Зубчатая передача

 

И; обретение относится к машинрстроению v может быть использовано там, где требуется передача вращательного движения от одного органа машины другому с измерением скорости вращения. Целью изобретения является повышение контактной прочности и увеличение ресурса кинематической точности передачи. Зубчатая передача содержит шестерню 1 и колесо 2с соединенными между собой эвольвентными разноименными профилями .3 (участки АК- ВС) и А К -В С ) как у головок 4, так и у: ножек 5 зубьев 6. В торцовом сечении передачи вершинные точки А, В (шестерни 1) и А/В/(колеса 2) разноименных эвольвентных профилей 3 головки 4.соединены между собой дугой окружности г(г) с центром О в

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

131 А1 (19) (5f)5 F 16 Н 1/08

РСТВЕНИЕ ПАТЕНТНОЕ

СТВО СССР

ЕНТ СССР) ГОСУ А

ВЕД M (ГОС AT

К BTOPCKQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) 3 (57) И нию (21) 4 (22) 2 (46) 0 (71) Н по т маш" (72) В лидзе

Свис (56) А

М 53

85676!28 ,09.88 .02.93. Бюл. hL 5. учно-производственноеобъединение хнологии машиностроения "ЦНИИТА. Попов, В.Н. Бухтияров, Г.Н. ГамрекА.Д. Белянский, Н.Н. Крылов и Г,Н. нов торское свйдетельство СССР

980, кл. F 16 Н 1/08, 1976.

БЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА обретение относится к машиностроеможет быть использовано там, где

2 требуется передача вращательного движения от одного органа машины другому с измерением скорости вращения. Целью изобретения является повышение контактной прочности и увеличение ресурса кинематической точности передачи. Зубчатая передача содержит шестерню 1 и колесо 2 с соединенными между собой звольвентными разноименнымиррофилямй 3 (участки АК—

ВС) и А К вЂ” В С ) как у головок 4, так и у ножек 5 зубьев 6. В торцовом сечении передачи вершинные точки А, В (шестерни 1) и

А В (колеса 2) разноименных эвольвентных

/ / профилей 3 головки 4 соединены между собой дугой окружности г(г ) с центром О в

1793131

20

25 шинным точкам

45 точке пересечения нормалей, проведенным к указанным вершинным точкам А, В, А, В .

Разноименные эвольвентные профили 3 у ножек 5 зубьев 6 во впадине между двумя соседними зубьями 6 соединены между собой кривой КС (К С ), огибающей головку 4

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях машиностроения, где требуется передача вращательного движения от одного органа машины другому с изменением скорости вращения.

Широко известна эвольвентная зубчатая передача.

Недостатками эвольвентной зубчатой передачи являются низкая нагрузочная способность термически улучшенных передач; доступных для обработки червячными фрезами с зубьями их быстрореза, а так же низкий ресурс кинематический точности.

Указанные недостатки эвольвентной передачи проявляются в виде образования питинга в околополюсной зоне на боковой поверхности зубьев и неравномерного износа активных поверхностей зубьев.

B результате питинг (усталостное выкрашивание) вынуждает конструктора снижать допускаемые нагрузки для эвольвентной зубчатой передачи, а неравномерных износ. боковой поверхности зубьев с эвольвентным профилем снижает кинематическую точность, плавность работы передачи в процессе ее эксплуатации.

Наиболее близкой к предлагаемой пе. редаче по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является зубчатая передача.

Зубчатая передача обязательно выполняется в заполюсном варианте зацепления с прямолинейной формой зубьев в их продольном направлении, Одно из колес снабжено прижатыми к его торцам шайбами, наружный диаметр которых больше начальной окружности колеса, Недостатками передачи черезмерно высокая степень точности изготовления как передачи, так и редуктора в целом для получения замкнутости контактных линий и устранения щелей между торцами зубчатых колес и торцами шайб для удержания смазки в зоне передачи усилия.

Достичь эту цель практически невозможно, а нарушение замкнутости контактных линий, необходимой для образования зуба 6 и представляющей собой линию, эквидистантную удлиненной эпициклоиде, описываемой в неподвижном пространстве центром 0(0 1 окружности r(r ), соединяющей вершинные точки А, В, (А, В ) профилей 3 головки 4 зуба 6, 3 ил, масляного кармана, не позволяет реализовать повышение контактной прочности передачи. Так как передача обязательно выполняется с заполюсным зацеплением, она имеет недостаточный коэффициен торцового перекрытия,меньший единицы, так как в ней используется только выходная половина от всей длины рабочего участка линии зацеп10 ления, т.е. перекрытие при зацеплении зубьев шестерни и колеса отсутствует.

Это означает, что передача является виброактивной и обладает низкой кинематической точностью.

Целью изобретения является повышение контактной прочности и увеличение ресурса кинематической точности эвольвентной зубчатой передачи.

Поставленная цель достигается тем, что в торцовом сечении передачи вершинные точки разноименных эвольвентных профилей головки соединены между собой дугой окружности с центром в точке пересечения нормалей, проведенных к указанным верРазноименные эвольвентные профили у ножек зубьев во впадине между двумя соседними зубьями соединены между собой кривой, огибающей головку зуба и пред-.

30. ставляющей собой линию, эквидистантную удлиненной эпициклоиде, описываемой в неподвижном пространстве центром окружности, соединяющей вершинные точки профилей головки зуба.

Признаки, отличающие предложенную конструкцию зубчатой передачи от прототипа, являются не только новыми, но и существенными, так как придают предложенной передаче новые качества.

Созданы две дополнительные линии зацепления, благодаря которым в местах наибольшего износа эвольвентных профилей снижены контактные напряжения, а следовательно, снижена сила трения и неравномерность износа активных поверхностей зубьев и износ их вообще, Вследствие замедления износа эвольвентного профиля у вершины и корня зуба

1793131 пря зуб дли сни ны но, н аг ло бол ши чем уст ног ша су же ве . пи та эту вь но то новлена причина пульсации передаточчисла на протяжении каждого углового а в процессе работы передачи, поэтому ственно снижены контактные напряя в околополюсной зоне активной no- . 5 ности зуба, именно там, где образуется нг у эвольвентных зубчатйх передач, ак перегрузки приходились именно на сну, что, естественно, существенно поает контактную прочность предложен- 10 передачи и ее ресурс кинематической ости.

Благодаря снижению контактных. наений по всей активной поверхности

es вследствие увеличения суммарной 15

ы контактныхлиний, . а также благодаря ению неравномерности износа активповерхностей зубьев, а следовательблагодаря снижению динамических узок во время работы передачи пред- 20 енная передача обладает существенно шей нагрузочной способностью и больресурсом кинематической точности, прототип.

На фиг. 1 изображена схема зацепления 25

АК-ВС и А К -В С ) как у головок 4, так и у

// // ножек 5 зубьев 6.

В торцовом сечении (фиг. 1) пяередачи вершйнные точки А, В, (шестерни 1) и А В (колеса 2) разноименных эвольвентных профилей 3 головки 4 соединены между собой дугой окружности-r(r/) с центром 0 в точке пересечения нормгалей, проведейнымц к:уктазанным вершинйым точкам А, В, А . В

Разноименные эвольвентные профили

3 у ножек 5 зубьев 6 во вйадине между двумя

"соседними зубьями 6 соединены между собой кривой КС.(К С ), огибающей головку 4 зуба 6 и представляющей собой линию, эквидистантйую удлййейной эпициклоиде, описываемой в неподвижном пространстве центром 0(0 ) окружности гу), соединяющей вершинныеточкид, В(А, В ) профилей

3 головки 4 зуба 6.

Уравнение удлиненной эпициклоиды

Х=(с!+та)сову!с — Rcas (z .)о )

< г1

Y =(r! +rz) в!и !рв — R sin (ю ) г1 зуб кол ны за на сеч пер

2, про лов

: (ше соп про уча цеп доп ния про пеу ния про пер тер дер сое ми азноименные эвольвент/ные участки илей 3 зубьев (АК-ВС, А К/-В С/), го- 35 а 4 зуба, ножка 5 зуба, зуб 6 колеса . терни).

0(0 ) — центр окружности радиуса r(r/), .

/ ягающей разноименные эвольвентные или головки зуба шестерни(колеса), 40.

KL — линия зацепления эвольвентных тков профилей зубьев, К вЂ” начало рабочего участка линии заения эвольвентных участков и новых лнительных участков профилей зубьев, 45

KM — дополнительная линия зацеплекоторую описывает в неподвижйом транстве контактная точка К при своем мещении по дуге окружности радйуса головки зуба в точку Д, 50

L — дополнительная линия зацеплекоторую описывает в нейодвижном ( транстве контактнтаял точка N при своем мещении в точку R, N1 и ф — направление вращения шес- 55 и и колеса. . бо редложенная зубчатая передача со- н ит шестерню 1 и колесо 2 (фиг. 1) с дл иненными между собой эвольвентны- т азноименными профилями 3 (участки ев шестерни и колеса; на фиг. 2 — зуб са передачи в аксонометрии с контакти линиями, у которого вся поверхность, сключением торцов, является активной; иг..3 — контур зуба колеса в нормальном 30 нии, на котором показаны направления мещения контактных линий.

Передача содержит шестерню1, колесо

rye Х, Y..— —координаты удлиненной эпицик- лоиды; г1, гг — делительные радиуСы шестерни и колеса: (/)о — угол поворота центра делительной окружности шестерни (колеса) при ее качении без скольжения по делительной окружности колеса (шестерни); . R — радиус центра 0(0/) окружности радиуса r(r/). . Координаты линии, огибающей головку

4 зуба 6, представляющей собой линию К С/ (КС), эквидистантную удлиненной эпициклоиде определяют следующим образом, Сначала находят координаты удлиненной эпициклоиды, которую описывает центр

О (О ) по ее уравнений, представленному выше, затем строят тот ее участок, который используется в зацеплении, и строят по интересующему участку зпйцикглоиды эквидистантную кривую, отстоящую от эпициклоиды на расстоянии, равйом радиусу г(г ), которая будет огибающей головку 4 зуба 6.

В процессе работы передача в точке К фиг..1) на входе в зацепление зубьев имеет контактную линию КК, представленную на иг. 2.

Эта контактная линия представляет сой сумму двух контактных линий: контактой линии базовой эвольвентной передачи, ина которой в точке К равна нулю, и конактной линии, расположенной на дополни1793131

7 8 тельной поверхности головки 4 (фиг. 1) зуба будет реализовываться только одна контакколеса 6, которая располагается на ширине тная линия. Этот участок линии зацепления колеса 6, равной осевому шагу косозубого заключен между точками К и К и равен 0 5 колеса (или.на всей ширине прямозубого основного шага. колеса)...,-...; 5 Начиная от точки К, снова будут дейВо время дальнейшего вращения шес-. ствовать две контактные линии, а именно

/// /// терня приводит. во вращательное движение К К // и NN (фиг. 2), которые перемещаколесо и возникают уже две контактные ли- ются в направлении к точке 1 (фиг. 1) и котонии: . : - .:,-: .. . „",... рые, придя в точку, сольются в одну на дополнительной поверхности голо- 10 контактную линию. LL(ôèã, 2). вки 4 (фиг. 1) зуба колеса 6 также очень . - Направления перемещения контактных длинная и контактная линия на базовой линйй продемонстрированы на фиг. 3. эвольвентной поверхности, длина которой . Таким образом; на входном участке ли-: очень быстро возросла от нуля до макси- . нии зацепления KLo К до К добавлена

// мальной:величины, соответствующей соево- 15 контактная лйния, действующая от К до М, му шагу косозубого колеса.: :. à íà выходном участке линии зацепления Kt

Далее в процессе работы передачи, ког- от К до 1. добавлена контактная линия, да рэдиальйые линии симметрии зуба коле- действующая от N до L са 6 и впадины шестерни 5 совместятся с . Входной и выходной участки линии залинйей межосевого перпендикуляра пере- 20 цепления KL приходятся именно йа взаимодачи, дополнйтельная линия зацепления КМ действие вершины и корня зубьев передачи, реализуется полйостьв; контактная лйнйя, которые наиболее изнашиваются, что являобразующая в неподвижном пространстве ется причиной неудовлетворительной раболийию зацепления КМ, придет в точку М тыэвольвентной передачи. (фиг. 1). -:;::: .:, : . 25. Поэтому. благодаря резкому снижению

Что же касается контактной линии базо- контактных напряжений науказанных входвой эвольвентной передачи, движущейся от ном и вйходном участках линии зацепления точки К к точке L. то ойа опиш/ет в неподвиж- за счет ввода.нз этих участках дополнительномпространствеучастокКК линиизацеп- ных контактных. линий существенно повыления и к рассматриваемому моменту 30 шена контактйая прочность зубчатой времени контактная линия придет в точку передачи, а также сйижен износ зубьев по

К, т.е, не дойдет до полюса Р 0,25 р(основ- обе стороны полюсной линии зубьев шесного шага). " .:: . " . терни и колеса, что также существенно поПридальнейшем вращениизвейьевпе- высило ресурс кинематической точности редачи на активных поверхностях передачи 35 передачи, Ф о р м у л а и з о б р е т е н"и я ... Окружностй с центром:в точке пересечения

Зубчатая передача, содержащая шес- нормалей, проведенным к указанным вертерню и колесо с соединенными-между со- шинным точкам, а разноименные эвольвен- бой звольвентными разноименнымй тные профили у ножек зубьев во впадине. профилями как у головок, так и у ножек, о т- междудвумя соседними зубьями соедийены л и ч а ю щ а я с я тем; что,"с целью повыше- между собой кривой, огибающей головку зуния контактной прочности и увеличения ре- ба и представляющей собой линию, эквидисурса кинематической точнОсти передачи, в стантную удлиненной эйициклоиде, торцовом сечении передачи вершинные описываемой в неподвижной пространстве точки разноименных эвольвентных профи- центром окружности, соединяющей верлей головки соединены между собой дугой шинные точки профилей головки зуба.

1793131

Составитель В. Попов

Техред М. Моргентал Корректор Н. Король

Ред ктор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Зака 490 Тираж Подписное

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5