Зубчатая передача

 

Изобретение относится к передачам вращения. Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления передачи, содержащей два зацепляющихся зубчатых колеса с наклонными зубьями, для чего в ней углы наклона зубьев обоих колес выполняют равными. Зубья каждого из колес имеют одинаковые высоту, сумму размеров и толщин двух взаимодействующих зубьев на всем своем протяжении. В случае нереверсивности передачи с целью исключения осевого усилия зубья обоих колес могут быть выполнены винтовыми так, что угол наклона зубьев и угол винтовой линии равны. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к передачам вращения, в частности к эвольвентным зубчатым передачам между параллельными валами.

Известны эвольвентные цилиндрические прямозубые и косозубые передачи [1].

Недостатками цилиндрических зубчатых передач являются зависимость величины бокового зазора передачи от погрешности межцентрового расстояния между валами, увеличение бокового зазора в процессе износа зубьев и невозможность его регулирования, что приводит к возникновению ударных нагрузок на зубья, вызывающих шум и повышенный их износ. Зубчатые колеса трудоемки в изготовлении, так как получение их методами литья затруднено из-за отсутствия на поверхностях зубьев конструктивных уклонов, что затрудняет формование и извлечение их из формы. Недостатками прямозубых цилиндрических передач являются снижение нагрузочной способности при подрезании зубьев и вследствие неравномерности распределения нагрузки на соприкасающиеся зубья, имеющие линейчатый контакт при неточности расположения валов и их деформации, небольшие окружные скорости (до 15 м/с). Корригированием можно увеличить нагрузочную способность зубчатой передачи, но при этом ухудшаются другие характеристики - уменьшается толщина зуба при вершине, снижается коэффициент перекрытия. Недостатки цилиндрических косозубых передач - наличие осевых усилий, воздействующих на валы и подшипники, невозможность применения их для переключения скоростей (коробки передач) путем осевого перемещения зубчатых колес.

Известна зубчатая передача, принятая за прототип, как наиболее близкая к изобретению [2], обладающая такими недостатками, как трудоемкость изготовления методами литья, так как угол конуса γ_к на поверхностях зубьев, соответствующий деформациям валов под нагрузкой и составляющий, очевидно, доли градуса, явно недостаточен для получения литейного уклона, а изготовление конических зубчатых колес методами механической обработки требует специальных зуборезных станков. Кроме того, известная передача может иметь ограниченное применение, так как она рассчитана на определенную (максимальную) нагрузку. При любой другой нагрузке на передачу, меньшей максимальной, кинематическая несовместимость колес вызовет неравномерность их вращения и ударные нагрузки на зубья, которые будут возрастать при увеличении угла γ_к . Угловая деформация (угловой перекос) валов, а значит, и применение таких передач возможны только в тех конструкциях, в которых зубчатые колеса установлены на валах консольно. При этом известная конструкция - передача с коническими зубчатыми колесами - предназначена для передачи вращения между валами, расположенными под углом, и не может передавать вращение между параллельными валами без кинематической несовместимости.

Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления передачи, а также исключение осевого усилия в случае нереверсирования, которая достигается тем, что в передаче, содержащей два зацепляющихся зубчатых колеса с наклонными зубьями, уголы наклона зубьев обоих колес выбирают равными, а зубья каждого из колес выполняют одинаковыми по высоте и сумме размеров толщин двух взаимодействующих зубьев на всем своем протяжении. Зубья обоих колес могут быть выполнены винтовыми так, что угол наклона зубьев и угол винтовой линии равны.

На фиг.1 изображена зубчатая передача с наклонными зубьями между зубчатыми колесами; на фиг.2 - линия зацепления NN этой передачи, где Р - полюс зацепления; на фиг.3 - передача с прямыми наклонными зубьями (такое конструктивное исполнение зубчатых колес передачи предпочтительно при малых углах наклона зубьев γ ); на фиг.4 - передача с косыми наклонными зубьями (такое конструктивное исполнение зубчатых колес передачи предпочтительно при больших углах наклона зубьев γ ); на фиг.5 - передача внутреннего зацепления с наклонными зубьями; на фиг.6 - профиль зуба передачи с прямыми наклонными зубьями со стороны малого торца (например, вид справа на колесо 1 на фиг.1), форма которого показывает, что на всех поверхностях, образующих зуб, существуют конструктивные уклоны, которые необходимы при изготовлении зубчатых колес методами литья для облегчения извлечения модели или отливки из формы, в то время как при формовке известных прямозубых зубчатых колес для извлечения модели из формы применяют расталкивание формы.

Зубья зубчатых колес 1 и 2 имеют угол наклона γ , поэтому поверхностью выступов зубьев является конус. Меньший диаметр поверхности выступов зубьев колеса 1 обозначен d_a1, больший - D_a1. Аналогично для колеса 2 - d_a2 и D_a2. В данном случае изображена передача, в которой делительные окружности этих колес d₁ и d₂ совпадают с начальными. Так как длина зацепления численно рана величине отрезка линии зацепления, отсекаемой окружностями выступов сопряженных зубьев, то для правого торца зацепления она равна величине отрезка АВ, для левого - величине отрезка EF. Отсюда следует, что в данной передаче длина зацепления определяется величиной отрезка AF, отсекаемого большими диаметрами окружностей выступов, т.е. диаметрами D_a1 и D_a2, эта величина больше (на величину АЕ или BF), чем в известной зубчатой передаче, имеющей те же параметры (модуль, число зубьев, угол зацепления), откуда можно сделать следующие выводы.

Предложенная передача позволяет существенно увеличить коэффициент перекрытия.

Линейчатый контакт зубьев в такой передаче невозможен, так как когда профили зубьев правого торца выходят из зацепления (точка В), зубья левого торца находятся в зацеплении.

Коэффициенты смещения колес в различных сечениях этой передачи различны, но сумма их для каждой конкретной передачи есть величина постоянная, т. е. ε_c = ε₁ + ε₂ = const, если ε_c = 0, то это передача с высотной коррекцией, если ε_c ≠ 0 с угловой коррекцией. Это свойство вытекает из условия зацепления зубчатой передачи с наклонным зубом, изложенного выше. Максимальная величина угла наклона зубьев γ при заданной ширине зубчатого колеса определяется условием заострения зуба со стороны торца большего диаметра (например, левый торец колеса 1) и условием подрезания ножки зуба со стороны торца меньшего диаметра (правый торец колеса 1).

Предложенная передача позволяет регулировать боковой зазор путем осевого перемещения одного из зубчатых колес передачи относительно другого. Так, например, если зубчатое колесо 1. переместить вдоль оси О₁ влево (фиг.1), то вследствие наклона зубьев боковой зазор уменьшается, что позволяет установить оптимальный боковой зазор независимо от погрешности межцентрового расстояния и степени износа зубьев. Это свойство зубчатых передач может быть использовано для получения беззазорных (безлюфтовых) передач, например зубчатых передач приборов, а также зубчатых передач шестеренчатых насосов. В случае применения предложенной передачи для переключения скоростей путем осевого перемещения зубчатых колес (например, путем перемещения колеса 1 вдоль оси О₁ относительно неподвижного колеса 2) в момент вхождения зубьев в зацепление боковой зазор будет максимальным, что способствует легкому включению такой передачи. При дальнейшем перемещении в рабочее положение величина бокового зазора уменьшится до величины, определяемой взаимным расположением колес передачи.

Зубчатые передачи должны удовлетворять противоречивым требованиям - иметь достаточную нагрузочную способность и возможно меньшие габариты. Нагрузочная способность передачи с наклонными зубьями выше, чем у известных цилиндрических зубчатых передач, так как при равной ширине венца зубчатого колеса передачи зубья предложенной передачи длиннее (гипотенуза длиннее катета). Кроме того, она позволяет уменьшить число зубьев малого колеса и тем самым существенно уменьшить габаритные размеры передачи.

Вследствие наклона зубьев в предложенной передаче можно допустить подрезание ножки зуба на небольшом участке, его прилегающем к малому торцу. Это мало отразится на прочности зубьев, но также способствует уменьшению числа зубьев малого колеса, а значит, сокращению габаритов передачи.

Трудоемкость изготовления зубчатых колес передач с наклонными зубьями примерно равна трудоемкости изготовления обычных зубчатых колес, позволяет использовать для их изготовления существующие инструменты и оборудование, зубчатые колеса, получаемые методами литья, менее трудоемки.

Формула изобретения

1. ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая два зацепляющихся зубчатых колеса с наклонными зубьями, отличающаяся тем, что, с целью снижения трудоемкости ее изготовления, углы наклона зубьев обоих колес равны, а зубья каждого из колес имеют одинаковые высоту и сумму размеров толщин двух взаимодействующих зубьев на всем своем протяжении.

2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что, с целью исключения осевого усилия в случае нереверсивности, зубья обоих колес выполнены винтовыми так, что угол наклона зубьев и угол винтовой линии равны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6