Зубчатая муфта

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов быстроходных и тяжелонагруженных машин. Цель изобретения - повышение надежности и компенсирующей способности в условиях перекоса осей. При работе муфты зубчатые втулки 1 и обойма 2 поворачиваются вокруг своих продольных осей. При этом зуб 7 втулки 1 совершает пространственное движение относительно зуба 3 обоймы 2. Форма боковой поверхности зуба 7 втулки 1, выполненная в соответствии с представленными соотношениями, обеспечивает линейный контакт его с зубом 3 обоймы представляют собой плавные кривые по всей ширине зуба 3. Они имеют приблизительно одинаковую длину во всех угловых положениях зуба. Благодаря тому, что линии контакта перемещаются на зубе обоймы от центрального сечения к торцу вершины, а на зубе втулки от центрального сечения к торцу основания, обеспечивается равнопрочность зубьев втулки и обоймы за счет снижения изгибных напряжений зубьев втулки. 4 ил.

союз советсних социАлистических и:.салин

735 A i

091 (11) 1 щ)5 F 16 Р 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ госуд чРственн1 1й комитет по изоьРетениям и открытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4438250/24-27 (22) 1 О. 06. 88 (46) 07. 09. 90. Бюл. Р 33 (71) Проектно-конструкторский технологический институт Всесоюзного промьыленного объединения Союзуглемаша (72) А.Н.Михайлов (53) 621.825.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

i9 1425374, кл. F 16 D 3/18, 1986. (54) .ЗУБЧАТАЯ МУФТА (57) Изобретение относится к машиностроению н может быть использовано вс всех отраслях народного хозяйства для соединения валов быстроходных и тяжелонагруженных машин. Цель изобретения - повышение надежности и компенсирующей способности в условиях перекоса осей, При работе муфты зуб2 чатые втулки 1 и обойма 2 поворачиваются вокруг своик продольных осей.

При этом зуб 7 втулки 1 совершает пространственное движение относительно зуба 3 обоймы 2. Форма боковой поверхности зуба 7 втулки 1, выполненная в соответствии с представленными соотношениями, обеспечивает линейный контакт его с зубом 3 обоймы. Линии контакта зуба обоймы представляют собой плавные кривые по всей ширине зуба 3. Они имеют приблизительно одинаковую длину во всех угловых положениях зуба ° Благодаря тому, что линии контакта перемещаются на зубе обоймы от центрального сечения к торцу вершины, а на зубе втулки от центрального сечения к торцу основания, обеспечивается равнопрочность зубьев втулки и обоймы за счет снижения изгибных напряжений зубьев втулки. 4 ил.

3 Ю

1590735 (1) 50

11зобретение относится к машино.строению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов быстроходных в; тяжелонагруженных маигин, Цель изобретения повышение надежности и компенсирующей способности в условиях перекоса осей, Па фиг.1 изображена зубчатая муфта, 0 вид сбоку, поперечное сечение; на фиг.2 - зуб обоймы и контактные линии на его боковой поверхности при взаимодействии с зубом втулки в процессе поворота муфты; на фиг.3 - эуб втулки с модифицированной формой рабочей поверхности на фнг.4 - проекции в плоскости 7, О, Е линий контакта зубьев втулки н обоймы.на правой половиле зуба обоймы при перекосе осей 20 муфты, На Фиг.1-4 показано: Х Y E трехмерная система координат обоймы;

ÄYzZ - трехмерная система координат втулки; Pä - угол поворота муфты 25

a n-,ì положении; И вЂ” точка на рабочей поверхности зуба втулки; аа, ЬЬ,...,nn — линии контакта на рабочей поверхности зуба обоймы.

Зубчатая муфта содержит зацепляющиеся между собой в условиях переко са зубчатую втулку 1 (фиг.1) и зубчатую обойму 2, имеющую зубья 3 с ,нрямолийейньгг производящим 4 (Фпг.2) и образующим 5 контурами. Боковая поверхность 6 (фиг,3) зубьев 7 втулки

1 выполнена в соответствии с уравнениями

Х = Х 1+Л вЂ”.— 1+ В( совЮ 2

40 г-

$ incog)

sin4 1 В 2

Y=Y1+A — — — - — — — (cos4, 1 сйдФ. ctgP+ с дЫ

sin, 2$);

Са И/2 созе

Е {Х $1п /+ Ycosg)

$1п(г.(+ К,) (Х,cos (11+ Yг sing) sic@>

2 И со$ (4+/.)

Л 2 in —.2 sin ((+к)

Я Я sin (ii)2Z +k)

2 $1пф, где Х, 7, Е - координаты точки М (Фиг,3, позиция 8) на боковой поверхности 6 зуба втулки;

Х1, Y1 — координаты точки иа производящем контуре

4 зуба 3 обоймы 2; ф, - угол наклона производящего контура 4 зу--. ба 3 обоймы .2;

g — - Фиксированное значе.ние угла поворота муфты;

И - угол перекос а продольных осей втулки

I относительно обоймы

2 при эксплуатации муфты; г - радиус делительной окружности зубьев;

Е - число зубьев.

На фиг.2 показаны линии 9 контакта на боковой поверхности зуба 3 обоймы

2 при взаимодействии его с зубом 7 втулки 1, форма которого выполнена в соответствии с выражением (1) . Лгппги

9 контакта на зубе 3 обоймы 2 представляют собой плавные кривые приблизительно одинаковой длины (фиг. 4) . На боковой поверхности зуба обоймы они перемещаются от центрального сечения зуба к вершине торца зуба, а на боковой поверхности зуба втулки линии контакта перемещаются от центрального сечения зуба к основанию торца зуба. урав." пения линий 9 контакта на зубе 3 обоймы 2 для каждого значения угла поворота муфты имеют следующий вид:

r $1п 2Е + Cp

Х1С В У + s S11111, Е = (Х,$1п(6+ Y, costi .. (2)

tg Я/2

sin(() + г )

Зубчатая муфта работает следующим образом.

В условиях перекоса осей, при работе муфты, втулка l и обойма 2 поворачиваются вокруг своих продольных осей. При этом зуб 7 втулки 1 совершает пространственное движение относительно зуба 3 обоймы 2. Форма боковой поверхности б зуба 7 втулки

1, выполненная в соответствии с представленными соотношениями (1), обеспечивает линейный 9 контакт их с зубьями 3 обоймы 2, имеющими ряггохшнейные образующий 4 и производя-. щий 5 контуры. Линии 9 контакта на зубе 3 оооймы ?. представляют собой плавные кривые (фиг.4), и по всей чг ширине зуба 3 приблизительно одинаковой длины во всех его угловых положениях. Это обеспечивает равномерность удельной контактной нагрузки -по всей рабочей поверхности 6 зуба 7 и зуба 3. Вниду того, что

159073 линии 9 контакта имеют вогнутость (фиг.4), то они на зубе 3 обоймы 2 перемещаются от центрального сечения OY ê торцу вершины зуба 3, а линии контакта на зубе 7 втулки I перемещаются от центрального сечения зуба к торцу основания зуба 7 втулки

l. Это обеспечивает равнопрочность зубьев втулки 1 и обоймы 2, а также повышается надежность й. компенсирующая способность зубчатых муфт в целом.

При повороте муфты, когда угол ее поворота равен Р,, линия контакта за-. нимает положение аа (фиг.2), при дру 15 гом фиксированном значении угла поворота (1 муфты линия контакта занимает положение bb, и так далее, нри

Ч - линия контакта зубьев занимает и положение пп.

Для определения геометрических параметров зубьев втулки, например, в продольных сечениях с параметрами

7 а,, нербходимо подставить это эйачение параметра в левую часть второго уравнения системы (1) и найти связь параметров в виде зависимости:

К„(Х, У, (17) - О. (3)

Рассматривая совместно зависимость (3), первое и третье уравнения систе- 30 мы (1), задаваясь значением Х по первому уравнению системы (2), определяют Y q а затем находят значение (1), далее, используя первое и третье уравнения системы (1), вычисляют коор- 35 динаты Х и У,.продольной модифика- ции зуба, и т.п.

Для определения геометрических параметров зубьев втулки, например в

- поперечных сечениях с параметрами . 40

Z b необходимо подставить это знаФ чение параметра в левую часть уравнения системы (1) и найти связь параметров в виде зависимости:

fa(X

Рассматривая совместно зависимость (4), первое и второе уравнения системы (1), задаваясь значением Х1,по первому уравненюо системы (2) определяют У<, а затем находят значение Q 50 далее, используя первое и второе урав. нения системы (1), вычисляют коорди наты Х g 72 поперечной модификации зуба, и т.д. Например, для Е = О, вы-. ражение для определения р следующее:,55 (11 (arccos (cos(Q-. arcing †-)1 !, Г- Х1

6 — 2(Х|sing, + Y!,сов ) х2+ 72

Х1), 1

- g — aretg — - ). (5) т, г

Подставляя найденные по выражению (5) значения. QB первое и второе уравнения системы (1), определяют координаты точки М (фиг.3, позиция 8) по всему сечению зуба.

Математические выражения получены кинематическим методом по теории пространственных зацеплений.

Предлагаемая зубчатая муфта с пространственной модификацией зубьев втулки может быть нарезана методом обкатки с применением специального инструмента или копированием на зубообрабатывающих станках с применением специальных приспособлений, обеспечивающих идентичность относительных движений элементов зацепления при обра- ботке с эксплуатационными.

Пример. Основные геометрические параметры зубчатой муфты: делительный диаметр зубьев d=l60 мм, число зубьев Е =36, ширина зубьев 3=40 мм, угол наклона производящего контура зуба обойми ю = 10 ; угол перекоса прсдольных осей втулки относительно

О, обоймы при эксплуатации муфты G3 =6 высота делительной головки зуба h -"

5 мм, высота делительной ножки зуба h = 6 мм. о

При перекосе асе" M = 6 втулка 1 и обойма 2 поворачиваются вокруг своих продольных осей. При этом эуб

7 втулки 1 совершает пространственное движение относительно зуба 3 обоймь!

2. Боковая поверхность 6 зуба 7 втулки 1 выполнена в соответствии с уравнением (1), координаты точки М (позиция 8) показаны на фиг.3. Такая форма зуба 7 втулки 1 обеспечивает линейный контакт его с зубом 3, имеющим прямолинейные производящий 4 и образующий 5 контуры. Линии 9 контакта на зубе обоймы 2 представляют собой плавные кривые (фиг.4},,причем по всей ширине зуба 3 они приблизительно одинаковой длины во всех угловых положениях зуба, Расчеты координат линий 9 контакта на зубе 3 обоймы 2 выполняют по уравнениям системы (2) для различных()„

Одинаковые линии контакта на рабо чиж поверхностях зубьев обеспечивают равномерные удельные контактные давле1599735 ния по всей рабочей поверхности„ что > > 1 + A выравнивает и снижает износ поверхнос1 ти зубьев. Кроме того, благодаря тому, .что линии контакта перемещаются на зубе обоймы от центрального сечения к торцу вершины, а на зубе втулки от центрального сечения к торцу основания, обеспечивается равнопрочность зубьев втулки и обоймы за счет снижения изгибных напряжений зубьев втулки. Все это повышает надежность и компенсирующую способность зубчатых муфт.

sin 1 В

cosK j cage ctgy+cggg, in 21е (х ,с

r х

2 (Х где

Формула изобретения

Зубчатая муфта, содержащая находящиеся в зацеплении между собсй зубчатую втулку с модифицировапными зубьями и зубчатую обойму с прямолинейными образующими зубьев, о т л ич а ю щ а я с я. тем, что, с целью повышения надежности и компенсирующей способности в условиях перекоса осей, форма боковой поверхности зубьев втулки описана уравнениями:

Х=Х, 1+А —.— +В< °

cos(P 1 и 1. в1Ы) tgq+ tgg, " sin 2P)()>

Ф

Вам/2 соеЯ

8 1ПЯ+ Y Сое(Д ы ! sin Q+0L)

os/+ У sing) з1nQ;

2 Q сов И+ 2

2 sin(g+ g,)

2 sin b4

„Y<<„Z< — координаты точки на боковой поверхности зуба втулки;

Х „ У - координаты точки на производящем контуре зуба обоймы; (Й -. угол наклона ггроизводящего контура обоймы; (— фиксированное значение угла поворота муфты,,",1 - угол перекоса продольных осей втулки относительно обоймы при эксплуатации муфтьц радиус делительной окружности зубьев;

Z — число зубьев.

1590735

Составитель Г. Абрамова

Техред Л.Сердюкова Корректор T,Ìàëåö

Редактор М.Бланар

Заказ 2625 Тирам 539 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

И И