Торцовая передача с внешним зацеплением зубчатых колес

Предложена торцовая зубчатая передача с внешним зацеплением зубчатых колес и линией зацепления в виде внутренней петли «улитки Паскаля», что обеспечивает существенные преимущества перед эвольвентными зубчатыми передачами, главное из которых возможность ее производства на универсальном металлорежущем оборудовании с помощью унифицированного инструмента и оснастки.

Предлагаемое техническое решение направлено на расширение возможности применения механических передач, использующих новые виды зацепления. Известна торцовая зубчатая передача с внутренним зацеплением [1], достоинством которой, по сравнению с наиболее распространенными эвольвентными передачами, является значительное уменьшение изгибных напряжений и повышение передаточного отношения в одной ступени за счет уменьшения числа зубьев шестерни до 6.

Важное преимущество передачи - существенное упрощение технологии и снижение стоимости ее производства.

Все это достигается использованием в качестве линии зацепления внутренней петли «улитки Паскаля», что позволяет рабочую поверхность зубьев шестерни выполнять в виде тел вращения (конуса, цилиндра). Сопрягаемая с зубом шестерни рабочая поверхность зуба колеса имеет плоский профиль. Для того чтобы расширить область применения передач с зацеплением по внутренней петле «улитки Паскаля» предлагается конструкция торцовой зубчатой передачи с внешним расположением зубчатых колес.

На фиг.1 показана конструктивная схема передачи, где 1 - зуб шестерни, представляющий из себя тело вращения, 2 - зуб колеса с плоской рабочей поверхностью. При этом соблюдаются необходимые требования к зацеплению, заключающиеся в том, что общая нормаль к сопрягаемым поверхностям проходит через полюс зацепления.

На фиг.2 показано построение профиля зуба колеса для зуба шестерни, имеющего форму тела вращения. При построении использован метод обращения движения. Обозначения на фиг.2: O₁, О ₂ - центры шестерни и колеса; W₁ - начальная окружность шестерни; W₂ - начальная окружность колеса, совпадающая с внутренней окружностью венца; W₃ - внешняя окружность колеса; Р - полюс зацепления; Р1, Р2, Р3, Р4 - общие нормали к взаимодействующим рабочим поверхностям зуба шестерни и колеса при относительном движении; a, b, с, Р - точки контакта рабочих поверхностей зуба шестерни и колеса при положении зуба шестерни в точках 1, 2, 3, 4 (точки a, b, с, Р образуют участок внутренней петли «улитки Паскаля»).

После поворота луча O₂1 до совмещения его с осью O₂ O₁ центр зуба 1 займет положение 1', тогда точка a переместится по окружности W₃ в точку a', положение которой определится засечкой отрезком 1a (равным радиусу зуба) из центра 1' на окружности W₃.

Поворотом луча O₂4 до совмещения его с осью O₂O ₁ находится положение центра зуба 4 на оси O₂ O₁ в точке 4'. Из этой точки, делая засечку отрезком 4Р на окружности W₂, по которой перемещается полюс Р, получим точку Р'.

Поворачивая и совмещая лучи O₂2 и O₂3 с осью O₂O ₁, отмечаем на ней центры зубьев 2' и 3'. Засечками 2b и 3с на соответствующих дугах, по которым перемещаются центры зубьев при относительном движении, определяем положение точек b' и с', принадлежащих профилю зуба колеса. Точки Р', a', b', с' лежат на одном отрезке прямой, образующей профиль зуба колеса.

Проверка результатов геометрических построений производилась с помощью модели, изготовленной на базе цевочной передачи с постоянным передаточным отношением:

.

Результаты модельных исследований показали, что в предлагаемой конструкции механической передачи при постоянном передаточном отношении для зубьев шестерни, имеющих цилиндрическую форму, сопряженным профилем является плоскость.

Техническим результатом предлагаемого решения является применение зубчатых передач с линией зацепления по внутренней петле «улитку Паскаля» с внешним расположением зубчатых колес, обладающих основными достоинствами прототипа. Следует отметить, что большинство наиболее распространенных эвольвентных передач имеет внешнее зацепление.

Источники информации, принятые при экспертизе

1. Тупицын А.А., Каргапольцев С.К., Милованов А.И., Тупицын А.А., Ревенский А.А. Торцовая зубчатая передача с внутренним зацеплением. Патент РФ 2354870 от 10 мая 2009 г.

Торцевая зубчатая передача с внутренним зацеплением, зубья которой выполнены на торцевых поверхностях венцов шестерни и колеса, при этом зубьями шестерни являются тела вращения, а зубья колеса имеют плоский профиль, что обеспечивается линией зацепления в виде внутренней петли «улитки Паскаля», отличающаяся внешним расположением зубчатого колеса и шестерни.