Зубчатое колесо

 

Использование: область машиностроения , в частности редукторы общего и специального назначения. Сущность изобретения: торцовую поверхность бурта или зубьев большего колеса блочной шестерни снабжают конической фаской. В случае когда наружный диаметр бурта или блочного колеса значительно превышает габаритные размеры инструмента и обрабатываемой шестерни (т. е. когда Vdwo + где da ДиаметР окружности выступов зубьев большего колеса или бурта; dwo - межосевое станочное расстояние; Гао - радиус окружности выступов зубьев инструмента), торцовую поверхность бурта или блочного колеса снабжают кольцевой канавкой конической или трапецеидальной формы. Такое выполнение блочного колеса позволяет при обработке закрытых венцов методами свободного обката при скрещивающихся осях инструмента и заготовки обеспечить дополнительное увеличение угла скрещивания осей. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880845/08 (22) 03.07,90 (46) 07.08,93. Бюл. М 29 (71) Одесский политехнический институт (72) Ю. Н. Сухоруков (56) Сухоруков Ю. Н. и др. Повышение эффективности отделки цилиндрических прямозубых колес с закрытыми венцами//Станки и инструмент. 1988. N 2.

С. 33-34. (54) ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО (57) Использование: область машиностроения, в частности редукторы общего и специал ьного назначения. Сущность изобретения: торцовую поверхность бурта или зубьев большего колеса блочной шестерни снабжают конической фаской. В случае когда наружный диаметр бурта или

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в редукторах общего и специального назначения, в частности в коробках скоростей автомобилей, тракторов, металлорежущих станков и других машин.

Цель изобретения — повышение технологичности конструкции блочных зубчатых колес при обработке закрытых венцов методами свободного обката при скрещивающихся осях инструмента и заготовки за счет обеспечения дополнительного увеличения угла скрещивания осей в сравнении с прототипом.

На фиг. 1 изображено зубчатое колесо. снабженное скосами на торцовых поверхностях закрытого и открытого венцов; на фиг.

2 — зубчатое колесо, торцовая поверхность

„„Я2 „„1832168 А1 (st)s F 16 Н 1/06, В 23 F 19/06 блочного колеса значительно превышает габаритные размеры инструмента и об абатываемой шестерни (т. е. когда ба>2 dwo + ao где да — диаметР окРУжности выступов зубьев большего колеса или бурта; dwo — межосевое станочное расстояние; lao — радиус окружности выступов зубьев инструмента), торцовую поверхность, бурта или блочного колеса снабжают кольцевой канавкой конической или трапецеидальной формы. Такое выполнение блочного колеса позволяет при обработке закрытых венцов методами свободного обката при скрещивающихся осях инструмента и заготовки обеспечить дополнительное увеличение угла скрещивания осей. 2 з. п. ф-лы, 6 ил. бурта или открытого венца которого снабжена кольцевой канавкой конической формы; на фиг. 3 — зубчатое колесо, торцовая поверхность бурта или открытого венца которого снабжена кольцевой канавкой трапецеидальной формы; на фиг. 4 — вариант выполнения бурта со скосом торцовой поверхности; на фиг. 5 — вариант выполнения бурта с кольцевой канавкой конической формы; на фиг. 6 — вариант выполнения бурта с кольцевой канавкой трапецеидальной формы.

Зубчатое колесо (фиг. 1) состоит из зубчатого колеса (или бурта) 1, ступицы 2 и закрытого венца 3. Зубчатые венцы большего и меньшего колеса разделены между собой стружечной канавкой 4, 1832168

При такой модификации зубчатого венца блочного колеса или бурта, а также торцовых поверхностей обрабатываемого . колеса и сопрягаемого с ним колеса обеспечивается увеличение угла скрещивания в дВВ с лишним раза В сраВнении с традиционными методами обработки. Наибольшее значение угла скрещивания осей обеспечивается при обработке методами Врезного шевингования и короткого хода и значи40 тельно меньше при обработке методом продольной подачи

При обработке закрытого венца инструментом 5 при скрещивающихся осях инструмента и заготовки наличие скоса у зубьев колеса 1 со стороны закрытого торца способствует увеличению допустимого угла скрещивания осей, что повышает технологичность конструкции таких зубчатых колес.

Угол скоса конической фаски определяется зависимостью

ht — hF i

yf=arng(„ ) где уг — угол скоса конической фаски;

ht — высота скоса;

hr=ra — rF, здесь ra — радиус окружности выступов зубьев большего колеса или бурта; гг — радиус окружности начала формирования конической фаски;

h1 и М вЂ” параметры передачи инструмент-заготовка, определяемые зависимостями — г2 — (а,„+ ra — rao) /4 а 2 о и д (Bwo + 8 гао) 14 эюо здесь э о — межосевое станочное расстояние;

rao радиус окружности выступов инструмента;

Хр — расчетное значение угла скрещивания осей при наличии конической фаски.

При обработке методами продольной и диагональной подач, а также методами врезного шевингования и короткого хода расчетное значение предельно допустимого угла скрещивания осей Хр определяется равенством

W-$

Q =arctg (hF ГЬо COS Qyo tg C4o tg Qwo

} где W — ширина разделительной канавки между торцовыми поверхностями блочных зубчатых колес или зубчатым колесом и буртом;

S — величина гарантированного боковоr0 зазора между торцовыми поверхностями инструмента и заготовки с учетом допустимого выхода торцовой поверхности инструмента эа торец закрытого венца (при обработке методом короткого хода и врезном шевинговании значение величины

S = (1...2) мм, при диагональном методе обработки $ = (3...4) мм и обработке методом продольной подачи S = (5...6) мм; при хонинговании зубчатых колес методами диагональной и продольной подач значение величины может быть уменьшено на (1-2) мм;

rbo — радиус основной окружности инструмента;

czwо — угол станочного зацепления инструмент-заготовка; сто — угол давления при вершине эвольвентного участка зуба инструмента.

Значение угла а о принимается для полностью изношенного инструмента, т, е. после последней допустимой его переточки.

При обработке зубчатого венца методом тэнгенциальной подачи необходимо учитывать длину рабочего хода тангенциальной подачи Ls t = В1 tg Zp t, где Ls r — длина рабочего хода при обработке методом тангенциальной подачи;

В1 — ширина зубчатого венца обрабатыВаемой шестерни;

2, т — расчетное значение угла скрещивания осей при обработке методом тангенциальной подачи.

С учетом длины рабочего хода при тангенциальной подаче расчетное значение угла скрещивания осей определяется зависимостью

Угол скоса конической фаски p (Xp, т, е. не превышает уг <10, что не оказывает какого-либо влияния нэ прочность зуба большего колеса блочной шестерни, поскольку наиболее напряженная зона размещается у основания зуба, т. е. на участке, где рабочая ширина зуба при модификации остается без изменения (см. Устиненко В, Л, Напряженное состояние зубьев цилиндрических прямозубых колес. — М.: Машиностроение, 1972.

Следует отметить, что с целью предупреждения обламывания краев зубьев косозубых колес их снабжают скосами с обоих торцов, значение угла наклона которого рекомендуется принимать у =50-55 (см. Кудрявцев В, Н. Зубчатые передачи. Л.:

Машгиэ, 1957. С. 180-181), т. е. в пять с лишним раз больше, чем в рассматривае1832168

wo

Я =

20 ул =. arctg ( б«д:4-2 а„. мом случае, при этом считается, что это не влечет эа собой снижения прочности модифицированного зубчатого колеса, ДЛЯ СЛУЧЭЯ, КОГДа ба>2 EQ O +raao, ТОРцовую поверхность бурта или зубчатого ко- 5 леса снабжают кольцевой канавкой конической или трапецеидальной формы.

На фиг, 2 показано зубчатое колесо с закрытым венцом, торцовая поверхность которого снабжена кольцевой канавкой ко- 10 нической формы. Такая форма канавки рациональна при обработке зубьев закрытого венца методами продольной и диагональной подач, а также врезном шевинговании и обработке методом короткого хода, гео- 15 метрические параметры которой определяются зависимостями:

21 ф = are\9 (2 1 . 1 2 — (11

2 awo +(r»cosXp+t.19Хр) дс 25 где dc — диаметр размещения вершины конуса кольцевой канавки; ф — угол, образованный между образующей конической поверхности канавки, 30 прилежащей к торцовой поверхности инструмента, и торцовой поверхностью бурта;

-фг — угол, образованный между образующей конической поверхности канавки, прилежащей к наружной цилиндрической поверхности инструмента, и торцовой поверхностью бурта:

t — допустимая величина углубления в тело торцовой поверхности бурта или большего зубчатого колеса при формировании 40 кольцевой конической канавки;

Zp — расчетное значение угла скрещи1 вания осей при наличии кольцевой канавки конической формы, Определяемое равенст- 45 вом

1 W+C (lao ГЬо С0$ two tg Яао tg Qwo где С=т-S.

При обработке зубчатых колес методом тангенциальной подачи или инструментом, снабженным скосом. торцовую поверхность бурта или большего колеса снабжают кольцевой канавкой трапецеидальной формы.

На фиг, 3 показана форма такой канавки, геометрические параметры которой при обработке методами продольной и диагональной подач, а также врезном шевинговании и методом короткого хода, инструментом, снабженным скосом, определяются зависимостями;

*-»7„";";,та, I

Q arctg(21 19 а о tg g + (г, а1о ц — )

tPt =arctg (2 2 а3 + (r» «» g +-. < «g Р— tlс1 - где dc u da — диаметры размещения вершин меньшего основания трапеции (верхнее и нижнее; гро — радиус окружности, ограничивающей активную зону эвольвентного участка профиля зуба инструмента; лр — расчетное значение угла скрещивания осей при налйчии скоса на торцовой поверхности зуба инструмента, g =arcsln (W+С

) При обработке закрытого венца методом тангенциальной подачи инструментом, снабженным скосом, значение величины da определяется равенством

« = »9.—.Рц-,. .- - . М и при обработке традиционным инструментом (без скоса) значение величины ба=до — bttg g, а Угол скРещиваниЯ осей принимается равным Ц .

Выбор глубины кольцевой канавки t определяется техническими требованиями, предъявляемыми к зубчатому колесу и требованиями к его прочности, С целью сохранения прочности зубчатого колеса кольцевые канавки или скос на торцовой поверхности бурта могут быть получены при штамповке заготовок зубчатых колес или методом вальцовки или круговой прокатки.

На фиг. 4 — 6 показаны варианты такого исполнения. Расчеты показывают, что при выполнении комплексных мероприятий угол скрещивания осей возрастает в два и более число раз в сравнении с обработкой традиционных зубчатых колес, Наибольшая эффективность при обработке з бчатых колес для случая, когда ба>2 д о +- г2, достигается при обработке методами врезного шевингования и ко откого хода, а для случая, когда ба< 2 а2„+ „— методами врезного и тангенциального шевингования.

Следует отметить, что в отдельных слу-. чаях достаточно принять значение величи1832168

50 dc — 2

2t tg ф;б ф = arctg (dstg2ф-2

po sin ны t=(1 — 2) мм, что позволяет осуществить обработку закрытого венца стандартным инструментом (шевер, хон) с углом скрещивания осей Х =5о или Х -10о. Это позволяет отказаться от дорогостоящего специального инструмента и существенно повысить качество и производительность процесса отделки, Формула изобретения

1. Зубчатое колесо, содержащее закрытый зубчатый венец и второй зубчатый венец или бурт, соединенные между собой ступицей с разделительной канавкой, при этом боковые поверхности зубьев закрытого венца со стороны разделительной канавки снабжены скосами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения технологичности конструкции зубчатого колеса при обработке за.крытого венца при скрещивающихся осях инструмента и заготовки, торцовую поверхность бурта или зубчатый венец большего колеса со стороны разделительной канавки снабжают конической фаской, угол скоса которой определяется зависимостью

М-hF t р =ЭгС19 (() где ht — высота скоса, hr=ra-гг;

ra — радиус окружности выступов зубьев большего колеса или бурта; гг- радиус окружности начала формирования конической фаски;

ht x hp — параметры передачи инструмент-заготовка, определяемые зависимостями

ta — (awo + гв rap) /4 awo ° д — (awo + д — 4о)2 4 awp где awo — межосевое станочное расстояние;

ap — радиус окружности выступов инструмента, расчетное значение угла Хр скрещивания осей при наличии конической фаски при обработке методами продольной и диагональной подач, а также методом врезного шевингования и короткого хода определяется равенством

Q -arctg() где Я вЂ” ширина разделительной канавки между торцовыми поверхностями блочных зубчатых колес или зубчатых колес с буртом;

S — величина гарантированного бокового зазора между торцовыми поверхностями инструмента и заготовки;

rbo — УГОЛ СтаНОЧНОГО ЗаЦЕПЛЕНИЯ ИНСтрумент-заготовка;

ao — угол станочного зацепления инструмент-заготовка;

5 сгао — угол давления при вершине эвольвентного участка зуба инструмента.

2. Колесопоп.1, отличаю ееся тем, что в случае, когда га>2 awo + rao торцовую поверхность бурта или большего

10 зубчатого колеса снабжают кольцевой канавкой конической формы, геометрические параметры элементов которой определяются зависимостями ,— г т. гао соз Zy + awo

dc tg Zq 2 Va, tg : + (reo sip Q — t )"

2 ф =агс д(1 . 1 2-Д1

20 awo +(г оcos +t tg Xp) где dc —.диаметр размещения вершины конуса кольцевой канавки; ф — угол, образованный между образу25 ющей конической поверхности канавки, прилежащей к торцовой поверхности бурта; ф — угол, образованный между образующей конической поверхности канавки, прилежащей к наружной цилиндрической поверхности инструмента, и торцовой поверхностью бурта; с — допустимая величина углубления в тело. торцовой поверхности бурта или большего зубчатого колеса при формировании кольцевой конической канавки;

Ж вЂ” расчетное значение угла скрещивания осей

2 -arcsinj

0/+ С

40 hap гЬо COs Яио t9 Qgp t9 Qwp где C=t=S.

3. Колесо по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что торцовую поверхность бурта или

45 большего зубчатого колеса снабжают кольцевой канавкой трапецеидальной формы, геометрические параметры элементов которой определяются зависимостями и =arctg(awo +(reocosgö +t tg 2 ) dc

1832168

1О где dc u da — диаметры размещения вершин меньшего основания трапеции (верхнее и нижнее);

rp> — радиус окружности, ограничивающей активную зону эвольвентного участка профиля зуба инструмента; л — расчетное значение угла скрещис1! вания осей при наличии скоса на торцовой поверхности зуба инструмента

W — S

g=arcsinf

Гро ГЬо COS Пв tg Qао tg Ямо .) 1832168

1832168

Составитель Ю. Сухоруков

Техред М.Моргентал Корректор А. Обручар

Редактор С. Кулакова

Заказ 2606 Тираж 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