Червячная передача с локализованнымпяТНОМ KOHTAKTA Советский патент 1981 года по МПК F16H1/16 

На фиг. 1 изображена схема сопряжения активных |Поверхностей червяка и колеса предлагаемой червячной передачи (в пределах двух зубьев колеса); на фиг. 2 - червячная передача при положении оси производящего червяка на соооном с рабочим червяком цилиндре, совпадающем со средней торцовой плоскостью колеса; на фиг. 3 - требуемый центр локализации на зубе колеса; на фиг. 4 - червячная передача с центром локализации; на фиг. 5 - форма зуба колеса в пе)редаче и положение ироизводящего чер1вяка для ориентации лроти1воцолол ной активной -иоверх-ности зуба, обеспечивающей положение контакта .на ней.

Онисываемая червячиая передача содержит цилиндрический рабочий червяк / с осью 2 и червячное колесо 3 с осью 4. Виток червяка / ограничен поверхностью 5 постоянного шага и произвольного профиля, а зуб колеса ограничен активной поверхностью 6, выполненной в виде огибающей производящего червяка 7 при соотно(0„

щеннИ угловых скоростей вращения -

угловые скорости

-, где шь

С02, СО,г

вращения червяка /, колеса 3, производящего червяка 7.

Ось 8 червяка 7 параллельиа оси 2 червяка / и расположена на цилиндре 9, ось которого совпадает с положением оси 2 по отношению к колесу 3, т. е. цилиндр 9 и червяк / соосны. Диаметр цилиндра 9 может быть выбран нроизвольным, но для нрактической локализации контакта в передаче иеобходимо ограничиться диапазопом диаметров, при котором делительный диаметр червяка 7 на 2-20% больше делительного диаметра червяка /.

Теоретическая поверхиость 10 ироизводящего червяка имеет щаг, равный шагу витка червяка /. При расположении оси 5 на цилиндре 9 поверхность 10 охватывает виток червяка / и имеет линейное касание с поверхностью 5 в пределах каждого последующего оборота витка по линии 11.

Контактными могут быть только те точки поверхности 5, нормали к которым перпендикулярны к вектору скорости относительного ДБИлсения поверхностей 5 и 10. При указанном соотношении угловых скоростей , 012, Wn, т. е. при CU1 „, относительное движение поверхностей 5 и 10 - постуиательное, причем вектор скорости этого движения перпендикулярен к плоскости осей 2 41 8. Следовательно, контактными на поверхности 5 становятся лишь те ее точки, норгмали которых параллельны плоскости осей 2 я 8 (например, иормали 12 1И 13 на фиг. 1). При любом положении оси 8 на цилиндре 9 от носительное положение осей 2 и 8 не измеияется, так как

оии параллельны и отстоят друг от друга на рассто янии, равном радиусу цилиндра 9. Касаиие поверхностей 5 и 10 происходит по линии 11 Неизменной формы.

Линию // определяют по положению оси 8, совпадающему со средней торцовой плоскостью 14 колеса 3. Для этого к уравнению поверхности 5 в неподвижиой системе координат необходимо присоединить

условие равенства н)лю проекции нормали к этой новерхности на ось, перпендикулярную плоскости 14. Виитовое движение линии . с осью 8 дает форму теоретической новерхности 10 производящего червяка 7.

Червячная передача имеет коитакт в заданной зоне поверхности зуба (фиг. 3 и 4), если форма активной поверхности 6 зуба колеса сорнентирована но отнощению к поверхности 5 витка червяка / ири положенин оси 8 производящего червяка 7, определяемом углом

()

Ф - угол, определяющий положение оси 8 на цилиндре 9 относительно плоскости 14; о-г, - -известные для червяка / угол .осевого ирофиля и угол подъема линии витка на радиусе червяка г;

г, ф,. - текущий радиус червяка и угол, определяющие иоложение центра требуемого пятна

контакта относительно оси 2 и плоскости 14;

± - знак плюс принимают при расположении иятна контакта в зоне выхода, а знак минус - в зоне входа витка в зацепление.

РаЗ|НОименныс активные поверхности 6 II 15 зуба колеса сориентированы по отнотению к витку червяка / при положениях S и 16 (фиг. 4 и 5) оси производящего червяка на цилиндре 9, симметричных относительно плоскости 14 и сдвииутых вдоль оси 2 червяка 1 в соответствии с наклоном зуба колеса. Поверхность 15 зуба (фиг. 5) обргь зоваиа теоретической поверхностью производящего червяка, ограничивающей его виток со стороны, противоположной поверхности 5. При этом соблюдаются те же особеиности контакта между поверхностью 15 и соответствующими ей сопряженными поверхностями червяков / и 7, что и между поверхностями 5, 6 и 10. Величина смещения производящего червяка вдоль оси 2 учитывает толщину колеса, толщину витка производящего червяка и обеспечивает требуемый осевой в передаче. Особенность передачи в следующем. В любом положении оси 8 на цилиндре 9 поверхность 10 взаимоогибаема с поверхностью 5, образует с ней внутреннее зацепление и -касается ее по линии /). Это обеспечивает постоянную сопряженность поверхностей 5 и 6 и постоянное передаточное отношение ;передачи. Мгновенная точка 17 контакта поверхностей 5 к 6 определяется пересечением линий 11 н 18 на поверхности 10. При смещении оои 8 по цилиндру 9 линия смещается относительно зуба колеса (фиг. 2 и 4). Следовательно, при постоянной сопряженности поверхностей 5 И 6, обеспечивающих неизменное передаточное отнощение, смещается пятно контакта в передаче в зону с центром, определяемым точкой .17.

(Передача работает следующим образом.

При вращении червяка 1 его ак-гавная поверхность вступает в контакт, определяемый точкой 17 пересечения линий 11 -к 18, с поверхностью зуба колеса и, сохраняя постоянное передаточное отношение, передает вращение колесу 2.

Данная передача имеет высокую кинематическую точность и малые динамические нагрузки, что повышает ее долговечность.

Формула изобретения

Червячная передача с локализованным пятном контакта, содержащая цилиндрический червяк и червячное колесо с теоретически точечным касанием их активных поверхностей, отличающаяся тем, что, с целью повышения кинематической точности и снижения динамических «агрузок за счет обеспечения постояяного п ередаточного отношения в передаче при положении начального контакта в любой зоне поверхности зуба, активные поверхности зуба колеса выполнены в виде огибающих производящего червяка, ось которого параллельна оси рабочего червяка, теоретическая поверхность производящего червяка охватывает виток рабочего червяка и имеет линейное касание с теоретической поверхностью рабочего червяка в пределах каждого оборота витка, активная поверхность зуба колеса сориентирована по отношению к витку червяка из условия, определяемого положением оси производящего червяка относительно средней торцовой плоскости колеса под углом

Ф arctg (г-) + г,

& г/

где а,., Y)- - известные угол осевого профиля и угол подъема линии витка «а радиусе червяка г; г, ф,. - текущий радиус червяка и угол, определяющие положение центра требуемого пятна контакта относительно оси червяка и средней торцовой плоскости колеса;

± - знак плюс принимают при расположении пятна контакта в зоне выхода, а знак минус - в зоне входа витка в зацепление.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Литвин Ф. Л. и Рыбаков В. И. Локализация пятна контакта в цилиндрических червячных передачах. Известия вузов. Машиностроение, 1974, № 8.

2.Бернацкий И. П., Буй Суан Лием и Лайков В. П. Обратная задача в червячной передаче с цилиндрическим червяком. Известия вузов. Машиностроение, 1976, № 7, с. 31-34 (прототип).

.Sirf

/

.,/

Фиг.