Зубчатая передача

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи врашения .между валами с регулируемым взаимным положением. Целью изобретения является повышение нагрузочной способности при одновременном редуцировании крутящего момента за счет применения кулачкового механизма с геометрическим замыканием , кулачок которого неподвижно закреплен на корпусе, а толкатель установлен на оси сферического колеса. Кулачок имеет профиль, представляющий собой огибающую , образованную движением цилиндра , ось которого пересекает центр сферического колеса и линию, описанную уравнениями л: / со5ф51ХР -РО), y -Rsin((, 2 -Rcos(f COS(P - РО), где R - радиус делительной сферы сферического колеса; 0 arctg( l/V -cos po/cos cjp; ф - широтная угловая координата сферической поверхности сферического колеса; Ро - угол наклона линии зуба сопряженного колеса в центральном сечении. 7 ил. t 4 О со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1240977 (50 4 Р 16 Н 3 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3812733/25-28 (22) 19.11.84 (46) 30.06.86. Бюл. № 24 (72) В. P. Ковалюх, Н. Э. Тернюк, А. К. Большаков, В. Н. Соболь, Ю. Б. Наседкин и Ю. К. Чернов (53) 621.833 (088.8) (56) Решетов Д. Н. Детали машин. М.:

Машиностроение, 1975, с. 545 — 565.

Кожевников С. Н. и др. Элементы механизмов. М., 1956, с. 550. (54) ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи вращения между валами с регулируемым взаимным положением. Целью изобретения является повышение нагрузочной способности при одновременном редуцировании крутящего момента за счет применения кулачкового механизма с геометрическим замыканием, кулачок которого неподвижно закреплен на корпусе, а толкатель установлен на оси сферического колеса. Кулачок имеет профиль, представляющий собой огибающую, образованную движением цилиндра, ось которого пересекает центр сферического колеса и линию, описанную уравнениями х=йсояряпф — роо), у= — Rsiny, z= — Rcosq> cos(P — ф), где R — радиус делительной сферы сферического колеса; P =

= arctg(cosset/сояр 1/ % широтная угловая координата сферической поверхности сферического колеса; ро — угол наклона линии зуба сопряженного колеса в центральном сечении. 7 ил.

1240977

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи вращения между валами с регулируемым взаимным расположением.

Цель изобретения — повышение нагрузочной способности при одновременном редуцировании крутящего момента за счет применения кулачкового механизма с геометрическим замыканием, кулачок которого неподвижно закреплен на корпусе, а толкатель установлен на оси сферического колеса.

На фиг. 1 изображена полусфера, являющаяся делительной поверхностью сферического колеса; на фиг. 2 — зубчатая передача, общий вид; на фиг. 3 — вид А на фиг. 2; на фиг. 4 и 5 — возможные формы зубьев бочкообразная и арочная, соответственно; на фиг. 6 и 7 — схемы размещения бочкообразных и арочных зубьев сопряженного колеса во впадинах зубьев сферического колеса.

Передача содержит корпус 1, в котором на оси универсального шарнира 2 установлено сферическое колесо 3 и сопряженное с ним зубчатое колесо 4 внутреннего зацепления. Профиль зубьев колеса 3 в поперечном направлении может быть, например, эвольвентным. Передача снабжена кулачковым механизмом с геометрическим замыканием, кулачок 5 которого закреплен неподвижно на корпусе, а толкатель 6 установлен на оси сферического колеса 3; Про филь 7 кулачка представляет собой огибающую, образованную движением цилиндрической части толкателя 6.

Передача может снабжаться механизмом фиксации вала 9 сферического колеса.

Этот механизм может содержать подвижную планку 10, взаимодействующую с валом 9, находящуюся в продольном пазу 8 крышки 11 и фиксируемую в требуемом положении болтами.

Вал колеса 4 обозначен позицией 12 на фиг. 2.

Зубчатая передача снабжена кулачковым механизмом с геометрическим замыканием кулачок которого неподвижно закреплен на корпусе, а толкатель установлен на оси сферического колеса, при этом параметры продольной конфигурации зубьев сферического колеса выбраны из соотношения

Я= п КХ+ garcsin — соф .

1 Г . sine софе sinPo где Х,cp — меридиальная и широтная угловые координаты сферической поверхности; п — порядковый номер зуба, n={l,...zI

ЛХ вЂ” угловой шаг зубьев;

Z — число зубьев сферического колеса;

Po — угол наклона зубьев, в экваториальном сечении сферического колеса, профиль кулачка представляет собой огибающую, образованную движением цилиндра, ось которого пересекает центр сферического колеса и линию, выражающуюся уравнениями

x=R. coscp.sin(P — ф); у= — Р sinq; (2)

Z= — R. cosq> cos(P — ф); где R — радиус делительной сферы сферического колеса.

Ро — угол наклона линии зуба сопряженного колеса в центральном сечении; (соя)3

COS> V а сопряженное колесо выполнено с внутрен20 ними зубьями, ограниченными в продольном направлении по окружности или близкой к ней кривой.

Сферическое колесо 3 выполнено в виде закрепленных на одной оси двух или одной усеченных полусфер, а зубья сопряженного колеса 4 выполнены бочкообразными или арочными соответственно.

Зубчатая передача работает следующим образом.

При приложении крутящего момента, например, к валу 12 поток мощности посредством зацепления колес 3 и 4 передается на вал 9. В зависимости от выбранного числа зубьев этих колес обеспечивается редуцирование крутящего момента.

Изменение углового положения вала 9 обеспечивается благодаря установке сферического колеса 3 на универсальном шарнире. При этом, поскольку колесо 3 сферическое и центр универсального шарнира 2 совмещен с центром 0 этого колеса, обеспечивается подвод рабочих участков зубьев в

40 зону зацепления с колесом 4 при любых значениях углов скрещивания (в пределах рабочего сектора колеса).

Благодаря тому, что передача снабжена кулачковым механизмом с указанной фор45 мой профиля, а толкатель установлен на оси колеса 3, при изменении угла скрещивания одновременно изменяется угол наклона оси колеса 3 по отношению к оси колеса 4 таким образом, что обеспечивается сопряжение профилей зубьев при всех фазах зацепления и различных углах скрещивания.

Сопряжение выполняется потому, что: а) продольные профили зубьев колеса являются равноудаленными линиями, описываемыми зависимостью (1), а ось колеса 3 все время удерживается кулачком только в таких положениях, когда она пересекает линию, представляющую собой годограф точки оси колеса, расположенной на радиусе R при повороте колеса вокруг оси ОХ

1240977 на угол q> и вокруг оси ОУ на угол (P — ф) соответственно. Поскольку угол поворота вокруг оси ОУ равен (P — Po), обеспечивается равенство углов наклона ведущего и ведомого колес, что приводит к соблюдению основной теоремы зацепления (совпадение ортнормалей к профилям) . Расположение декартовых координат соответствует фиг. 1.

Отклонение от требуемого положения оси 9 не происходит, так как кулачок обеспечивает геометрическое замыкание, и его профиль является огибающей цилиндрической поверхности, соответствующей поверхности толкателя 6; б) продольные профили зубьев колеса 4 ограничены окружностью или близкой к ней кривой (фиг. 4 и 5). Такая форма, в случае выбора радиуса кривизны вогнутых профилей колеса 4 большим, чем максимальный радиус кривизны на активном участке профилей колеса 4 (в экваториальном сечении) а выпуклых — меньшим, чем минимальный радиус кривизны этих же участков, позволяет контактируемым поверхностям иметь общую нормаль, а значит, позволяет выполнить требование основной теоремы зацепления.

При выполнении сферического колеса в виде двух полусфер правильное зацепление возможно только в случае выполнения зубьев колеса 4 бочкообразными, так как кривизна зубьев колеса 3 в этом случае меняет знак (фиг. 6). Однако этот случай позволяет реализовать наибольший диапазон изменения углов скрещивания.

При выполнении колеса 3 в виде одной усеченной полусферы возможно контактирование поверхностей зубьев с одинаковым направлением кривизны, соответствующее применению арочных асимметричных зубьев.

В этом случае обеспечивается наибольший приведенный радиус кривизны, соответствующий максимальной нагрузочкой способности передачи. Однако при этом уменьшается диапазон изменения угла скрещивания.

Поскольку линии (1) можно реализовать при любом числе зубьев колеса 3 и обеспечить сопряжение этих зубьев с бочкообразными (арочными) зубьями колеса 4 при любом их числе (в рамках существования обычного внутреннего зацепления), то данная передача позволяет редуцировать момент в широком диапазоне передаточных отношений (1;2 — 10 и более).

Повышение нагрузочной способности достигается благодаря возможности теоретически точной работы передачи с постоянным нормальным модулем (а не при его изменении от минимального до максимального значения у прототипа) при всех углах скрещивания.

Поскольку нагрузочная способность пропорциональна модулю, то ее повышение по сравнению с прототипом можно определить как отношение модулей

7Е т пред где т;„— минимальный модуль зубьев вблизи полюса сферы (у прототипа); т.p" — модуль зубчатой передачи, соответствующий модулю вблизи экватора у прототипа..

Это отношение может достигать 2 — 3 и более.

)s Плавность работы повышается благодаря росту коэффициента перекрытия, равновысокости зубьев и обеспечению теоретически точного зацепления.

Формула изобретения

Зубчатая передача, содержащая корпус, универсальный шарнир, установленное на оси универсального шарнира сферическое колесо с зубьями, имеющими постоянный нормальный шаг, и сопряженные со сферическим колесом зубчатые колеса, отличаюи1аяся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности при одновременном редуцировании крутящего момента, она снаб30 жена кулачковым механизмом с геометрическим замыканием, толкатель установлен на оси сферического колеса, а кулачок неподвижно закреплен на корпусе и имеет профиль, представляющий собой огибающую, образованную движением цилиндра, ось кото

35 рого пересекает центр сферического колеса и линию, описанную уравнениями х=Я сощ-sin(P — ф); у = — Rsi ncp;

z = — Rcosq- соя(р — ф), где R — радиус делительной сферы сферического колеса;

P =arctg COO(P (COO ф . ) сов ч

q> — широтная угловая координата сферической поверхности сферического колеса; ро — угол наклона линии зуба сопряженного колеса в центральном сечении, а сопряженное колесо выполнено с внутренними зубьями, очерченными в продольном направлении по окружности или близкой к ней кривой.

124097?

tA

Фиг. l фис. 2

Вцд4

Составитель А. Матвеев

Редактор Н. Слободяник Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3471 31 Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4