Прямозубая цилиндрическая передача
Изобретение относится к машиностроению . Цель изобретения - повышение надежности и снижение шума прямозубой цилиндрической передачи за счет сглаживания колебаний жесткое- . ти передачи при пересопряжениях зубьев в зацеплениях, находящихся в противофазах. Зубчатая передача содержит зубчатые колеса ,2,3,... N с толщиной зубьев, равной ширине впадины на начальной окружности, с равными углами зацепления, с числами f зубьев Z , Z, .t,,7,ff и находящимися в последовательном зацеплении . В исходном состоянии центры 0, 02, 0 ,.., ,0дг колес 1,2,3, ...,N находятся на одной прямой. Для приведения передачи в рабочее состояние поворачивают каждое последующее колесо относительно центра предьщущего на углы Yj V, i VV образованные линиями центров каждой предыдущей пары колес и каждой последуюо1ей. Центры колес занимают положение в рабочем состоянии соответственно 0, 02, Оз,...$ Off . Разворот колес на углы /г V V обеспечивает работу зацеплений пар колес в противофазах, т.е. снижает колебания суммарной жесткости передачи . Формула изобретения содержит соотношения для выбора углов fц/ и соотношения между геометрическими па раметрами зацеплений передачи. з.п. ф-лы, 4 ил. « Ьд со ю
COOS СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (191 (11) д11 4 F 16 H 1/20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
0, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4200677/25-28 (22) 27.02.87 (46) 30.07.88. Бюл, У 28 (72) Э.Б.Булгаков и О.А.Курасава (53) 621.833(088.8) (56) Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. M. Машиностроение, 1966, 306. (54) ПРЯМОЗУБАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения — повышение надежности и снижение шума прямозубой цилиндрической передачи за счет сглаживания колебаний жесткос- . ти передачи при пересопряжениях зубьев в зацеплениях, находящихся в противофазах. Зубчатая передача содержнт зубчатые колеса 1,2,3... °
N с толщиной зубьев, равной ширине впадины на начальной окружности, с равными углами зацепления, с числами, 1 зубьев 7, 7>>, Z3, Е„и находящимися в последовательном зацеплении. В исходном состоянии центрь
0.1, 0, 0,...,0 колес 1,2,3,...,И находятся на одной прямой, Для приведения передачи в рабочее состояние поворачивают каждое последующее колесо относительно центра предыдущего на углы (, у ...,, (., образа2 ванные линиями центров каждой предыдущей пары колес и каждой последующей. Центры колес занимают положение в рабочем состоянии соответI ственно 0,1, 0, 0,..., Од . Разворот колес на углы обеспечивает работу зацеплений пар колес в противофазах, т.е снижает колебания суммарной жесткости передачи. Формула изобретения содержит соотношения для выбора углов Vр и соотношения между геометрическими параметрами зацеплений передачи. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
1413332
Z dé — -"=1- tg arccos -" >-— и а и-
tg arccos — -) +
Z dg и (!) -(1 + 2К)
Д. Э при ведомом промежуточном колесе с четным числом зубьев или ведущем промежуточном колесе с нечетным числом зубьев
50 (2К—
Jl у
° ) (2) угол между линией центров каждой предыдущей пары и .пинией центров каждой погде
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в цилиндрических зубчатых передачах с параллельными осями.
Целью изобретения является повышение надежности и снижение шума передачи эа счет сглаживания колебаний жесткости передачи в целом при пересопряжении зубьев в зацеплениях, находящихся в противофазах.
На фиг. изображена прямозубая цилиндрическая передача с ведушим
t промежуточным колесом, имеющим четное число зубьев; на фиг. 2 — вариант передачи с ведомым промежуточным колесом с нечетным числом зубьев; на фиг. 3 — вариант передачи с ведомым промежуточным колесом с четным числом зубьев; на фиг. 4 — ва- 20 риант передачи с ведущим промежуточным колесом с нечетным числом зубьев.
Прямозубая цилиндрическая передача с равными углами зацепления со- 25 держит последовательно зацепляюшиеся одновенцовые зубчатые. колеса 14 с толщиной зуба, равной ширине впадины на начальной окружности, и коэффициентом перекрытия Е (2,0 в каждом зацеплении. Угол У„между линией центров каждой предыдущей пары и линией центров каждой последующей пары зацепляюшихся колес с вершиной в центре промежуточного колеса каждой из соседних пар выбран равным при ведущем промежуточном колесе с четным числом зубьев или ведомом промежуточном колесе с нечетным числом зубьев
40 и
1-к +к, следуюшей пары зацепляюшихся колес; порядковый номер последовательно эацепляюшихся колес, являющихся промежуточными для каждой из пар, п 2,3,4...N-1; число колес; число зубьев п-го колеса; диаметр основной. окружности и-го колеса; диаметр окружности вершин
n-ro колеса; угол зацепления;.NZ и а, и
"и
К=О;1
2,3... возможное число угловых шагов.
Ири нечетном числе N геометрические параметры предыдущей и последующей пар колес могут быть рассчитаны по уравнению
Z tg arccos - "" + л- d л-г
+2Z„tg arccos - +
d ам
+ Z tg arccos — dc
Ьг4
d а„„, Ри, + 22„+ Z„„) tg4„+ 67. (3) При заданной геометрии сопряженных колес известны схема зацепления для каждой пары колес и положение полюса по отношению к активной части линии зацепления.
Формула (1) отражает условие, при котором при известных схемах зацепления одновременный контакт зубьев каждой последующей и предыдушей пар находится в противофазе.
В случае, если зацепление каждой последующей пары по отношению к предыдущей паре находится в противофазе, отклонение линий центров на угол, пропорциональный угловому шагу, не меняет характер зацепления колес, происходяший в противофазе. Из этих условий получена формула (2).
Формула (3) получена при нечетном числе N последовательно эацепляюшихся колес, когда геометрические параметры обеспечивают равенство однопарного (двухпарного) зацепления каждой предыдушей пары зоне двухпарного (однопарного) зацепления каждой последующей пары.
1413332
Передача работает следующим образом (фиг. 1).
Зубчатые колеса — 4 находятся в последовательном зацеплении с равными углами зацепления, с числом зубьев
Z 1, Z, Z, Z< и толщиной зубьев, равной ширине впадины.
Центры колес 1 — 4 отмечены точ/ ками О, О, О, О .
На фиг. 1 обозначены:
d — d — диаметры основных окв ружностей зубчатых колес - 4;
d - d — диаметры окружностей .! вершин тех же зубчатых колес;
d — - d — диаметры начальных
4 окружностей тех же зубчатых колес;
Z,,Z — числа зубьев промежуточных зубчатых колес;
N — - N — линия зацепления пары
1 2 зубчатых колес 1-2;
N — - N — линия зацепления пары
2 3 зубчатых колес 2-3 в исходном состоянии;
N — N — линия зацепления пары
1 5 зубчатых колес 2-3 при расположении колеса 3 в центре О> под
/ углом 91 к линии центров 0,0, И -N — линия зацепления пары
3 зубчатых колес 3-4 при расположении колеса 4 ! в центре О! под углом P к линии центров
0203»
К основным окружностям сопряженных колес с диаметрами и и d<
dg и d, d< и d< проведены каа 3 3 4 сательные — линии зацепления И -И для 1-2, И -N> для 2-3. Перпендикуляр к линиям зацепления составляет с линией центров О О угол зацепления (Для каждой пары при E с 2,0 линия зацепления И-N имеет активный участок зацепления с двумя двухпарными и одной однопарной зонами контакта, На каждой линии зацепления — П, П, Пз„! — полюс зацепления, делящий межцентровое расстояние Й„ на отрезки, пропорциональные числам зубьев Е1 eZ<, Z
5 ВЕВЗ = ЕЫ2 . Pg е ВЗВ4 = Cg . Pg В зависимости о т того, каким будет промежуточное колесо: ведущим с четным или нечетным числом зубьев или ведомым с четным или нечетным числом зубьев, в последовательно зацепляющихся колесах контакт будет одновременно происходить или в зоне однопарного контакта, или двухпарного контакта.
На фиг. 1 промежуточное колесо 2, !
5 лежащее между колесами 1 и 3, имеет четное число зубьев и является ведущим. B этом случае контакт пар 1-2 и 2-3 происходит одновременно в зоне однопарного зацепления в полюсе за20 цепления H, <, П< >, На фиг. 2 промежуточное зубчатое колесо 2, находящееся между зубчатыми колесами 1 и 3, является нечетным и ведомым. В этом случае контакт пар
25 зубчатых колес, находящихся в зацеплении, происходит одновременно или в зоне однопарного, или в зоне двухпарного зацепления (в момент, изображенный на фиг. 2, в полосе зацеп3р ления П1 g и П g, т.е. в зоне однопарного зацепления) °
На фиг. 3 промежуточное - колесо 2 с четным числом зубьев и ведомое контактирует с ведущим колесом 1 в полюсе зацепления П зоны однопарного контакта, а с зубчатым колесом 3 — в точке Х зоны двухпарного контакта.
На фиг. 4 промежуточное ведущее колесо 2 с нечетным числом зубьев кон4р тактирует с колесом в полюсе зацепления П1< а с колесом 3 — в точке Хд, находящейся в зоне двухпарного зацеп» ления.
Для уменьшения скачкообразного изменения жесткости и динамической нагруженности учтены фазы зацепления передачи. Выбор угла 4ц между осями, соединяющими центры колес, позволяет привести к сочетанию таких фаз зацеплений, при которых обеспечивается более. равномерное изменение суммарной жесткости зубьев у последовательно эацепляющихся колес, чем в исходном варианте.
На фиг. 1 в исходном положении центры всех зубчатых колес располагаются на одной прямой и находятся в
1413332 синфазном зацеплении в полюсе зацепления П/ и П ре
Для получения рабочего положения перемещают центр зубчатого колеса 3 ! иэ точки О> в точку Оу, т.е. поворачивают зубчатое колесо 3 относительно центра 02 зубчатого колеса 2 на угол Yz до тех пор, пока пара 2-3 не будет контактировать в точках 10 ! !!
Х2 и Х зоны двухпарного зацепления. Угол поворота оси колеса 3 определяют по формуле (1) при n 2.
Зубчатое колесо 4 поворачивают относительно неподвижного зубчатого колеса 3 на угол //„ при и 3, определяемый по формуле (1) для нечетного числа зубьев колеса 3 и по формуле (2) для четного числа зубьев колеса 3 в случае необходимости размеще- 20 ния центров колес .не на одной прямой.
Такие же операции осуществляют для всех промежуточных последовательно зацепляющихся колес ряда.
Полученное взаимное. расположение 25 промежуточных колес между крайними колесами ряда определяется углами /2 / Ч 1/„= N I Me y осЯми предйдущей и последующей пар. Такое расположение осей приводит к зацепле- 30 нию в противофазе каждой последующей пары по отношению к каждой предыдущей паре колес.
На фиг. 2 в исходном положении центры О/, 02, ОЗ последоватЕльно зацепляющихся зубчатых колес 1,2 находятся на одной прямой. При ведомом промежуточном колесе 2 с нечетным числом зубьев контакт пар происходит в синфазном зацеплении, например, в 40 тачках П . и П2 пар 1-2 и 2-3.
Для того, чтобы пары 1-2 и 2-3 работали в противофаэах в любой момент времени, центр Оз колеса 3 перемеща1 ют в точку Оэ, т.е. оси О/02 и 020з, 45 соединяющие центры колес 1,2,3, устанавливают под углом Vn . Этот угол определяется по формуле (1) при
n 2 и соответствует новому положе-! нию центра колес 3 в точке О . При ,этом угле // между осями контакт пары
2-3 будет происходить в точках Х и
Х эоны двухпарного зацепления в
/! тот момент, когда контакт пары 1-2 происходит в точке.П/ 2 зоны однопарного контакта.
Зубчатое колесо 4 поворачивают относительно неподвижного зубчатого колеса 3 на угол Vn /! .n = 3, определяемый по формуле (1) для нечетного числа зубьев колеса 3 и по формуле (2) для четного числа зубьев колеса 3, если во втором случае необходимо центры колес. разместить не на одной прямой, Такие же операции осуществляют для всех промежуточных последовательно зацепляющихся колес ряда.
Полученное взаимное расположение промежуточных колес между крайними колесами ряда определяется углами, Ч,..., f N — 1 между осями предыдущей и последующей пар. Такое расположение осей приводит к зацеплению . в противофазе каждой последующей пары по отношению к каждой предыдущей паре колес.
На фиг. 3 показана зубчатая передача, состоящая из трех зубчатых колес 1,2,3, причем промежуточное колесо 2 является ведомым с четным числом зубьев. Для такого сочетания колес с числом зубьев при расположении центров колес О/, О, О на одной прямой, контакт пар, находящихся в зацеплении, происходит в противофазах: у пары 1-2 в полюсе П 2 зоны однопарного зацепления, у пары ! f/
2-3 в точках Х и Х зоны двухпарного зацепления.
Если центры 0/ О, О должны быть расположены не на одной прямой, то угол //< на который надо повер" нуть центр О колеса 3 вокруг центра О зубчатого колеса 2, пропорционален целому числу угловых шагов К и определяется по формуле (2).
На фиг, 4 показана зубчатая передача, состоящая иэ трех зубчатых колес 1,2,3, .причем промежуточное 1 колесо 2 с нечетным числом зубьев является ведущим. Если центры 0, О, 03 зубчатых колес 1,2 3 находятся на одной прямой, то контакт пар, находящихся в зацеплении, происходит в противофазе: у пары 1-2 в полюсе
П./ 2 зоны однопарного зацепления, у ! I! пары 2-3 в точках Х и Х2 зоны двухпарного зацепленйя. При необходимости расположения центров О/, О, Оз не на одной прямой угол У2 поворота центра О> колеса 3 вокруг центра 02 пропорционален целому числу угловых шагов К и определяется по формуле (2), После установления центров колес
О,/, 02, О> со смещением от гориэон1413332 тального расположения, т ° е. с углом между осями, соединяющими центры, на которых расположены колеса, передача будет работать следующим образом, Контакт пары зубьев предыдущей пары будет происходить в противофазе контакта зубьев последующей пары, т.е. если контакт пары предыдущей находится в зоне однопарного зацепления, то контакт последующей пары будет происходить в зоне двухпарного зацепления и наоборот. В каждый момент времени в зацеплении будет находиться примерно одинаковое число пар, а если при выборе геометрических параметров соблюдается условие (Э), то в каждый момент времени будет находиться постоянное число пар в зацеплении.
Суммарная жесткость зубьев зубча-. тых колес, находящихся в зацеплении, будет постоянной, колебания и дина- . мическая нагруженность передачи минимальной, если при угле поворота, вычисленном по формуле (1) или (2) в зависимости от четности или нечетности промежуточного колеса, которое может быть как ведомым, так и ведущим, геометрические параметры сопряженных колес удовлетворяют условию (3), При работе предлагаемой пере-. дачи в каждый момент времени суммарная жесткость зубьев всех ее зацеплений либо поСтоянна, либо отличается от постоянного не более, чем на одну пару зубьев. Это позволяет снизить колебания, возникающие при переходе. с однопарного к двухпарному зацеплению, снизить ее динамическую нагруженность, шум и повысить надежность
Формула изобретеня
1. Прямозубая цилиндрическая передача с равными углами зацепления, содержащая последовательно зацепляющиеся одновенцовые зубчатые колеса с толщиной зуба, равной ширине впадины на начальной окружности, и коэффициентом перекрытия, меньшим двух, в каждом зацеплении, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения шума, угол между линией центров каждой предыдущей пары и линией центров каждой последующей пары зацепляющихся колес с вершиной в центре промежуточного колеса каждой иэ соседних пар выбран равным при ведущем проме5 жуточном колесе с четным числом зубьев или ведомом лромежуточном колесе с нечетным числом зубьев; (=1. ша .(1Z +Z и 4
И
Z dg, — - = tg arccos
Е, 1,„
Z di — - tg arccos -" -) +
Z ), d с . м (° +(1 + 2К)
z„
f5 при ведомом промежуточном колесе с четным числом зубьев или ведущем промежуточном колесе с нечетным числом зубьев
4 2К—
Jl
И t
25 где „, — угол м ежду линией центров каждой предыдущей пары и линией центров каждой последующей пары зацепляющихся колес; порядковый номер последовательно зацепляющихся колес, являющихся промежуточными для каждой иэ соседних пар, n = 2,3,4,.. »N — 1; число колес; число зубьев n-ro колеса; диаметр основной окружности
n-ro колеса; диаметр окружности вершин и-го колеса; угол зацепления;
35
N И
В„
И
1ц, К=0,1, 2,3...
+ 2Z„ tg arccos — < + 18
«1»- п
+ 2 tg arccos — Й л+ 1а„+„
=(Z„< + 2Z„+ Z„,<) tgd+ 6Я вЂ” возможное число угловых
45 шагов.
2. Передача по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что при нечетном числе N колес геометрические па раметры предыдущей и последующей пар
50 колес рассчитаны по уравнению
Z„ tg arccos - = - + -и -<
1413332
Фиг, 2
l413332
Составитель M. Левинский
Редактор А, Лежнина Техред Л.Олийнык Корректор В, Гирняк
Заказ 3759/37
Тираж 784 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4
