Зубчатая передача

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 16 Н 1/32

ГфСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ч)ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (2 ) 4830558/28 (2 ) 11.07.90 (4 ) 30.08.93. Бюл. ¹ 32 (3 ) 89/04790.5 (3 ) 11.07,89 (ЗД) CN (7р) Ю. Ченг и Лан Ли (CN) (5 ) Заявка ФРГ ¹ 3606240, кл. F 16 H 1/32, 1987. (54) ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА (5 ) Использование: в планетарной передаче с двухвенцовым сателлитом и малой разницей чисел зубьев, Сущность изобретения: зубчатая передача содержит по меньшей м ре два центральных колеса, двухвенцов и сателлит, водило в виде эксцентрика.

К,ждое центральное колесо с одним из венц в сателлита образует зубчатую пару— внешнюю и внутреннюю. По меньшей мере од на зубчатая пара имеет укороченные зубья с измененными параметрами входящих в нее колес. Вертикальные проекции шадрины зубьев двух венцов колес сателлита на их общую ось по меньшей мере частично

Изобретение относится к технике зубчатьф передач, в частности к двойной внутренней зубчатоу планетарной передаче с малой разницей числа зубьев.

, Целью изобретения является повышение КПД передачи и уменьшение потерь мощности в подшипниках зубчатом зацеплении, в частности планетарной зубчатой передачи известного уровня техники, а также повышение мощности передачи, „, ЯХ„„1838692 АЗ совмещаются друг с другом, Оба венца имеют или внешние, или внутренние зубья. Расстояние между проекциями центральных линий ширины их венцов в направлении их общей оси равно нулю. Расстояние Ь между внутренней поверхностью внешнего венца сателлита и наружной поверхностью центрального колеса, находящегося в зацеплении с внутренним зубчатым венцом сателлита, должно быть не меньше двойного эксцентриситета а эксцентрика. Если сателлит и центральные колеса, находящиеся в зацеплении с ним, все являются косоэубыми колесами, два косозубых колеса с внутренними зубьями имеют одинаковое направление, также как и два внешних косозубых колеса. В зубчатой паре с укороченными зубьями с измененными параметрами входящих в нее колес коэффициент h> высоты головки зуба меньше 0,5, абсолютное значение разницы ее коэффициентов Х кор- ф рекции не более 0,1, предпочтительно нуль, а коэффициенты коррекции обоих колес с укороченными зубьями предпочтительно равны нулю. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

В планетарной передаче с малой разни- QQ цей числа зубьев нагрузки на подшипники О сателлита включают периферийную силу на делительную окружность находящейся в зацеплении зубчатой пары (тангенциальная составляющая силы зацепления). Согласно изобретению, периферийные силы, направленные соответственно на внутренний и (д) внешний венец сателлита, являются противоположными друг другу, только их разница

1838692 и радиальная составляющая силы зацепления вместе действуют на подшипники сателлита, что значительно уменьшает нагрузку на последние, Поэтому срок службы подшипников может быть увеличен от четырех до десятков раз, потеря мощности в подшипниках уменьшается на две трети, а допустимая нагрузка передачи увеличивается.

Чтобы уменьшить нагрузку на подшипники сателлита относительно небольшой угол а профиля может использоваться для зубчатой пары с эвольвентным профилем зубьев и малой разницей чисел зубьев. Чтобы расширить ограничение уменьшения угла а в связи с интерференцией коэффициент высоты ha головки зуба может быть значительно уменьшен (обычно менее

0,5) и положительная коррекция высоты головки зуба может быть согласована с разницей коэффициента коррекции, равной нулю, Разумеется, коэффициенты коррекции как внутренних, так и внешних зубчатых пар могут быть равны нулю, а угол а профиля может быть уменьшен до менее чем 20 (до

6 ), 6 — 14 — особенно важный диапазон. С уменьшением угла а радиальная составляющая силы зацепления, действующей на подшипники сателлита, уменьшается, совмещение увеличивается и КПД зацепления повышается. В зубчатой планетарной передаче радиальная составляющая силы зацепления является главной силой, действующей на подшипники сателлита, Поэтому указанный малый угол профиля имеет особое значение.

Если зубчатые пары с укороченными зубьями являются косоэубыми, их полное совмещение еу равно совмещению торцовой части е,(плюс совмещение зубчатой части eв . Если обеспечивается, что разница Х между коэффициентом Хг коррекции внутреннего венца и коэффициентом Х> коррекции внешнего венца зубчатой пары равна нулю или ее абсолютное значение не более 0,1, КПД зацепления обычно может быть увеличен путем уменьшения е,, После уменьшения е,(яв косозубого колеса увеличивается, чтобы е, > 1 (обычно равен 1), При некоторых необычных обстоятельствах, когда должно учитываться влияние многократного контакта зубьев внутренней зубчатой пары с малой разницей чисел зубьев, целесообразно сделать

e > 0,7 . Такое решение может быть также использовано для увели4ения КПД зацепления внешней зубчатой пары, Для внешней зубчатой пары ha может быть уменьшена до менее 0,5 — 0,1 и одновременно ев может

На фиг. 1 и 2 изображено сечение двухвенцового сателлита; на фиг. 3 — зубчатая передача с двухвенцовым сателлитом, Зубчатая передача содержит входной 1 и выходной 2 валы, водило, выполненное в виде эксцентрика 3, установленное на нем посредством подшипников 4 и 5 двухвенцовый сателлит 6 и два центральных колеса 7 и 8. Сателлит 6 имеет два венца 9 и 10, планшайбу 11, соосно собранные вместе, Венец 9 установлен соосно снаружи венца

10 и оба закреплены на одной стороне планшайбы 11, Общая ось венцов 9 и 10 является осью сателлита 6, Болт 12 предназначен для их соединения. Другие методы соединения также могут использоваться. Один иэ венцов может быть выполнен целым с планшайбой для упрощения изготовления. Если это возможно с точки зрения технологии изготовления колес, оба зубчатых колеса могут быть увеличена (например, посредством увеличения Р и ширины зубьев и уменьшения модуля и т. д.), чтобы сделать ег >1.

Подробный анализ внутренней зубчатой пары производится следующим образом: методы расчетов я,(и с(известны. а, может быть уменьшена таким же образом, что и коэффициент высоты ha головки зуба, чтобы избежать возможной интерференции про"0 филя, когда разница чисел зубьев между внутренними и внешними венцами очень мала. Оптимальные параметры должны выбираться в следующем диапазоне; X) 0,1, предпочтительно Х = Xz — Х =

"5 =О. Х > О, Х > 0; винтовой угол делительнои окружности = 1-14 (косоаубые колеса) и P =26 60 (шеаронные колеса), когда раЗНИца ЧИСЛа ЗубЬЕВ 20(= 1 ha = 0,06 0,2; когда Zd = 2 ha = 0,2 0,35. ha < 0,2 также допустима; когда Zd = 3 или 4 ha обычно не более 0,5; угол профиля, как уже было сказано, может быть уменьшен, но предпочтительно, чтобы он был между 14 и 25О, когда разница числа зубьев 1, После уменьшения ha должна быть соответственно повышена точность изготовления.

Если косозубые колеса используются в обеих зубчатых парах передачи, винтовые

30 линии обеих зубчатых пар должны иметь одно направление: или обе левые, или обе правые, чтобы компенсировать осевые силы, действующие на подшипники сателлита.

Если используются шестерни с прямыми зубьями, оптимальная разница чисел зубьев

4, 5 или 6, ha — 0,35 0,6, коэффициент коррекции должен соответствовать

lXI 5 0,05, предпочтительно Х = 0

1838692

ыть выполнены цельными с планшайбой.

1 ругие методы соединения двух венцов моут использоваться, если они позволяют

Получить характеристики сателлита соглас«но изобретению.

Вертикальные проекции ширины зубьв двух зубчатых венцов сателлита 6 на их бщую ось должны совпадать между собой одной точке, т. е. расстояние между проекиями ширины зубьев обоих венцов в осеом направлении должно быть равно нулю.

«=сли расстояние не равно нулю, при практическом производственном процессе оно олжно быть не больше 3/4 минимальной (иирины зуба сателлита 6, предпочтительно

« е больше 1/10. По меньшей мере ширина зубьев обоих венцов 9 и 10 сателлита 6 час1ично совпадает в радиальном направле«нии, а их проекции на общую ось совпадают

«чежду собой.

Зубчатые венцы 9 и 10 сателлита 6 могут рыть выполнены как с внешними, так и внутренними зубьями, Венцы с внешними зубь« ми предпочтительны для уменьшения объема, В варианте исполнения на фиг. 3 рба зубчатых венца 9 и 10 — с внешними фубьями, Центральное колесо 7 с внутрен« ими зубьями выполнено цельным или смонтировано с низкооборотным выходным алом 2. Вал 2 закреплен на правом корпусе

13 с помощью низкоскоростных подшипни«ков 14 и 15, Центральное колесо 8 с внутренними убьями закреплено на левом корпусе 16. олесо 8 может быть выполнено отдельно, а затем соединяться с корпусом 16. Эксцентрик 3 выполнен цельным с входным валом 1 и закреплен в левом корпусе 16 и на выходном валу 2 с помощью высокоскоростных подшипников 17 и 18. Передача включает также сальники 19 и 20, крепежный болт 21.

«"ледует отметить, что положение сателлита

Ip, показанное на фиг, 3, является положением, когда он перемещается в свою самую высокую точку. Расстояние между внутренней поверхностью внешнего венца 9 сателлита 6 и наружной поверхностью ведомого центрального колеса 7, находящегося в зацеплении с внутренним венцом 10 сателлита 6 в случае смещенного центра

Эксцентрика 3 в самом высоком положении, т. е. расстояние Ь показанное на фиг. 3, должно быть больше, чем двойной эксцентриситет а.

Противовес и другие части, обычно используемые, но не имеющие здесь специального значения, не показаны на фиг. 3.

Зубчатая передача работает следующим образом.

Если эксцентрик 3 вращается с высокой скоростью. он приводит в движение сателлит 6, находящийся в зацеплении с центральными колесами 7 и 8. Центральное колесо 7 приводит выходной вал 2 в медленное вращение.

Метод оптимизации параметров в изобретении может реализовать внутреннее зацепление с разницей числа зубьев 1 или 2 при выполнении всех ограничительных условий для получения высокого КПДзацепления. Например, если выбрать в одной из зубчатых пар угол а профиля = 14,5, P = 6, число зубьев колеса с внешними зубьями

Zi = 87, число зубьев колеса с внутренними зубьямиQ =89, Х =Хг=0, Ьа=0.1, ширина зуба b = 80 мм, модуль m = 3,5, то согласно известному методу расчета мы получим о, =

=0,26, е@ = 0,76, F.„ = 1,02. Величина параметра индикатора интерференции перекрытия Gs = 0,0172. При использовании для планетарного редуктора с редукционным числом i = 1000 его потеря составляет только 9 от него согласно методу угловой коррекции. КПД зацепления находящейся в зацеплении зубчатой пары приблизительно

0,9916.

Если имеется ступень предварительной редукции перед планетарной передачей с двухвенцовым сателлитом для образования комбинированной трансмиссии, то могут достигаться дальнейшие преимущества. Их потери в зацеплении и подшипнике, а также гидравлические потери уменьшаются, прочностные условия улучшаются, поэтому повышается допустимая нагрузка, рост температуры, вибрация и шум уменьшаются и объем может быть уменьшен. Поскольку планетарная передача с малой разницей числа зубьев имеет преимущество большого крутящего момента на выходе, воздействующего на его высокоскоростные части (например, подшипники и т. д,) и планетарная передача с двухвенцовым сателлитом обычно бывает эксцентричной, поэтому трудно добиться ее динамического равновесия, В этом случае уменьшение скорости на входе вполне благоприятно для увеличения КПД и улучшения качества передачи. Высокий коэффициент скорости планетарной передачи с малой разницей чисел зубьев может значительно уменьшить противоречия между коэффициентом скорости предступени и объемом,.прочностью и КПД, Оптимальная комбинация передачи следующая: предступень состоит из планетарной передачи с центральным колесом с внешними зубьями.

Основная редукционная ступень является планетарной зубчатой передачей с двухвен1838692 цовым сателлитом. Хорошие результаты могут быть достигнуты для других планетарных передач с малой разницей зубьев, если они оснащены ступенью предварительной редукции, в частности ступенью предварительной редукции, состоящей из планетарной передачи с центральным колесом с наружными зубьями.

Формула изобретения

1. Зубчатая передача, содержащая входной и выходной валы, водило, выполненное в виде эксцентрика, установленный на нем посредством подшипников двухвенцовый сателлит., два центральных колеса, одно из которых неподвижное, другое — ведомое, образующие с сателлитом две соответственно внешнюю и внутреннюю зубчатые пары, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна зубчатая пара имеет укороченные зубья с коэффициентом высоты головки не более 0 5, абсолютное значение разницы коэффициентов Х коррекции не более 0,1, предпочтительно равно нулю, коэффициенты Х1 и Х z коррекции венцов в зубчатой паре с укороченными зубьями предпочтительно равны нулю, в зубчатых парах, составленных из косозубых колес, два косоэубых колеса с внутренними зубьями имеют наклон одного направления, два косозубых колеса с внешними зубьями имеют также наклон зубьев одного направления, предпочтительнее, когда обе зубчатые пары имею укороченные зубья, 2. Передача поп. 1, отл и ч а ю ща я- с я тем. что угол квинтовой линии на делительной окружности равен P = 1о 14о Когда зубчатая пара с .укороченными зубьями составлена иэ косозубых колес, и P - 25 60 когда зубчатая пара составлена иэ шевронных колес.

3, Передача по и. 1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем. что ее коэффициент высоты h головки зуба равен 0,06 — 0,2 при разнице чисел

40 зубьев, равной единице, не более 0,35 при разнице чисел зубьев, равной двум, и не более 0,5 при разнице чисел зубьев, равной трем или четырем, 4.Передача поп.1, отл и ча ющаяс я тем, что указанная зубчатая пара составлена из прямоэубых колес, разница чисел зубьев равна 4 и 6, коэффициент высоты

h головки зуба равен 0,35 — 0,6, а абсолютное значение разницы коэффициентов Х1 и

Х2 коррекции не превышает 0,5.

5. Передача по и. 3, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что ее угол а профиля равен 620, предпочтительнее 6 14, и угол а профиля предпочтительно равен 14 25", если разница чисел зубьев в зубчатой паре с укороченными зубьями равна единице.

6. Передача по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что расстояние в между внутренней поверхностью внешнего венца сателлита и наружной поверхностью ведомого центрального колеса, предназначенного для взаимодействия с внутренним венцом сателлита, выбрано не менее двойного эксцентриситета а эксцентрика. а разница чисел зубьев в зубчатых парах предпочтительно выбрана не более четырех.

7. Передача по и. 6, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что вертикальные проекции ширины зубьев двух зубчатых венцов сателлита на их общей оси по меньшей мере частично совмещены, оба зубчатых венца имеют либо внешние зубья, либо оба внутренние зубья, а расстояние между проекциями центральных линий ширины зубьев указанных двух зубчатых венцов на их общую ось предпочтительно равно нулю.

8. Передача по и, 6, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что она содержит ступень предварительной редукции, которая представляет собой предпочтительно планетарную передачу с центральным колесом с внешними зубьями.

1838692

Л

12 g

Составитель Г.Кузнецова

Техред М,Моргентал .Корректор Н, Кравцова редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 2919 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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