Зубчатое колесо

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в передачах, редукторах и трансмиссиях для привода различных машин и механизмов. Зубчатое колесо снабжено зубьями, профили которых выполнены в виде кривой линии, полученной в координатах (х, у), как график функции по формуле: где х=arccosα, α=1-89°, n=11. Технический результат - обеспечение зубчатым колесом передачи в целых числах в течение длительного времени эксплуатации до полного износа тела зубьев. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в передачах, редукторах и трансмиссиях для привода различных машин и механизмов.

Известно зубчатое колесо эвольвентной зубчатой передачи с криволинейной модификацией профилей зубьев (RU 2128303 C1, F 16 H 1/06, F 16 H 55/08, 1999).

Недостатком работы известного зубчатого колеса в модифицированной эвольвентной зубчатой передаче является невозможность обеспечения передачи в целых числах, а также при длительной работе передачи - пульсация передаточного числа и нестабильность кинематической точности передачи.

Известно зубчатое колесо зубчатой передачи с профилем зубьев в виде кривой линии, полученной модификацией головки или ножки зуба (RU 2093740 C1, F 16 H 1/06, F 16 H 55/08, 1997).

Недостатком работы данного известного зубчатого колеса с модифицированными зубьями также является невозможность обеспечения передачи в целых числах, а также пульсация передаточного числа и нестабильность кинематической точности передачи.

Техническим результатом изобретения является обеспечение зубчатым колесом по изобретению передачи в целых числах в течение длительного времени эксплуатации до полного износа тела зубьев.

Сущностью изобретения является то, что кривая линия профилей зубьев выполнена в виде линии, полученной в координатах (x, y), как график функции по формуле

где

x=arccosα, α=1-89°, n=11.

Кроме того, правая и левая стороны зубьев являются симметричными относительно линии, проходящей через ось колеса и делящей зуб пополам по вертикали.

Изобретение поясняется чертежами (все построения выполняют в согласованных масштабах).

На фиг.1 изображена кривая ха в координатах (x, y) как графическая производная табличных логарифмов, описываемая функцией где x=arccosα, α=1-89°, n=11.

На фиг.2 изображено построение точки “а(1)” оси вращения 1 (для зубчатого колеса-шестерни с минимально возможным числом зубьев 11) в координатах 220×210 мм (в уменьшенном масштабе).

На фиг.3 изображено построение точки “b(7)” оси вращения 7 (для зубчатого колеса с максимально возможным числом зубьев 77) в координатах 220×210 мм (в уменьшенном масштабе).

На фиг.4 в уменьшенном масштабе изображено расположение нормализованной в координатах 220×210 мм кривой ха для описания пропорций положения шаблона (лекала) для изготовления зубчатых колес в плоскости по отношению к двум осям вращения (1) и (7).

На фиг.5 в увеличенном масштабе изображено построение постоянной зубчатой передачи D с использованием зубчатых колес по изобретению.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером. Для изготовления зубчатой передачи с использованием зубчатых колес с числом зубьев 11 и 77 с криволинейным профилем зубьев по изобретению строят шаблон (лекало), форма которого тождественна криволинейному профилю зубьев по изобретению (фиг.1), и определяют координаты его криволинейного профиля относительно некоторой оси вращения для подготовки задания для металлообрабатывающего станка с ЧПУ. Для обеспечения работоспособности передачи определение координат (описания пропорций положения) шаблона проводят в плоскости по отношению к соответствующим осям вращения 1 и 7, построенным в координатах 220×210 мм (фиг.2, 3, 4).

Положение первой точки “а(1)” оси 1 определяют следующим образом (фиг.2). В координатах 220×210 мм из точки C₁ проводим линию C₁N под углом 11°. Из точки С проводим линию под углом 22° до пересечения с линией C₁N в точке О. Из точки С через точку О проводим дугу до пересечения с координатой Се в точке Р. Отрезок PN делим пополам и находим точку “а(1)” оси 1.

Положение точки “b(7)” оси 7 определяют следующим образом (фиг.3). В координатах 220×210 мм из точки О через точку “а(1)” проводим дугу до пересечения с дугой РО в точке М. Из точки N через точку М проводим дугу до пересечения с координатой Се в точке l. Определяем точку С₃ как линию пересечения CC₁ и РО. Из точки l через точку С₃ проводим дугу до пересечения с координатой Се в точке “b(7)” оси 7.

Положение кривой xα, описываемой функцией где x=arccosα, α=1-89°, n=11, по отношению к осям вращения 1 и 7 определяют следующим образом (фиг.4).

Предварительно определяют постоянные зубчатой передачи D и модуль L. Для этого в координатах 22×38 мм (фиг.5) из точки “О” под углом 22° проводим линию до пересечения с ординатой в точке “b”. Из точки “b” под углом 30° проводим линию до пересечения с координатой в точке “с”. Из точки “с” под углом 60° проводим линию до пересечения с координатой в точке “g”. Величина линии cg равна величине постоянной передачи по изобретению D.

Откладываем в соответствующем масштабе отрезок cg на оси Y фиг.1 и соединяем его вершину с точкой “е”. Величина отрезка “de” фиг.1 соответствует величине модуля зуба зубчатых колес по изобретению L.

Далее из точки “е” фиг.4 проводим дугу радиусом, соответствующим длине модуля передачи L, до пересечения с координатой в точке “d”. Соединяем отрезком точки “С” и “d” с получением отрезка “Cd”. Из точки C₁ под углом 60° проводим линию под углом до пересечения с отрезком “Cd” в точке “F” - центре вращения осей. Проводим через точку “F” и точки (1) и (7) линии, на которых из точки “F” откладываем отрезки Fi и Fg, рассчитанные из следующих соотношений:

Затем с помощью графопостроителя стандартным способом в соответствующем масштабе вписываем из фиг.1 кривую ха в фиг.4 с ее началом в точке “g” и окончанием в точке “е”.

После этого по стандартной методике находят координаты кривой ха (шаблона) по отношению к осям (1) и (7), на основании которых готовят задания для станка с ЧПУ для изготовления криволинейного профиля зубьев двух зубчатых колес по изобретению с числом зубьев 11 и 77. Поскольку правая и левая стороны зубьев являются симметричными относительно линии, проходящей через ось колеса и делящей зуб пополам по вертикали, то в программу для работы станка с ЧПУ вносят соответствующие коррекции.

Координаты шаблона (лекала) могут быть использованы как для непосредственного изготовления зубчатых колес с профилем зуба по изобретению, так и для изготовления режущего инструмента с соответствующим профилем для изготовления зубчатых колес.

Программы для станка с ЧПУ для изготовления зубчатых колес с числом зубьев 22, 33, 44, 55 и 66 и криволинейным профилем по изобретению могут быть получены по сходной методике при построении соответствующих осей вращения (2), (3), (4), (5) и (6).

Испытания по стандартной методике зубчатой передачи, состоящей их двух полученных описанным выше способом зубчатых колес по изобретению с целым числом зубьев 11 и 77, показали величину передаточного отношения, равную 7,00, которая сохранялась стабильной до полного износа тела зубьев.

1. Зубчатое колесо, зубья которого имеют профили в виде кривой линии, отличающееся тем, что кривая линия профилей зубьев выполнена в виде линии, полученной в координатах (x,y) как график функции по формуле

где x=arccosα, α=1-89°, n=11.

2. Зубчатое колесо по п.1, отличающееся тем, что правая и левая стороны зубьев являются симметричными относительно линии, проходящей через ось колеса и делящей зуб пополам по вертикали.