Зубчатая передача точечного зацепления

 

Изобретение относится к машиностроению , к зубчатым передачам низкой точности . Цель изобретения - повышение нагрузочной способности низкоточных передач с шириной колеса, меньшей ширины шестерни, - достигается за счет улучшения динамики пересопряжения и снижения нагрузок на торцах зубьев. Зубья колеса в районе торцов 2, 1 выполнены с фланкированными рабочими поверхностями , а участок сопряжения этих поверхно2 стей с нефланкированной частью выполнен в окружном сечении зуба с криволинейной образующей. Глубина и длина фланкированной части зуба определены соотношениями в зависимости от допусков на погрешности изготовления, геометрии, качества передачи и т.д. На торцах зубьев колеса могут быть выполнены фаски 3,4 с размерами, определенными в зависимости от высоты головок зубьев. Глубина фланкирования со стороны входа зуба в зацеплении может быть выполнена большей глубины фланкирования со стороны выхода на величину допуска на циклическую погрешность зубцовой частоты. Зубья могут быть выполнены по длине с уменьшающейся от середины к торцам толщиной с градиентом уменьшения на . длине фланкированной части, выбранным в пределах допусков на погрешность передачи. При работе передачи фланкированные участки обеспечивают плавное пересопряжение зубьев. Выполнение фасок 3, 4 повышает изломную прочность зубьев. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 Н 55/08, 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799113/28 (22) 05.03.90 (46) 29.02.92. Бюл. гв 8 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроизводства "РостНИИТМ" (72) Б.Д.Иванов, О.А.Полтавский, В.Н.Любанов и А.А.Иванов (53) 621.833(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 578519, кл. F 16 Н 55/08, 1973. (54) ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА ТОЧЕЧНОГО

ЗАЦЕПЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, к зубчатым передачам низкой точности. Цель изобретения — повышение нагрузочной способности низкоточных передач с шириной колеса,.меньшей ширины шестерни, — достигается за счет улучшения динамики пересопряжения и снижения нагрузок на торцах зубьев. Зубья колеса в районе торцов 2, 1 выполнены с фланкированными рабочими поверхностями, а участок сопряжения этих поверхноИзобретение относится к деталям машин, в частности к зубчатым передачам,-и может быть использовано при изготовлении цилиндрических зубчатых передач. низких степеней точности.

Известны зубчатые передачи с фланкированным одним из колес (шестерней), при которой шестерня (зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев) имеет торцовый фланк со стороны входа в зацепление у,, SU ÄÄ 1716226А1 стей с нефланкированной частью выполнен в окружном сечении зуба с криволинейной образующей. Глубина и длина фланкированной части зуба определены соотношениями в зависимости от допусков на погрешности изготовления, геометрии, качества передачи и т.д. На торцах зубьев колеса могут быть выполнены фаски 3,4 с размерами, определенными в зависимости от высоты головок зубьев. Глубина фланкирования со стороны входа зуба в зацеплении может быть выполнена большей глубины фланкирования со стороны выхода на величину допуска на циклическую погрешность зубцовой частоты. Зубья могут быть выполнены по длине с уменьшающейся от середины к торцам толщиной с градиентом уменьшения на . длине фланкированной части, выбранным в пределах допусков на погрешность передачи, При работе передачи фланкированные участки обеспечивают плавное пересопряжение зубьев. Выполнение фасок 3, 4 повышает изломную прочность зубьев. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. края, имеющего с торцовой поверхностью шестерни острый угол встречи. Глубина фланка у торца зуба подбирается опытным путем, а длина фланка определяется величиной ч п1п ЬЕ в лД где Ле — дробная часть осевого коэффициента перекрытия зубьев.

1716226

При работе колес очередной зуб входит в контакт с сопрягаемым со стороны фланка и, если при имеющемся сочетании ошибок шагов при отсутствии фланка зуб вошел бы в зацепление ударом о торец колеса, то при известном фланке зуб касается поверхности сопрягаемого зуба где-то в зоне фланка и удара не происходит.

Недостаток известной зубчатой передачи с односторонней фланкированной шестерней заключается в том, что, если шаг зубьев ведомого колеса больше шага ведущего в месте входа в контакт, то очередной зуб ведомого колеса не коснется зуба ведущего до тех пор, пока контакт предыдущих зубьев не прервется со стороны нефланкированного торца, с которого зубья выходят из зацепления. В этот момент между зубьями, которые должны выйти в зацепление, имеется зазор, равный разности шагов, и при входе их в контакт этот зазор уничтожается ударом зуб о зуб, при этом зубья с ускорением, вызванным мгновенным снятием с них нагрузки, проходят имеющийся зазор. Очевидно, что при известном фланке удар придется на зону его сопряжения с рабочей (основной) поверхностью, отстоящей от выходного торца на величину осевого шага. Наличие в этой зоне ребра встречи локализует область, воспринимающую удар, и дополнительно снизит несущую способность зуба.

В конструкции зубчатых передач для обеспечения работы зуба по всей ширине зубчатого венца большего колеса принято.

BbllloflHATb зубчатый венец шестерни шире, чем венец колеса на величину hb, в том же порядке, что и величина фланка. При этом расположение зубчатых венцов колес передачи друг относительно друга по ширине жестко не задается и может смещаться внутри ЬЬ. Это приведет к тому, что истинная рабочая длина фланка будет непостоянна, а рабочая часть зуба может быть на величину Л Ь меньше осевого шага (целой части коэффициента перекрытия), что также ухудшает динамику и снижает несущую способность зубчатых передач.

Цель изобретения — повышение нагрузочной способности низкоточных передач с шириной колес, меньшей ширины шестерни.

Цель достигается тем, что в зубчатой передаче точечного зацепления, содержащей зацепляющиеся шестерню и колеса с фланкированными рабочими поверхностя-. ми зубьев одного из них и с глубиной фланкирования, выбранной по заданной величине кинематической погрешности передачи, фланкированными выполнены рабочие поверхности зубьев колеса, участок сопряжения фланкированной части рабочей поверхности с нефланкированной выпол5 нен в окружности сечении зуба с криволинейной образующей в виде кривой второго порядка, глубина фланкирования выбрана в интервале между допуском на циклическую погрешность зубцовой частоты передачи и

10 допуском на ее местную кинематическую погрешность, а длина 1ф фланкированной части рабочей поверхности зубьев выбрана иэ условия

r> n<

15 15 tgli с в н р, где J — приведенный момент инерции деталей передачи; ф — длина фланкированной части рабо20 чей поверхности зубьев;

Ьф — глубина фланкирования на торце зуба;

Kfy заданный коэффициент, учитывающий динамику зацепления;

А и B — заданные коэффициенты соответственно геометрии и качества выполнения передачи и прочности в зависимости от материала колеса;

Нйс — твердость упомянутого материа30 ла;

P — угол наклона зуба;

ri — радиус начальной окружности шестерни;

n> — заданное число оборотов шестерни, На торцах зубьев колеса выполнены образованные соосной с колесом конической поверхностью фаски с высотой в радиальном направлении колеса, равной высоте головок зубьев, и с шириной в осевом

40 направлении колеса, большей или равной

0,8 высоты зубьев, Глубина фланкирования со стороны входа зуба в зацепление выбрана большей глубины фланкирования со стороны выхода

45 зуба из зацепления на величину допуска на циклическую погрешность зубцовой частоты передачи.

Зубья колеса выполнены по длине с уменьшающейся от середины к торцам толщиной так, что на расстоянии длины флан50 кированной части от соответствующего торца зуба уменьшение толщины последнего находится в пределах допуска или на циклическую погрешность зубцовой частоты передачи, или на местную кинематическую

55 погрешность передачи.

Для ликвидации этого динамического усилия необходим плавный без излома переход поверхности фланка в рабочую повер1716226

r1 п1

15rgP хность зуба. Для стабилизации возникающей при движении по фланку нагрузки ввиду изменения направления движения пятна целесообразно сохранять постоянным возникшее при этом ускорение, что обеспечивается параболическим отводом поверхности от рабочей поверхности, обеспечивающей теоретически равномерное движение колес передач. Ввиду относительно малой глубины фланка на торце по сравнению с его длиной вместо параболических отводов линий зуба могут применяться близкие к ним по линиям второго порядка

ОТВОДЫ.

С помощью торцового фланкирования и изменения высоты зубьев на торцах колеса 15

25 близких к предельным, недопустим удар 30 при пересопряжении ни при каких сочета,35 ет рекомендовать увеличивать глубину

40 грузка в зацеплении с помош ью . обеспечить сохранение несущей способности передачи при пересопряжении зубьев.

Это будет обеспечено, если при пересопря- 50 жении коэффициент Кр„не будет превзойден.

Таким образом, длина фланка выбирается из следующего условия: передачи достигается плавное пересопряжение зубцов передачи при суммарной погрешности их расположения, не превышающей глубины Йф фланка на торце. При серийном изготовлении передач минимальная глубина Л ф фланка не должна быть меньше допуска на циклическую погрешность передачи fzzp, который является допуском на циклическую погрешность.

При Лф = F0 можно гарантировать, что в большинстве случаев пересопряжение будет происходить на длине фланка без ударов. Однако в быстроходных передачах, при передачах, работающих при нагрузках, ниях ошибок колес передач, В этом случае необходимо величину Ьф делать равной допуску на местную кинематическую погрешность передачи fî .

Для разгрузки зоны острого угла встречи поверхности зуба с торцом колеса следуфланка в зоне острого угла встречи поверхностей зуба с торцом на величину fz70.

Длина фланка гф выбирается из следующих соображений, При определении несущей способности зубчатой передачи по любой из существующих методик учитывается динамическая на- 45 коэффициента Кр„. Фланкирование должно

При выполнении боковых профилей зуба без изломов в месте перехода во фланк и ограничении по форме фланка становится возможным для неточных передач распространить отвод реальной поверхности зуба от теоретически правильной по всей длине зуба. При этом получится бокообразный зуб, который никогда не выполнялся на зубчатых передачах точечного зацепления. Очевидно, степень отвода реальной поверхности от теоретической должна регламентироваться возникающими при этом динамическими усилиями и неравномерностью вращения ведомого колеса..

Кроме решения вопросов динамики, фланкирование должно и редусматривать разгрузку торцов зуба большего колеса (имеющего меньшую ширину) от изгибных напряжений, увеличивающихся вблизи торца при Tz.

При выполнении торцового скоса зуба по зависимости напряжение у торца не будет превышать напряжение на зубе в сечениях, более далеких от торцовых сечений.

На чертеже изображен фланкированный зуб колеса зубчатой передачи.

Зуб имеет торцы 1 и 2, у которых на зубе имеются скосы 3 и 4 и поверхности 5 и 6 фланка, плавно отходящая от рабочей поверхности зуба 7.

При работе зубчатой передачи пятно контакта возникает на поверхности 6 фланка у торца 2, плавно входит на рабочую поверхность зуба 7 и плавно выходит из зацепления по поверхности 5 фланка у торца 1. При этом благодаря скосам 3 и 4 первоначально в работу вступает поверхность ножки зуба и заканчивает зуб свою работу пятном контакта на ножке зуба. Так как пятно контакта находится вблизи опасного-по излому сечения на зубе, изломная прочность торцов большего колеса повышается вместе с несущей способностью передачи.

Пример. Для редуктора ТСН00 620 изготовлены холодной накаткой составные зубчатые колеса ТСН 653-1, а сопрягаемые с ними шестерни были нарезаны на зубофрезерном станке.

Основные параметры приведены в таблице.

Ведомое (большее) зубчатое колесо передачи изготавливалось с накатанным зубчатым венцом, который закреплялся на ступице из чугуна или композита. Замеры отклонения средней длины общей нормали на колесе показал, что точность колеса значительно хуже последней 12-й, степени точности в 4-8 раз.

Накатка зубчатых передач осуществлялась таким образом, что у торцов зубьев

1716226 8 образовывались скосы, длина которых по вершине зуба составляла 4 мм при высоте зуба 4,5 мм, а глубина на торце с рабочей стороны составляла 2 мм.

Накатка зубчатых колес осуществлялась таким образом, что при приближении к торцам зубчатого колеса толщина зуба плавно уменьшалась.

При обработке полученных значений уменьшения толщины зуба получено, что они достаточно близки к параболической зависимости

4 8 - =10- (— - .,), з- B г

Формула изобретения

1, Зубчатая передача точечного зацепления, содержащая зацепляющиеся шестерню и колесо с фланкированными рабочими поверхностями зубьев одного из них и с глубиной фланкирования, выбранной по заданной величине кинематической погрешности передачи, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности низкоточных передач с шириной колеса, меньшей ширины шестерни, фланкированными выполнены рабочие поверхности зубьев колеса, участок сопряжения фланкированной части рабочей поверхности с нефланкированной в окружном сечении зуба с криволинейной образующей в виде кривой второго порядка, глубина фланкирования выбрана в интервале между допуском на циклическую погрешность зубцовой частоты передачи и допуском на ее местную кинематическую погрешность, а длина (ф фланкированной рабочей поверхности зубьев выбрана из условия

Колеса пе е ачи

Наименование

Колесо 2

Шесте ня 1

76

2,5

19

2.5

18О11 50"

Степень точности

Число зубьев Z

Модуль нормальный m>, мм

Угол наклона зуба j3

Ширина зубчатого венца Ь, мм

Материал зубчатых колес

Твердость HRc

Исходный контур . где J — приведенный момент инерции деталей передачи;

Ьф — глубина фланкирования на торце зуба;

5 KF заданный коэффициент, учитывающий динамику зацепления;

А и  — заданные коэффициенты соответственно геометрии и качества выполнения передачи и прочности в зависимости от10 материала колеса;

HR< — твердость упомянутого материала;

Р -угол наклона зуба;

ri — радиус начальной окружности шес"5 терни; и — заданное число оборотов шестерни.

2. Передача по п.1,отл ича ющ а я с я тем, что на торцах зубьев колеса выполнены образованные соосной с колесам конической поверхностью фаски с высотой в радиальном направлении колеса, равной высоте головок зубьев, и с шириной в осевом направлении колеса, большей или равной 0,8 высоты зубьев, 3. Передача по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что глубина фланкирования со стороны входа зуба в зацепление выбрана большей глубины фланкирования со сторо30 ны выхода зуба из зацепления на величину допуска на циклическую погрешность зубцовой частоты передачи.

4, Передача по пп. 1-3, о т л и ч а ющ а я с я тем, что зубья колеса выполнены

35 по длине с уменьшающейся от середины к торцам толщиной так, что на расстоянии длины фланкированной части от соответствующего торца зуба уменьшение толщины последнего находится в пределах допуска

40 или на циклическую погрешность зубцовой частоты передачи. или на местную кинематическую погрешность передачи.

36 50

Сталь 45 Сталь 35

26 — 30 28-34

Специальный с точечным зацеплением "Дон ПН"

8 12

1716226

45 50

Составитель Л. Фердинанд

Редактор Л. Веселовская Техред M,Mîðãåíòàë . Корректор C. UJesKyH

Заказ 599 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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