и буртом;

S - величина гарантированного бокового зазора между торцовыми поверхностями инструмента и заготовки с учетом допустимого выхода торцовой поверхности инструмента за торец закрытого венца (при обработке методом короткого хода и врезном шевинговании значение величины S (1...2) мм, при диагональном методе обработки S (З-.А) мм и обработке методом продольной подачи S (5...6) мм; при хонинговании зубчатых колес методами диагональной и продольной подач значение величины может быть уменьшено на (1-2) мм;

гьо - радиус основной окружности инструмента;

GV/O угол станочного зацепления инструмент-заготовка;

ago угол давления при вершине

эвольвентного участка зуба инструмента.

Значение угла принимается для полностью изношенного инструмента, т. е. после последней допустимой его переточки. При обработке зубчатого венца методом тангенциальной подачи необходимо учитывать длину рабочего хода тангенциальной подачи LST Bi tg 2рг, где LST-длина рабочего хода при обработке методом тангенциальной подачи;

Bi - ширина зубчатого венца обрабатываемой шестерни;

2р т - расчетное значение угла скрещи- вания осей при обработке методом тангенциальной подачи.

С учетом длины рабочего хода при тангенциальной подаче расчетное значение угла скрещивания осей определяется зависимостью

iijercte fc - - a- ft a- - га а-)У + « ь. (W - S frf bgjosa.ojigg.,,),

При такой модификации зубчатого венца блочного колеса или бурта, а также торцовых поверхностей обрабатываемого колеса и сопрягаемого с ним колеса обеспечивается увеличение угла скрещивания в

два с лишним раза в сравнении с традиционными методами обработки. Наибольшее значение угла скрещивания осей обеспечивается при обработке методами врезного шевингования и короткого хода и значительно меньше при обработке методом продольной подачи.

Угол скоса конической фаски уг 2цэ, т. е. не превышает уг 10°. что не оказывает какого-либо влияния на прочность зуба

большего колеса блочной шестерни, поскольку наиболее напряженная зона размещается у основания зуба, т. е. на участке, где рабочая ширина зуба при модификации остается без изменения (см. Устиненко В. Л.

Напряженное состояние зубьев цилиндрических прямозубых колес. - М.: Машиностроение, 1972.

Следует отметить, что с целью предупреждения обламывания краев зубьев

косозубых колес их снабжают скосами с обоих торцов, значение угла наклона которого рекомендуется принимать у 50-55° (см. Кудрявцев В. Н. Зубчатые передачи. Л.: Машгиз, 1957. С. 180-181), т. е. в пять с лишним раз больше, чем в рассматривавмом случае, при этом считается, что это не влечет за собой снижения прочности модифицированного зубчатого колеса.

Для случая, когда + r|0, Т°Р цовую поверхность бурта или зубчатого ко- леса снабжают кольцевой канавкой конической или трапецеидальной формы.

На фиг. 2 показано зубчатое колесо с закрытым венцом, торцовая поверхность которого снабжена кольцевой канавкой ко- нической формы. Такая форма канавки рациональна при обработке зубьев закрытого венца методами продольной и диагональной подач, а также врезном шевинговании и обработке методом короткого хода, гео- метрические параметры которой определяются зависимостями:

Йс 2 оС052 +а2о

ip - arctg

2t

dc tg }, - 2 Va2wo tg2 ji + (rao sln 21 t )22t

V - ctg 2 VgL + (rao cos +1. tg )2 d-J 25

hao ГЬо COS OWo (tg Gao - tg Owo)

где .

При обработке зубчатых колес методом тангенциальной подачи или инструментом, снабженным скосом, торцовую поверхность бурта или большего колеса снабжают кольцевой канавкой трапецеидальной формы.

На фиг. 3 показана форма такой канавки, геометрические параметры которой при обработке методами продольной и диагональной подач, а также врезном шевинговагде dc - диаметр размещения вершины конуса кольцевой канавки; .

- угол, образованный между образующей конической поверхности канавки, прилежащей к торцовой поверхности инструмента, и торцовой поверхностью бурта;

-$ - угол, образованный между образующей конической поверхности канавки, прилежащей к наружной цилиндрической поверхности инструмента, и торцовой поверхностью бурта;

t - допустимая величина углубления в тело торцовой поверхности бурта или большего зубчатого колеса при формировании кольцевой конической канавки;

2р - расчетное значение угла скрещивания осей при наличии кольцевой канавки конической формы, определяемое равенством

1г W + Сл

Zp arctg . rt rn r ftn г,.. - tr, /TL...Vнии и методом короткого хода, инструментом, снабженным скосом, определяются зависимостями;

dc 2Vr2oCOS22JI+a2o

.в 2Уг2оС0825 +аа„

Vi arctg ..ftfl2j

d. tg Si - 2 Vazo tgz j« + (rpo s|n jj, r f

ito arctq f.. /-.- i

W . +(raoeos -ht.,g)2-

где dc и dB - диаметры размещения вершин меньшего основания трапеции (верхнее и нижнее;

Гр0 - радиус окружности, ограничивающей активную зону эвольвентного участка профиля зуба инструмента;

2$ - расчетное значение угла скрещивания осей при наличии скоса на торцовой поверхности зуба инструмента,

.,W + С

2Ј-arcs п 1Гро - ГЬо cos (tg сЈао - tg оьюУ

При обработке закрытого венца методом тангенциальной подачи инструментом, снабженным скосом, значение величины de определяется равенством

dc - 2 V& COS2 j« +.Јо -bitgZji , и при обработке традиционным инструментом (без скоса) значение величины

de dc-bitg 5 , а угол скрещивания осей

принимается равным 2р .

Выбор глубины кольцевой канавки t определяется техническими требованиями,

предъявляемыми к зубчатому колесу и требованиями к его прочности. С целью сохранения прочности зубчатого колеса кольцевые канавки или скос на торцовой поверхности бурта могут быть получены при

штамповке заготовок зубчатых колес или методом вальцовки или круговой прокатки. На фиг. 4-6 показаны варианты такого исполнения. Расчеты показывают, что при выполнении комплексных мероприятий угол

скрещивания осей возрастает в два и более число раз в сравнении с обработкой традиционных зубчатых колес. Наибольшая эффективность при обработке зубчатых колес для случая, когда dwo + г|0 достигается при обработке методами врезного шевингования и короткого хода, а для случая, когда da 2 + rio методами врезного и тангенциального шевингования.

Следует отметить, что в отдельных случаях достаточно принять значение величины t(1-2) мм, что позволяет осуществить обработку закрытого венца стандартным инструментом (шевер, хон) с углом скрещивания осей 2 59 или 2 10°. Это позволяет отказаться от дорогостоящего специального инструмента и существенно повысить качество и производительность процесса отделки.

Формула изобретения 1. Зубчатое колесо, содержащее закрытый зубчатый венец и второй зубчатый венец или бурт, соединенные между собой ступицей с разделительной канавкой, при этом боковые поверхности зубьев закрытого венца со стороны разделительной канавки снабжены скосами, отличающееся тем, что, с целью повышения технологичности конструкции зубчатого колеса при обработке закрытого венца при скрещивающихся осях инструмента и заготовки, торцовую поверхность бурта или зубчатый венец большего колеса со стороны разделительной канавки снабжают конической фаской, угол скоса которой у определяется зависимостью

у arctg {

(hi-hF)tgЈp hf

.

где hf - высота скоса, hf ra-rf;

ra - радиус окружности выступов зубьев большего колеса или бурта;

гг- радиус окружности начала формирования конической фаски;

hi и пр - параметры передачи инструмент-заготовка, определяемые зависимостями

h Vrf - ( + г| - rl0)V4 aЈo

(awo + rf- rto)V4 a&o - где awo - межосевое станочное расстояние;

Гао - радиус окружности выступов инструмента,

расчетное значение угла Јр скрещивания осей при наличии конической фаски при обработке методами продольной и диагональной подач, а также методом врезного шевингования и короткого хода определяется равенством

vf W-S,

Т 9lhp гьо cos «Wo (tg Оэо - tg Owo)Jl

где W - ширина разделительной канавки между торцовыми поверхностями блочных зубчатых колес или зубчатых колес с буртом; S величина гарантированного бокового зазора между торцовыми поверхностями инструмента и заготовки;

гьо - угол станочного зацепления инструмент-заготовка;

«Wo - угол станочного зацепления инструмент-заготовка;

седо - угол давления при вершине

эвольвентного участка зуба инструмента.

15

с 2 0со82 +а2,0

Vi arctg

2t

dc tg I, - 2 Va2Q tg2 + (rao s|n Ј t f

20

2t

arCt9 l2Va20+(reoCos2J+t.tg2i)2-dc

Ј - d

где dc - диаметр размещения вершины конуса кольцевой канавки;

- угол, образованный между образу- ющей конической поверхности канавки, прилежащей к торцовой поверхности бурта; 5 - угол, образованный между образующей конической поверхности канавки, прилежащей к наружной цилиндрической поверхности инструмента, и торцовой поверхностью бурта;

t - допустимая величина углубления в тело торцовой поверхности бурта или большего зубчатого колеса при формировании кольцевой конической канавки;

2р - расчетное значение угла скрещивания осей 5Й ГW + C,

аГС8 hao ГЬо COS «wo (tg Oao tg GWo)J

где .

dc 2Vr|oCOS2 +a2o,

db 2Vr2oCOS2 +a2vo.

Vi - ar«g

2fig2j|

e otg +frposln -,/ arCt9 .f

1 ,

где dc и de - диаметры размещения вершин меньшего основания трапеции (верхнее и нижнее);

Гро - радиус окружности, ограничиваю2р - расчетное значение угла скрещивания осей при наличии скоса на торцовой поверхности зуба инструмента

W-S

I po | аМГ|У члч ууутхп j i vi( v/i |j anrnriDorv.. г

щей активную зону эвольвентного участка 5 arcsln гьр CQS р ( -р И .

профиля зуба инструмента;

2р - расчетное значение угла скрещивания осей при наличии скоса на торцовой поверхности зуба инструмента

W-S

.. г

arcsln гьр CQS р ( -р И .

-)

иг.З

1832168

io/o

f

f

f

jЈ

Pat4

Vvl.S

it

tl

Ј. S