Деталь с чередующимися впадинами и выступами Советский патент 1981 года по МПК F16H1/02 F16H55/00 

(54) ДЕТАЛЬ С ЧЕРЕДУКХЦИМИСЯ ВПАДИНАМИ

1

Изобретение относится к машинрстроению и может бьать. использовано при проектировании нагруженных преимущественно в одном направлении деталей, выступы которых в процессе работы приобретают продольное перемещение

Известна конструкция переключаемых шестерен коробок передач, в которых зубья шестерен выполнены с закругленными торцами выступов Г11%

Недостатком этой конструкции яйляется то, что форма поверхности эа- кругленных торцов не учитывает, что зубья таких передач могут быть нагружены преимущественно в одном направлении и что поверхности торцов после соударения имеют вполне определенное относительное движение. В результате, при переключениях возрастают динамические нагрузки, увеличивается путь трения контактирующих поверхностей, которые вначале изнашиваются до состояния, соответствующего несопряженности торцов, вдоль поверхности трения, которая находится преимущественно на стороне, ripoтивоположной соударению, Так как в горцах, обычно подвергаемых цементации и термообработке, поверхность естественного износа от повторяю- И ВЫСТУПАМИ

щихся включений, соответствующих примерно 40-80% ф:ктического ресурса включений, со стороны, противоположной соударению, значительно отличается от первоначальной поверхности торцов, то дальнейший износ торцов, лишенных цементованного слоя, протекает катастрофически быстро, что приводит к разрушению передачи.

10

Наиболее близкой к предлагаемой по -технической сущности и достигаемому эффекту является детешь с чередующимися впадинами и выступами, у которой суммарная высота каждого высту15па и тела детсши под выступом меньше , или равна полной высоте выступа и больше или равна рабочей высоте выступа и плавно увеличивается по мере удаления от торцов, имеющая плавно

20 сужающиеся продольные канавки во впадинах, выполненные на всю высоту тела детали под впадинами И .

Недостатком описанной детали является то, что/в случае нагружения

25 преимущественно в одном направлении при значительных ударных нагрузках может сохраняться опасность излома зуба с торца у скругленного дна канавки. Кроме того, для указанного слу30чая нагружения необходимо учитывать

несимметричность поверхности зубьев, получае1 щх в результате их износа при повторных включениях.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности при нагружении преимущественно в одном направлении.

Указанная цель достигается тем, что продольные канавки выполнены несимметричными относительно продольных осей впадин,; угол сужения края канавки со сз рр6ны соударения Ур меньше угла сужения канавки с противоположной стороны и величины этих углов выбраны в пределах;

,4К; 0,4К Уг,р40,8К, (1)

где К arctg{T-- -г) ;

«

b - ширина впадины по нижней

границе активной части выс тупа;

Ь - расстояние от торцов до торца тела обода;

глубина продольной канавки

от торцов,

а торцовые поверхности выступов со стороны включения, выполнены скошенными и расположены от поверхности естественного износа на расстоянии , выбранном в диапазоне ,15h, где h - высота выступа, каждая линия пересечения продольной средней плоскости выступа и скошенной торцовой поверхности выступа расположена к торцовой плоскости у основания выступу подуглом -, , находящимся в пределах 50 , а каждая линия пересечения скошенных торцовых поверхностей выступов плоскостью, перпендикулярной к средней плоскости выступа со стороны, противоположной соударению, .расположёна к торцовой

плоскости под углом -Уц, Но1ХОДЯЩИМСЯ

в пределах (1 20° .

На фиг. 1 показана проекция обода детали (переключаемой.шестерни) . на плоскость, параллельную осевой плоскостиf на фиг. 2 - разрез на фигЛ (плоскость сечения проходит через ось симметрии выступа без учета торцов); на фиг. 3 схема нагружения торца в момент удара.

Деталь с чередующимися впадинами и выступами содержит.продольные канавки а , . 4 (Фиг.1), выполненные несимметричными относительно продольных осей впадин, угол сужения края.канавки со стороны соударения Тр меньше угла сужения -канавки с противоположной стороны нр и величины этих углов выбраны в пределах, установленных зависимостями (1).

Торцовые поверхности Пи выступов со стороны включения выполнены скошенными (на фиг. 1 в проекции опсаны линией cdef):и расположены от поверхности естественного износа на величину А , выбранную в диапазоне

Q f- f 0,15 h, где h - высота выетупа (фиг. 2).

Каждая линия L (Фиг. 2) пересечения продольной средней плоскости выступа П (фиг.1) и сколенной торцовой поверхности выступа расположена в торцовой плоскости т (фиг. 2) у основания выступа под углом q , находящимся в пределах 5 JC, 50, а каждая линия L (фиг, 1) пересечений

Q скошенных торцовых поверхностей выступов плоскостью, перпендикулярной к средней плоскости выступа со стороны, противоположной соударению, расположена к торцовой плоскости Т под углом /ж-п , находящимся в пределах

5 2 r-L i 20 (фиг. 1).

На фиг. 3, соответствующей увеличению торцовой части фиг.1, дано симметричное (конструкция 1C,, показанная пунктиром) и соответствующее.

0 изобретению (конструкция Kj ыполи схема

нение канавки а

1 а г ,

нагружения торца в момент удара (линейная скорость торцов имеет направление V (фиг.1).

5 Возможны 3 случая приложения силы а в точке В торца, когда линия действия Q: 1) проходит ниже дна канавки а, a,j,, а - сила ) пересекает точку а 2 - сила 3) проходит выше

„ а(1 (сила QJ) ,

Задача определения напряженно-деформированного состояния носит существенно пространственный характер, к тому, же она динамическая.

Рассмотрим ее в первом приближении как плоскую статическую, -причем на развертке обода, соответствующей фиг. 3, где штрихом отмечены буквенные обозначения, относящиеся к конструкции К.

0 в случаях 1, 2, 3 опасные растягивающие напряжения возникают в .точке, близкой к С. В случае 1 ширина опасного сечения L соизмерима с длиной обода, поэтому растягивакмцие напряжения незначительны, в случае 3 эта ширина равна &, а случай 2 является предельным. При переходе от которого к случаю 3 резко возрастают растяги вающие напряжения.

0 На фиг. 3 видно, что случай 3 скорее наступит у конструкции К (его предельное положение я). при большем угле.-jTr), г чем у конструкции K,j, Для больших углов frt, соответствующих

-с случаю 3, силу Я люжно разложить jto двум направлениям: совпадающему с ft, (или а для конструкции К)) и взаимно перпендикулярному PJ (или.Р).

Из фиг. 3 видно,, что Р Д, /а также .их проекций, создающие изгибающий момент, Rij R . Осталось показать, что дляплеча Н, на котором приложена Сила К-(или R и Н ) выполняется условие Н Н. Последнее получается из того.известного условия,

5 что точка А« приложения изгибаидего

момента от R« лежит на пересечении линии действия и оси сиксметрии I-I выступа, именвдёго два концентратора напряжений в раЯоне точек С и aj, которую можно рассматривать лежащей примерно посередине agiC.

Для конструкции KjOCb симметрии П - Н и видно, что Н i Н. .

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения опреде ляется увеличением долговечности переключаемых деталей с впадинами и выступами примерно в 3-4 раза.

Формула изобретения

Деталь с чередукяцимися впадинами и выступами, у которой сук1марн 1я высота каждого выступа и тела детали под выступом меньше или равна полной высоте выступа и больше или равна рабочей высоте выступа и плавно увеличивается по мере удаления, от торцов, имеющая плавно сужаюi iecH продольные канавки во впаданах, выполненные на всю высоту тела детали под впадинами, отличающаяся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности при нагружении преимущественно, в одном . направлении, продольные KajiaBKri выполнены несимметричными относительно продольных осей впадин, угол суже;ния края канавки со стороны соударения Тр меньше угла сужения канавки с противоположной стороны „р, и

величины этих углов выбраны в пределах:

,4К; 0,4К ,8К, где К - arctg();

b - ширина впадины по нижней

границе активной части выступа;

расстояние от торцов до торца тела обода;

o глубина продольной канавки

от торцов,

а торцовые поверхности выступов со стороны включения выполнены скошенными и расположены от поверхности естественного износа на расстоянии

5 , выбранном в диапазоне ,15Н, где h - высота выступа, хаждая линия пересечения продольной средней плоскости выступа и скошенной торцовой поверхности выступа расположе0на к торцовой плоскости у основания вып,тупа под глом ,находящимся в пределах , а каждая линия пересения скошенных торцовых поверхностей выступов плоскостью, перпендикулярной к средней плоскости выступа со стороны, противоположной со-. ударению, расположена к торцовой плоскости под углом Tt, , находящимся в пределах 2 Т 2СР . 0 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1,Азаревич Г.М. Выбор рациональной формы закругления торцов зубьев зубчатых колес. - Станки и инструмен5 ты, 1956, № 10, с. 1.-,

2.Авторское свидетельство СССР ;по заявке № 2643309/25-28,

кл. F 1G Н 1/02, 1978 (прототип).