Арочная цилиндрическая зубчатая передача
Владельцы патента RU 2551250:
Липатов Сергей Игоревич (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (RU)
Марголит Ремир Борисович (RU)
Давыдов Анатолий Павлович (RU)
Панков Иван Григорьевич (RU)
Виноградов Алексей Николаевич (RU)
Изобретение относится к зубчатым передачам внешнего зацепления, состоящим из двух цилиндрических колес с параллельными осями. Зубчатая передача состоит из ведущего (1) и ведомого (2) цилиндрических колес, зубья которых выполнены с арочными продольными линиями и эвольвентными торцовыми профилями. Боковые поверхности зубьев обоих колес имеют рабочие стороны (3, 4), за счет взаимодействия которых передается вращательное движение, и нерабочие стороны (5, 6). Нерабочие торцовые профили (7, 8), образованные пересечением нерабочих сторон с плоскостью, перпендикулярной оси Г вращения колеса, имеют углы зацепления αнп1 и αнп2, значения которых больше значения угла зацепления α рабочих торцовых профилей (9, 10). Изобретение позволяет повысить нагрузочную способность и долговечность работы передачи. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к деталям машин, а именно к зубчатым передачам внешнего зацепления, состоящим из двух цилиндрических колес с параллельными осями и с зубьями, имеющими арочные продольные линии и эвольвентные торцовые профили.
Из уровня техники известна цилиндрическая зубчатая передача, содержащая два колеса с круговыми по длине зубьями и с эвольвентными профилями зубьев в сечениях, параллельных торцовому (А.с. 1509570 СССР, МПК 4: F16H 1/08. Цилиндрическая зубчатая передача, опубл. 23.09.1989).
Также из уровня техники известна цилиндрическая зубчатая передача, состоящая из двух цилиндрических колес с параллельными осями, причем у обоих цилиндрических колес зубья выполнены с арочными продольными линиями и эвольвентными торцовыми профилями (А.с. 785569 СССР, МПК 3 F16H 1/08. Цилиндрическая зубчатая передача, опубл. 07.12.1980, Бюл. №45), которая принята нами за прототип.
В указанных выше зубчатых передачах левые и правые стороны торцовых профилей зубьев обоих цилиндрических колес имеют одинаковые углы зацепления. Вследствие этого в этих передачах прочность зубьев одинакова в обоих направлениях. Как известно, чем меньше угол зацепления, тем меньше толщина зубьев по окружности впадин и меньше прочность зубьев на изгиб. Увеличение угла зацепления позволяет повысить прочность зубьев на изгиб, но одновременно с этим приводит к заострению зубьев по окружности вершин, что может привести к разрушению зубьев в процессе эксплуатации.
К недостаткам известных зубчатых передач относится то, что повышение прочности зубьев за счет увеличения угла зацепления ограничено, так как толщина зубьев по окружности вершин уменьшается одновременно и с левых, и с правых сторон торцовых профилей зубьев. Вследствие этого заострение зубьев по окружности вершин имеет место при меньших значениях угла зацепления. Поэтому в известных передачах зубья имеют недостаточную прочность, что снижает нагрузочную способность и долговечность работы передач.
Вместе с тем нередко встречаются передачи, передающие вращение преимущественно в одном направлении. В таких передачах нецелесообразно делать зубья равнопрочными в обоих направлениях. Целесообразнее сделать зубья более прочными в направлении воздействия на них рабочей нагрузки.
Задача предлагаемого изобретения направлена на повышение нагрузочной способности и долговечности работы передачи.
Для решения этой задачи в арочной цилиндрической зубчатой передаче для передачи вращательного движения преимущественно в одном направлении, состоящей из двух цилиндрических колес с параллельными осями, причем у обоих цилиндрических колес зубья выполнены с арочными продольными линиями и эвольвентными торцовыми профилями, а боковые поверхности зубьев имеют нерабочие стороны и рабочие стороны, за счет взаимодействия которых передается вращательное движение, согласно изобретению по меньшей мере у одного цилиндрического колеса передачи угол зацепления нерабочих торцовых профилей, образованных пересечением нерабочих сторон боковых поверхностей зубьев с плоскостью, перпендикулярной оси вращения колеса, имеет значение, большее значения угла зацепления рабочих торцовых профилей, образованных пересечением вышеупомянутой плоскости с рабочими сторонами боковых поверхностей зубьев.
При этом зубья обоих цилиндрических колес могут быть выполнены с одними и теми же номинальными значениями углов зацепления нерабочих торцовых профилей.
Кроме того, зубья каждого из цилиндрических колес выполнены с такими значениями углов зацепления нерабочих торцовых профилей, при которых толщины зубьев обоих колес по окружностям вершин в сечениях, перпендикулярных осям колес, больше или равны минимально допустимому значению толщины зуба по окружности вершин.
В некоторых случаях целесообразно, чтобы толщина зубьев колеса с меньшим числом зубьев была увеличена, а толщина зубьев колеса с большим числом зубьев была уменьшена. При этом величина ΔS, на которую увеличена толщина зубьев колеса с меньшим числом зубьев по делительной окружности в сечении, перпендикулярном оси колеса, равна величине ΔS, на которую уменьшена толщина зубьев колеса с большим числом зубьев по делительной окружности в сечении, перпендикулярном оси колеса.
Наибольшую нагрузочную способность имеют передачи, у которых рабочие стороны боковых поверхностей зубьев цилиндрического колеса с меньшим числом зубьев выполнены выпуклыми, а нерабочие стороны - вогнутыми.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена предлагаемая зубчатая передача, поперечный разрез по плоскости симметрии зубчатых венцов; на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 3 - выносной элемент Б по фиг. 1.
Предлагаемая арочная цилиндрическая зубчатая передача состоит из двух - ведущего 1 и ведомого 2 - цилиндрических колес с параллельными осями. Зубья обоих цилиндрических колес выполнены с арочными продольными линиями и эвольвентными торцовыми профилями. Ведущее колесо 1 вращается по часовой стрелке с угловой скоростью ω. Ведущее колесо 1 имеет меньшее число зубьев, чем ведомое колесо 2. Боковые поверхности зубьев обоих цилиндрических колес 1 и 2 имеют рабочие стороны 3, 4, за счет взаимодействия которых передается вращательное движение, и нерабочие стороны 5, 6. Нерабочие торцовые профили 7, 8, образованные пересечением нерабочих сторон 5, 6 боковых поверхностей зубьев с плоскостью, перпендикулярной оси Г вращения цилиндрического колеса 2, имеют углы зацепления αнп1 и αнп2, значения которых больше значения угла зацепления α рабочих торцовых профилей 9, 10.
Для обеспечения возможности вращения цилиндрических колес в обратном направлении углы зацепления αнп1 и αнп2 нерабочих торцовых профилей 7, 8 обоих цилиндрических колес выполнены с одним и тем же номинальным значением.
При увеличении углов зацепления нерабочих торцовых профилей 7 и 8 толщины зубьев по окружностям вершин уменьшаются. Для того, чтобы не допустить заострения вершин зубьев, углы зацепления нерабочих торцовых профилей αнп1 и αнп2 должны иметь такие значения, при которых толщины зубьев Sa1 и Sa2 по окружностям вершин в сечениях, перпендикулярных осям цилиндрических колес, больше или равны минимально допустимому значению толщины зуба по окружности вершин [Sa].
При одних и тех же значениях углов зацепления нерабочих торцовых профилей 7 и 8 зубья цилиндрического колеса 1 с меньшим числом зубьев имеют меньшую толщину по окружности вершин по сравнению с зубьями цилиндрического колеса 2 с большим числом зубьев. При этом, чем больше угол зацепления нерабочих торцовых профилей 7 и 8, тем меньше толщина зубьев по окружности вершин. Для того, чтобы избежать заострения вершин зубьев, при некоторых значениях чисел зубьев и углов зацепления нерабочих торцовых профилей 7 и 8 целесообразно увеличить толщину зубьев цилиндрического колеса 1 с меньшим числом зубьев за счет уменьшения толщины зубьев цилиндрического колеса 2 с большим числом зубьев. При этом величина ΔS1ΔS, на которую увеличивают толщину зубьев колеса I по делительной окружности в сечении, перпендикулярном оси колеса, равна величине ΔS2ΔS, на которую уменьшают толщину зубьев колеса 2 по делительной окружности в таком же сечении.
Прочность любой арочной конструкции, в том числе и арочных зубьев, выше при воздействии нагрузки на выпуклую сторону арки. Поэтому для повышения нагрузочной способности передачи рабочие стороны боковых поверхностей зубьев цилиндрического колеса 1 с меньшим числом зубьев выполняют выпуклыми, а нерабочие стороны - вогнутыми.
Работает передача следующим образом.
Ведущее колесо 1 вращается с угловой скоростью ω преимущественно в одном направлении - по часовой стрелке. За счет взаимодействия рабочих сторон 3, 4 боковых поверхностей зубьев вращение передается ведомому колесу 2. При необходимости передачи вращения в обратном направлении зубья колес взаимодействуют нерабочими сторонами 5, 6 боковых поверхностей зубьев.
1. Арочная цилиндрическая зубчатая передача для передачи вращательного движения преимущественно в одном направлении, состоящая из двух цилиндрических колес с параллельными осями, причем у обоих цилиндрических колес зубья выполнены с арочными продольными линиями и эвольвентными торцовыми профилями, а боковые поверхности зубьев имеют нерабочие стороны и рабочие стороны, за счет взаимодействия которых передается вращательное движение, отличающаяся тем, что по меньшей мере у одного цилиндрического колеса передачи угол зацепления нерабочих торцовых профилей, образованных пересечением нерабочих сторон боковых поверхностей зубьев с плоскостью, перпендикулярной оси вращения колеса, имеет значение, большее значения угла зацепления рабочих торцовых профилей, образованных пересечением вышеупомянутой плоскости с рабочими сторонами боковых поверхностей зубьев.
2. Арочная передача по п. 1, отличающаяся тем, что зубья обоих цилиндрических колес выполнены с одними и теми же номинальными значениями углов зацепления нерабочих торцовых профилей.
3. Арочная передача по п. 1, отличающаяся тем, что зубья каждого из цилиндрических колес выполнены с такими значениями углов зацепления нерабочих торцовых профилей, при которых толщины зубьев обоих колес по окружностям вершин в сечениях, перпендикулярных осям колес, больше или равны минимально допустимому значению толщины зуба по окружности вершин.
4. Арочная передача по п. 2, отличающаяся тем, что толщина зубьев цилиндрического колеса с меньшим числом зубьев увеличена, а толщина зубьев колеса с большим числом зубьев уменьшена, при этом величина ΔS, на которую увеличена толщина зубьев колеса с меньшим числом зубьев по делительной окружности в сечении, перпендикулярном оси колеса, равна величине ΔS, на которую уменьшена толщина зубьев колеса с большим числом зубьев по делительной окружности в сечении, перпендикулярном оси колеса.
5. Арочная передача по п. 1, отличающаяся тем, что рабочие стороны боковых поверхностей зубьев цилиндрического колеса с меньшим числом зубьев выполнены выпуклыми, а нерабочие стороны - вогнутыми.