Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача

Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЗВОЛЬВЕНТНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая колеса,выполненные в несимметричными зубьями и впадинг1ми, о т л и чающаяс я тем, что, с целью повышения ее нагрузочной способности путем увеличения изгибной прочности зубьев, высота головок зубьев каждого из колес различна на разных сторона:: зуба, линия вершины каждого зуба представляет собой прямую, нормальную к эвольвентному участку стороны зуба с большей высотой головки в верхней граничной точке, «ши участок эвольвенты основной окружности радиуса г., , определенный выражением О , 5 tnZ sinoC , m модуль J-, где 2 - число зубьев соответствую- Щ щего колеса; ci - делительный угол профиля более нагруженной стороны со СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1n» 16 Н 1/06 — О, 5 t Z s in c

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3545906/25-28 (22) 31.01.82 (46) 07.06.84 Бюл. Р 21 (72) Р ° Б.Иофис, Е.Д.Ковалев, В.Э.Климов, С.А.Лагутин, И.А.Левин, Д.К.Нор-Аревян, В.Б.Сачко и В.N.Ñìèëлер (53) 621.831 (088.8) (56) 1. Вулгаков Э.Б., Васина Л.N.

Эвольвентные зубчатые передачи в обобщающих параметрах.М., Машиностроение, 1978, с. 78.

2. Болотовский И ° А. и др. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи внешнего зацепления. Расчет геометрии. М., Машиностроение, 1974, с ° 144 (прототип). (54)(57) ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЗВОЛЬВЕНТНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая колеса, выполненные е несимметричными зубьями и впадинами, о т л и (19) S 81) А ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения ее нагрузочной способности пу=ем увеличения изгибной прочности зубьев, высота головок зубьев каждого из колес различна на разных сторона:: зуба, линия вершины каждого зуба представляет собой прямую, нормальную к эвольвентному участку стороны зуба с большей высотой головки в верхней граничной точке. ..ли участок эвольвенты основной окружнос- ти радиуса r<, определенный выражением где — модуль; число зубьев соответствующего колеса; — делительный угол профиля более нагруженной стороны зуба.

10 В )Ь

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании зубчатых передач с преимущественным направлением нагружения колес.

Известны цилиндрические зубчатые эвольвентные передачи, у которых эвсльвентные профили на разных cTîронах зуба имеют различные основные окружности (11.

Применяя такие передачи можно при 10 больших углах зацепления {что повышает контактную прочность) повысить также коэффициент перекрытия, улучшая динамические характеристики передачи. i5

Недостатком данных передач является то, что высота активного участка ножки и кривизна примыкающего к нему участка переходной кривой Оди-наковы на обеих сторонах зубьев, что в случае преимущественного нагружения одной из сторон зубьев приводит к уменьшению ширины опасного сечения зуба в районе галтели, неблагоприятному расположению опасной по изгибу нагрузки по отношению к галтели на сжатой стороне и снижению иэгибной прочности передачи, которой и ограничивается область применения несимметричных зацеплений.

Наиболее близкой к предлагаемой . по технической сущности и достигаемому эффекту является цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача, соцержащая колеса, выполненные с несимметричными зубьями и ч5 впадинами. Р.ктивные участки профилей зубьев выполнены по эвольвентам, а переходные кривые на обеих сторонах зубьев являются зквидистантами удлиненных эвольвент, сим- 4() метричными для противоположных сторон "óáüåâ (2) .

Недостатком известной передачи является ограниченная нагруэочная способность вследствие невысокой 4 P%. иэгибнОй прочнОсти зубьев.

Цель изобретения — повышение нагрузочной способности путем увеличения изгибной прочности зубьев:

Указанная цель достигается тем,, ЦИ IHH IgHMeCRОй зубчатой передаче, содержащей колеса, выполненные с несимметричными зубьями H HIадинами,. высота вок зубьев каждого из колес различна на разных сторонах зуба, линия вершины каждого зуба представляет собой прямую, нормальную к эвольвент:ному участку стороны зуба = большей высотой головки в верхней граничной точке, или участок эвольвенты основной окружности радиуса 1 определенный выражением

Если в цилиндрической зубчатой передаче (Фиг.2) переходные кривые э1c и с d впадин колес, например колеса 1,- выполнены по огибающим двух плавно переходящих одна в другую дуг

Окружностей соответственно кривых

Ьс и сД, то радиусы г, . и г1. этих кри г = 0,5 m2.злпК 1 (1;;-: где ш — модуль;

Š— число- зубьев соответствующего колеса; делительный угол профиля более нагруженной стороны зуба.

На фиг . 1 изображена схема зацепления пары зубч-тых колес; На

Фиг„ 2 — схема зацепления зубчатого колеса с производящим колесом; на

Фиг,, 3 — схема передачи в момент нагружения.

Цилиндрическая зубчатая передача (фиг.1) содержит колеса 1 и 2, активные участки 3-6 профилей зубьев которых выполнены по эвсльвентам, а переходные кривые "-10 между этими участками — по зквидистантам удлиненных эвольвент, причем высота

hе эвольвентного активного участка

1 ножи зуба и кривизна примыкающей к нему переходной кривой 8 на менее нагруженнсй стороне зуба с активным участком 3 каждого из колес 1 и 2 выполнены меньшими, а угол

aL Ь профиля в точке с сопряжения активного и переходного у:астков выполнен большим соответствующих параметров для более нагруженной стороны зуба (кривизны учас-ка Ьс

И скГЛа С1. ПРОФИЛЯ)

Если цилинцрическая зубчатая передача имеет, целительные углы профиля на обеих сторонах зуба,, выпОлненных pBBßûìH между сОбОйр ТО угол а профиля в точке а сопряжения активного участка профиля и переходной кривой с1с на менее нагруженной стороне зуба связан с соответствующим углом <(< (ему соответствует точка а) на более нагруженной

=-торсне зуса зависимостью

g (. =Qg + ($$gg 1 !g ссз 2 У - . (g

1 а разность 0h высот h а и hz эвольвентных активных участков ножек на двух сторонах зуба выполнена в сооТаетствии с формулой

Bh =0,. 5 щЕ (вес Ы . -sec d„- ) (3)

f где п1 и Š— модуль и число зубьев колеса. целительные углы профиля на обеих сторонах зуба, а также углы о и с(,„- профиля определяются пересечением саответственных (фиг.1) радиусов делительных окружностей на противоположных сторонах зубьев и рациусов на которых расположены точки

= и d с соответствующими линиями 1 и . : зацепления.

f 096415 вых bc u cd различаются на величину Ar=r, -r<, определяемую формулой д r = л /2 cos{(sin (p — < ), (4) где а=0,25 щ (Р-4tgp() tgp!. (5) и = arctg ((й-2r sinoL) Ptg 2p(—. (6)

5 промежуточные ра етные величины;

r<=S/{1-sin о!-) — радиус дуги окружности, профилирующей переходную крирую на более загруженной стороне зуба;

r — то же, на менее нагруженной стороне;

S — радиальный зазор в передаче.

На фиг. 2 кривые bc u cd принадлежат нормальному исходному контуру производящего колеса 2.

В цилиндрической зубчатой передаче (фиг.1) высота h головка зубьев каждого иэ колес на менее нагружен- 20 ной стороне зуба выполнена меньше высоты h головки на стороне, работающей при преимущественном. направлении нагружения. Это делает радиальный зазор в передаче более 25 равномерным.

В цилиндрической зубчатой передаче линии ае ;фиг.1) вершин зубьев каждого иэ колес выполнены по эвольвентам основной окружности, радиус которой определяется выражением 1(1) . Это позволяет производить обработку вершинной ленточки зуба по линии ае методом обкатки. В некоторых случаях (например при одновремен- ной обработке вершинных ленточек

3 всех зубьев) целесообразнее, чтобы линии вершин зубьев каждого из колес были выполнены по прямым, нормальным к эвольэентному активному участку 4 более нагруженного профиля ,зуба колеса в его верхней граничной точке а.

Зубчатая передача (фиг. 3) работает следующим образом.

Преимущественно нагруженными в пе- 5 редаче, составленной иэ зубчатых колес 1 и 2, являются стороны зубь- . ев с участками 3 и 4 и менее нагруженными — стороны зубьев с участками 5 и 6. При работе сторонами с 50 участками 3 и 4 опасными по изгибной прочности являются случаи нагружения, например, в верхней точке а стороны зуба с участком 4.

Сравним иэгибную прочность зуба 55 колеса 2, показанного сплошной линией (предлагаемая конструкция) и пунктиром (известная KQHCTpукция).

Пусть стороны с участками 4 срав ниваемых зубьев конгруэнтны и нагру — 60 жены в точке а одной и той же нормальной силой Р, а стороны с участками 5 конгруэнтны на участке ed.

Тогда ширина основания зуба kk больше ширины К), выполненной в соответ-65 ствии с прототипом. Нормальную силу

Р можно разложить по двум ..аправлениям по касательной к галтелн на противоположной (сжатой) стороне с участком 5 зуба и перпендикулярно оси симметрии сторон зуба с участками 4 и 5 в районе делительнo"o радиуса. Эта касательная соо;ветствует линии действия силы Q для предлагаемой конструкции и силы Qp для прототипа. Опасные составляющие Р и Р силы Р связаны (фиг.3) неравенством Р )P . Соответствующие составляющие ()„ и 0 силы Р касаются границы контура с участком 5 и поэтому вклада. в напряженное состояние зуба на растянутой стороне в точке k не вносят (они воспринимаются всем ободом) . Протяженность зацепления, определяемая длиной линии зацепления gf, для сравниваемых вариантов не изменяется. Поэтому изгибная прочность предлагаемой конструкции зуба при нагружении со стороны с участком

4 выше. Сказанное справедливо и,цля стороны с участком 3 колеса 1. Во всех случаях угол, составленный линией ае вершин зубьев со стороной с участком 4 зуба в точке а, не меньше 90, что устраняет опасность скопов на вершине зуба, а протя1 женность линии а е больше, чем у прототипа.

Рассмотрим случай нагруження силами P, причем /Р /=/Р/ (прототип), и Р„ (предлагаемая конструкция) соответственно в точках е и е. Из фиг. 3 видно,, что опасные изгибающие силы P P., связаны неравенством P„ >P, одна<о ! плечи относительно опасных по изгибу точек kz и к„ этих сил соответственно находятся в обратной зависимости. По высоте опасная точка

k может быть смещена по отношению к ) Кд при нагружении со стороны с участком 5 зуба так же, как и силы 91Q на стороне зуба с участком 4. Силы (1" и (1, касающиеся о галтели на стороне зуба с участком 4 существенного вклада в на-!. пряженное состояние галтелн в точках k p и k соответственно не вносят. При этом протяженность зацепления определенная длиной лийнн зацепления, изменяется и щ1саТ, -..å. динамические показатели передачи на менее нагруженной стороне с участком 5 зуба ниже.

Все сказанное об изгибной проч-ности стороны зуба с участком 4 распространяется и на контактирующую с ней сторону с участком 3 зуба колеса 1, а сторона с участком 6 имеет такие же прочностные пока3aтелн, как и сторона с участком 5, 10064 15

cP!»g g фд а.3

Со Bi TB7! 5 Д Р;. рхоэсниR

Редактор M.Рачкулинец Техред И.Метелеэ .<орректс .С,-,Øåêìàð

Заказ 377)/25 i BpB7! 9 i 3 iIcдпис к с е

ВНИИПИ Государственног"; комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж--3 ), Ра„ ui.-.кая наб„, ji,. 4/Б

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, *,л.Проектная, 4

Таким образом, иэгибная прочность сторон с участками 3 и 4 зубьев колес 1 и 2 выше =o стороны преиму:щественного нагружения, чем у зубьев по прототипу.

Технико-экономический эффект aò применения предлагаемой передачи по сравнению с известной достигается -à "счет увеличения иэгибной прочности со стороны преимущественного

-;arpóë!eHHR путем увеличения ширины основания зуба и более благоприятного расположения опасного по изгибу усилия по отношению к галтели на сжатой стороне зуба,