Зубчатое соединение

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения валов тяжелонагруженных высокоскоростных механизмов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности муфты. Зубчатое соединение содержит охватываемый и охватывающий зубчатые элементы в виде втулки 1 и обоймы 2. Зубья 3 обоймы 2 описаны дугами окружностей радиусом г. Боковая поверхность 5 и/или поверхность вершин 6 зубьев 4 втулки 1 обеспечивают линейный их контакт с зубьями 3 обоймы 2. Эти поверхности описываются уравнениями линиии контакта на зубе 3 обоймы 2, представляют собой плавные кривые. 2 ил, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 16 D 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3(,ЩРЩ р ." " СТЕ -

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4483334/27 (22) 19.09.88 (46) 07.01,91. Бюл. N- 1 (71) Проектно-конструкторский технологический институт Всесоюзного промышленного объединения Союзуглемаша (72) А.Н. Михайлов, Н.Э. Тернюк, В.А. Финиченко и Т.Е. Михайлова (53) 621.825.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1209955, кл. Е 16 D 1/06, 1982. (54) ЗУБЧАТОЕ СОЕДИНЕНИЕ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соедине. Ж 1618910 А1 ния валов тяжелонагруженных высокоскоростных механизмов, Цель изобретения— расширение функциональных возможностей и повышение надежности муфты. Зубчатое соединение содержит охватываемый и охватывающий зубчатые элементы в виде втулки 1 и обоймы 2. Зубья 3 обоймы 2 описаны дугами окружностей радиусом г.

Боковая поверхность 5 и/или поверхность вершин 6 зубьев 4 втулки 1 обеспечивают линейный их контакт с зубьями 3 обоймы 2.

Эти поверхности описываются уравнениями линиии контакта на зубе 3 обоймы 2, представляют собой плавные кривые, 2 ил, 2 табл.

1618910

20 (2) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения валов тяжелонагруженных высокоскоростных механизмов, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

На фиг. 1 изобрлжено зубчатое соединение, общий вид при перекосе осей зубчатых элементов; нэ фиг, 2 — модифицированный эуб охватываемого элемента, Зубчатое соединение содержит охватываемый и охватывающий зубчатые элементы в виде втулки 1 и обоймы 2. Зубья 3 одного из элементов, например обоймы 2, описаны дугами окружностей радиуса r.

Координать центра окружности боковой поверхности зубье 3 определяются из выражения

Хо = г cos у — R sin к/2Z, g

Yo = R соз т 2 - r sin у, 1 где Хо, Уо — координаты центра окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев

3 одного из элементов, например, обоймы (для поверхности вершин Хо = Уо = 0);

r радиус окружности боковой поверхности зубьев 3 обоймы 2 соединения, ) .- угол контакта зубьев 3 обоймы 2 и зубьев 4 втулки 1 на делительной окружности; и — радиус делительного цилиндра, При этом боковые 5 и/или поверхности вершин 6 зубьев 4 другого элемента, например втулки 1, выполнены в соответствии с уравнениями

Хг = r cos a+Xo — А cos ф;

Yz = r sin а+ Yo — А sin ф;

Zz =В созе — Сз1пв. здесь

А =(rsin2(g — a)+D — Е) sinz в/2

sin (ф — a) Уо соз а- Хо sin а з1п (ф — а) С =rñîç (ф-а)+Хо cosф+Yoslnф;

D =Хо(sln (2 ф-a) — Зз!п aj;

E = Yo(cos (2ф-а) — Зсоз а), где Хг, Уг, Zz — координаты точки на боковой поверхности 5 и/или поверхности вершины

6 зуба 4 втулки 1;

a — полярный угол окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев 3 обоймы 2 (для поверхности вершин зубьев 3 а =а1); ф — фиксированное значение угла поворота соединения;

55 в — угол перекоса продольных осей Zz и Z> втулки 1 относительно обоймы 2, Поперечное сечение 7 плоскостью Zz =

=- 0 зуба 4 втулки 1 показано на фиг. 2.

Зубчатое соединение работает следующим образом.

При повороте соединения с условиях перекоса осей Z< и Zz под углом а втулка 1 и обойма 2 поворачиваются вокруг своих продольных осей. При этом зуб 4 втулки 1 совершает пространственное движение отйосительно зуба 3 обоймы 2, система координат X>Y>Z> зуба 3 обоймы 2 относительно системы координат X2Yzzz зуба 4 втулки 1 с единым началом в точке 0 каординируется тремя углами Эйлера.

При этом предлагаемая в соответствии с выражением (2) боковая поверхность 5 и/или поверхность вершин 6 зубьев 4 втулки

1 постоянно обеспечиваю линейный контакт их с зубьями 3 обоймы 2. Линии кон такта на зубе 3 обоймы 2 представляют собой плавные кривые, их положение для каждого значения угла поворота соединения описывается уравнениями

Х1 = г cos а + Хо:

У1 = rsina+ YV (3)

Е уо соз а- Хо 3!и а /2

sin (ф — а) Для определения геометрических параметров зубьев 4 втулки 1, например, в поперечном сечении 7 с параметрами 2г =,0 необходимо подставить это значение параметра в левую часть третьего уравнения системы (2) и найти связь параметров в виде зависимости > (а1,ф) =0.

Рассматривая совместно зависимость

3, первое и вто рое ура в не ни я системы (2), необходимо, задаваясь значением а в ураснении (4), определить значение ф, а затем, используя первое и третье уравнения системы (2), вычислять координаты Xz и Уг боковой поверхности 5 и/или поверхности вершин 6 зубьев 4 втулки 1.

Математические выражения получены кинематическим методом по теории пространственных зацеплений.

Данное соединение с описанной формой зубьев может быть изготовлено методом обкатки или копирования на зубообрабатывающих станках с применением спсциальных приспособлений, обеспечивающих идентичность относительных движений элементов зацепления при обработке с эксплуатационными. Для нарезаная зубьев втулки и обоймы достаточно

1618910

Таблица 1 иметь специальный зубообрабатывающий и н струмент.

Пример, Основные геометрические параметры зубчатого соединения: радиус делительного цилиндра R = 80 мм; радиус 5 зуба обоймы r = 60 мм; число зубьев Z = 30; угол контакта зубьев на делительном цилиндре y = 150; угол перекоса осей в = 60.

По формуле (1) определяем значения

Х У0, при заданных геометрических па- 10 раметрах они будут следующие: Xp =

= 53,769 мм, Yo = 64,361 мм.

Далее определим, например, геометрические параметры зубьев втулки по уравнениям (2) в поперечном сечении 7 с 15 параметрами Zg = О. Используя выражение (4), определяем связь параметров аи ф, затем определяем по выражению (2) значения координат Х2, Уг, 22.

Результаты расчетов представлены в 20 табл. 1.

Линии контакта на зубе 3 обоймы 2 представляют собой плавные кривые, их положения для каждого. значения угла поворота соединения определяются из системы 25 уравнений (3).

Результаты расчетов представлены в табл. 2.

Благодаря выполнению боковых и/или поверхностей вершин 6 зубьев втулки в со- 30 ответствии с выражением (2) расширяются функциональные возможности и повышается надежность соединения за счет обеспечения его компенсирующей способности при линейном контакте зубьев. 35

Формула изобретения

Зубчатое соединение, содержащее охватывающий и охватываемый зубчатые

40 элементы, зубья одного из которых описаны дугами окружности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, боковые поверхности и/или поверхности вершин зубьев другого элемента описаны уравнениями

Хг = r cos a+Xp — А cos ф;

Уг =rsina+Yp — А sinф;

Zz = В соз в — С sin m. здесь

А = (г sin 2 (ф — а) + 0-Е ) Уо сов а — Хо sin а

tg в/2;

sin (ф — а) С = r cos (ф- а ) + Xp cos ф + Yp sin jr;

D =Xp(sin (21/r — а) — Зэ!и а);

E = Yp (cos (2 ф — а) — Зсоэ а); где Х2, Уг, Zz — координаты точки на боковой поверхности зуба второго элемента;

r — радиус окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев первого элемента соединения (для поверхности вершин зубьев r = г1);

Х0, У0 — координаты центра окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев первого элемента соединения (для поверхности вершин Х0 = У = 0);

a — полярный угол окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев первого элемента соединения (для поверхности вершин зубьев а = а1); ф — фиксированное значение угла поворота соединения; в — угол перекоса продольных осей одного элемента относительно другого.

1618910

Таблица 2

165

170

160

175

155 а,г а — 4,186 — 5,319 — 6,003 — 2,612 — 0,609

X>,мм

79,890

74,779

84,882

69,590

89,718

Y>,Mì

Z>,ìì

Z>,ìì

Е1,мм

Z> мм

Zq,ìì,г ад

Фиг. 2

Составитель Г, Абрамова

Редактор Н. Тупица Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Н. Ревская

Заказ 30, Ти раж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

О

41,363

13,928

8,530

6,285

5,098

4,401

3,977

3,732

3,,618

21,946

11,142

7,622

5,928

4,975

4,400

4,055

3,869

3,811

15,404

9,434

6,951

5,638

4,867

4,399

4,127

4,002

4,002

12,084

8,266

7,206

5,395

4;772

4,398

4,196

4,133

4,196

10,051

7;406

6,007

5,185

4,687

4,397

4,264

4,264

4,392