Зубчатый цилиндрический редуктор

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в механизмах следящего привода или приводах, работающих в старт-стопном режиме. Задачей полезной модели является увеличение быстродействия редуктора. Это достигается тем, что в зубчатом цилиндрическом редукторе, содержащем несколько пар шестерня 2 - колесо 3, каждая из которых имеет свое передаточное число, по крайней мере, для первой от входа редуктора пары шестерня-колесо сумма коэффициентов смещения шестерни и колеса минимально возможная.

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в механизмах следящего привода или приводах, работающих в старт-стопном режиме.

Известен зубчатый цилиндрический редуктор (см. патент КТЛ 2362923, кл. F16H 1/20, 2006 г.), который содержит n - пар шестерня - колесо. При этом все шестерни выполнены с одинаковым числом зубьев, а колеса, начиная со второй пары от входа редуктора, имеют одинаковое число зубьев. Недостатком этого редуктора является высокая масса редуктора из-за того, что масса колес не соответствует минимально возможному значению, так как не учтены коэффициенты смещения, влияющие на массу колес.

Наиболее близким к предлогаемой полезной модели является зубчатый цилиндрический редуктор, у которого пары шестерня - колесо имеют разные передаточные числа, а колеса и шестерни выполнены с различным числом зубьев (Тищенко О.Ф. Элементы приборных устройств: Курсовое проектирование. Учебн. пособие для вузов. В 2-х ч. 4.1. Расчеты / Н.П. Нестерова, А.П. Коваленко, О.Ф. Тищенко и др.; Под ред. О.Ф. Тищенко. - М.: Высш. Школа, 1978, 328 с, стр. 53-55).

Недостатком этого редуктора является низкое быстродействие из-за того, что не учтены коэффициенты смещения, влияющие на приведенный момент инерции, от которого и зависит быстродействие редуктора.

Задачей полезной модели является увеличение быстродействия редуктора.

Это достигается тем, что в зубчатом цилиндрическом редукторе, содержащем несколько пар шестерня - колесо, каждая из которых имеет свое передаточное число, по крайней мере, для первой от входа редуктора пары шестерня-колесо сумма коэффициентов смещения шестерни и колеса минимально возможная.

Рассмотрим следующий вариант зубчатой передачи z₁=22; z₂=37; m=0,5 мм; u=1,682; b₁=b₂ =6 мм.

Здесь z₁, z₂ - числа зубьев шестерни и колеса соответственно; m - модуль; u - передаточное число зубчатой ступени; b₁, b₂ - ширина венцов зубчатых колес.

Приведенный момент инерции пары шестерня - колесо вычисляется по следующей формуле:

.

Здесь ₁, ₂ - удельный вес (плотность) материалов шестерни и колеса; x₁, x₂ - возможные коэффициенты смещения зубчатых колес; y - коэффициент уравнительного смещения.

В таблице 1 представлены все возможные сочетания коэффициентов смещения, которые удовлетворяют условиям качества зацепления.

Таблица 1
п/п	aw, мм	x1	x2	x1+x2	п/п	aw, мм	x1	x2	xl+x2
1	14,479	-0,087	-0,414	-0,501	24	15,053	0,513	0,136	0,649
2	14,509	-0,087	-0,364	-0,451	25	15,074	0,563	0,136	0,699
3	14,509	-0,037	-0,364	-0,401	26	15,074	0,513	0,236	0,749
4	14,509	-0,087	-0,264	-0,351	27	15,074	0,563	0,236	0,799
5	14,509	-0,037	-0,264	-0,301	28	15,074	0,613	0,236	0,849
6	14,620	0,513	-0,764	-0,251	29	15,160	0,513	0,386	0,899
7	14,647	0,613	-0,814	-0,201	30	15,160	0,513	0,436	0,949
8	14,673	0,713	-0,864	-0,151	31	15,202	0,563	0,436	0,999
9	14,673	0,713	-0,814	-0,101	32	15,202	0,663	0,386	1,049
10	14,673	1,063	-1,114	-0,051	33	15,243	0,663	0,436	1,099
11	14,673	1,113	-1,114	-0,001	34	15,243	0,763	0,386	1,149
12	14,673	1,113	-1,064	0,049	35	15,243	0,763	0,436	1,199
13	14,673	1,063	-0,964	0,099	36	15,243	0,863	0,386	1,249
14	14,823	0,513	-0,364	0,149	37	15,243	0,813	0,486	1,299
15	14,823	0,513	-0,314	0,199	38	15,243	0,413	0,936	1,349
16	14,871	0,513	-0,264	0,249	39	15,364	1,063	0,336	1,399
17	14,871	0,513	-0,214	0,299	40	15,364	1,063	0,386	1,449
18	14,918	0,513	-0,164	0,349	41	15,364	0,863	0,636	1,499
19	14,918	0,513	-0,114	0,399	42	15,423	1,113	0,436	1,549
20	14,918	0,563	-0,114	0,449	43	15,423	0,563	1,036	1,599
21	14,986	0,513	-0,014	0,499		15,462	0,963	0,686	1,649
22	15,008	0,563	-0,014	0,549	45	15,462	0,463	1,236	1,699
23	15,031	0,613	-0,014	0,599

Из графика (фиг. 2) видно, что при увеличении суммы коэффициентов смещения шестерни и колеса приведенный момент инерции возрастает. Максимальный (минимальный) коэффициент смещения определяется геометрией (как в приведенном примере) или прочностью зубьев, ограничениями на размеры колес и т.п.

Таким образом выбор минимально возможной суммы коэффициентов смещения шестерни и колеса повышает быстродействие редуктора по сравнению с прототипом.

На фиг. 1 изображен фрагмент многоступенчатого зубчатого цилиндрического редуктора.

На фиг. 2 - график зависимости приведенного момента инерции зубчатой пары от суммы коэффициентов смещения шестерни и колеса.

Зубчатый цилиндрический редуктор состоит из корпуса 1, зубчатых шестерен 2 и колес 3.

Редуктор работает следующим образом: двигатель вращает шестерню 2 первой пары редуктора, изготовленную с коэффициентом смещения, образующим с коэффициентом смещения колеса минимально возможную сумму. Шестерня 2 передает вращение на колесо 3, расположенное на следующем валу, и так далее по цепочке до выходного вала редуктора. В результате приведенный момент инерции пары шестерня - колесо и редуктора в целом получается минимальным.

Зубчатый цилиндрический редуктор, содержащий несколько пар шестерня-колесо, каждая из которых имеет свое передаточное число, отличающийся тем, что по крайней мере для первой от входа редуктора пары шестерня-колесо сумма коэффициентов смещения шестерни и колеса минимально возможная.