арочная зубчатая передача и способ ее изготовления
Классы МПК: | F16H1/08 с винтовыми, шевронными или подобными зубьями |
Автор(ы): | Сидоренко А.К., Лобанов Н.А. |
Патентообладатель(и): | Производственное объединение "Коломенский завод тяжелого станкостроения" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-06-09 публикация патента:
10.10.1997 |
Использование: машиностроение. Сущность изобретения: в арочной зубчатой передаче и способе ее изготовления сопряжение эвольвентного профиля зубьев осуществлено по идентичным кривым, расположенным в плоскости линии зацепления. Сопряженные идентичные кривые по линии зацепления зубьев различны между собой в каждой точке эвольвенты по высоте зуба без ограничения угла зацепления передачи. Это происходит за счет разных радиусов кривизны арки по высоте зубьев, определяемых соотношением параметров. В способе формообразование выпуклых и вогнутых сторон зубьев шестерни и колеса осуществляют последовательно двумя торцевыми резцовыми головками при согласованном вращении заготовки и тангенциальной подаче инструмента. Контур инструментальной рейки резцовых головок задают таким, чтобы радиусы резания в основании и по вершинам зубьев для выпуклых и вогнутых сторон зубьев колеса и шестерни были различны, исходя из определенных соотношений: по впадинам выпуклой стороны зубьев колеса идентично с кривизной зубьев шестерни по вершинам вогнутой стороны зубьев колеса и впадинам зубьев шестерни. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Арочная зубчатая передача, сопряжение эвольвентного профиля зубьев которой осуществлено по идентичным кривым, расположенным в плоскости линии зацепления, отличающаяся тем, что сопряженные идентичные кривые по линии зацепления зубьев различны между собой в каждой точке эвольвенты по высоте зуба без ограничения угла зацепления передачи за счет разных радиусов кривизны арки по высоте зубьев, определяемых по формулам![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-17t.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-18t.gif)
где Ru1 радиус дуги арки в основании выпуклой стороны зубьев колеса;
l2 длина пути инструмента при формировании зубьев колеса по впадинам;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-19t.gif)
Rа2 радиус дуги по вершинам зубьев колеса;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092057/946.gif)
Rf2 радиус основания зубьев колеса;
Ruр радиус резцов, формирующих вершину зубьев колеса и впадину зубьев шестерни,
l1 длина пути инструмента при формировании зубьев колеса по вершинам;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092035/981.gif)
hр активная высота режущей части резцов, калибрующих эвольвенту;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
по впадинам выпуклой стороны зубьев колеса идентично с кривизной зубьев шестерни по вершинам
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-20t.gif)
по вершинам вогнутой стороны зубьев колеса и впадинам зубьев шестерни
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-21t.gif)
где Ru1 радиус дуги арки в основании выпуклой стороны зубьев колеса;
l2 длина пути инструмента при формировании зубьев колеса по впадинам,
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092035/981.gif)
Rа2 радиус дуги по вершинам зубьев колеса,
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092057/946.gif)
Rf2 радиус основания зубьев колеса;
Ruр радиус резцов, формирующих вершину зубьев колеса и впадину зубьев шестерни;
l1 длина пути инструмента при формировании зубьев колеса по вершинам;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092035/981.gif)
hр активная высота режущей части резцов, калибрующих эвольвенту;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству арочных зубчатых передач с эвольвентным профилем зубьев в тяжелом и среднем машиностроении. Известна зубчатая передача, в которой обеспечивается сопряжение зубьев эвольвентного профиля в зацеплении по длине арки по идентичной кривой, расположенной в плоскости линии зацепления и одинаковой по высоте зуба. К недостаткам известных передач относится то, что в таких передачах ограничен кинематический угол зацепления. Чем больше зубчатые колеса, тем меньше угол зацепления, что увеличивает кромочные напряжение. По технической сущности и достигаемому результату наиболее близкой к заявленной является цилиндрическая зубчатая передача, сопряжение эвольвентного профиля которой осуществляется по идентичным кривым, расположенным в плоскости линии зацепления и одинаковым по высоте зуба, у которой нет ограничения зацепления. Однако передача сложна в изготовлении. Для ее изготовления требуются три резцовые головки. Одна -для нарезания выпуклых и вогнутых сторон зубьев колеса и две другие для нарезания соответственно выпуклой и вогнутой стороны шестерни. Известен способ изготовления арочной зубчатой передачи, в котором формирование зубьев осуществляется двумя резцовыми головками с нулевым контуром инструментальной рейки [1]Недостаток способа в том, что нулевой контур ограничивает кинематический угол зацепления. Известен также более близкий к заявляемому способ изготовления арочной передачи, при котором зубья сопряженного зубчатого колеса формируются одной резцовой головкой с контуром инструментальной рейки больше нуля, а зубья сопряженной шестерни формируются двумя резцовыми головками с контуром инструментальной рейки равным нулю [2]
Недостатком способа является сложность его реализации, предусматривающей диагональное перемещение одной резцовой головки при нарезании зубьев колеса и ортогональное перемещение двух резцовых головок при нарезании зубьев шестерни. При создании изобретения решается задача расширения арсенала используемых в технике арочных зубчатых передач и способов их изготовления. Технический результат изобретения заключается в реализации этого назначения заявляемой арочной передачи с предложенными новыми параметрами зацепления, которая была бы проще в изготовлении и не имела бы ограничения угла зацепления. Технический результат достигается тем, что в арочной зубчатой передаче и способе ее изготовления, сопряжение эвольвентного профиля зубьев которой осуществляется по идентичным кривым, расположенным в плоскости линии зацепления, сопряженные идентичные кривые по линии зацепления зубьев различны между собой в каждой точке эвольвенты по высоте зуба без ограничения угла зацепления передачи за счет разных радиусов кривизны арки по высоте зубьев Ru1 и Rup, определяемых по формулам:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-2t.gif)
где Ru1 радиус дуги арки в основании выпуклой стороны колеса;
l2 длина пути инструмента при формировании зубьев колеса по впадинам;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092035/981.gif)
Ra2 радиус дуги по вершинам зубьев колеса;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
B длина зубьев арки;
Rf2 радиус основания зубьев колеса;
Rup радиус резцов, формирующих вершину зубьев колеса и впадину зубьев шестерни;
l1 длина пути инструмента при формировании зубьев колеса по вершинам;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092035/981.gif)
hp активная высота режущей части резцов, калибрующих эвольвенту;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
по впадинам выпуклой стороны зубьев идентично с кривизной зубьев шестерни по вершинам (формула (1));
по вершинам вогнутой стороны зубьев колеса и впадинам зубьев шестерни (формула (2)). Отличительные признаки арочной зубчатой передачи выражены в том, что сопряженные идентичные кривые по линии зацепления зубьев различны между собой в каждой точке эвольвенты по высоте зуба без ограничения угла зацепления передачи за счет разных радиусов кривизны арки по высоте зубьев, определяемых по приведенным выше формулам. Отличительные признаки способа выражены в том, что контур инструментальной рейки
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
по впадинам выпуклой стороны зубьев колеса идентично с кривизной зубьев шестерни по вершинам (формула (1));
по вершинам вогнутой стороны зубьев и впадинам зубьев шестерни (формула (2)). В заявленном способе формообразование зубьев как на колесе, так и на шестерне, осуществляется одними и теми же резцовыми головками с контуром инструментальной рейки больше нуля и равным
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-3t.gif)
где hк высота активной части зубьев колеса;
rв2 радиус основной окружности колеса;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
aw межосевое расстояние;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
rв1 радиус основной окружности шестерни;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
Ra1 радиус по вершинам зубьев шестерни;
m кинематический модуль зацепления;
z1 число зубьев шестерни;
Rp радиус дуги станочного зацепления. Пример расчета. Дано: величина hp назначается в пределах hp
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092100/8773.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
Z2 114;
aw 596 мм;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
В 135 мм;
Н 17 мм. Кинематический модуль зацепления будет равен:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-4t.gif)
Диаметры делительных окружностей:
D1 m
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
D2 m
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
D01 D1
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
D02 D2
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
Ra2 aw rв1 1 595 103,836 1 490,16
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092185/8776.gif)
Rf2 Ra2 H 490 17 473 мм. Радиус по вершинам зубьев шестерни:
Ra1 aw Rf2 595 473 122 мм. Угол давления по вершинам зубьев шестерни:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-5t.gif)
Угол контакта зубьев шестерни в точке 3:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-6t.gif)
Радиус вращения точки 3:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-7t.gif)
Высота активной части зубьев колеса:
hк Ra2 Rк 490 476,16 13,84 мм. Определяем hp:hp 0,3
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092010/183.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092185/8776.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-8t.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-9t.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-10t.gif)
Угол станочного зацепления:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092046/963.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092403/176.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092185/8776.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092403/176.gif)
Прямая перемещения режущего инструмента по стрелке А (фиг. 2, 3, 5) взаимосвязана с противолежащим катетом угла
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-11t.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-12t.gif)
Угол наклона арки в основании зубьев:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-13t.gif)
Радиус дуги арки в основании выпуклой стороны зубьев колеса:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-14t.gif)
Радиус арки по вершинам зубьев колеса выпуклой стороны и по впадинам вогнутой стороны зубьев шестерни:
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-15t.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092725/2092725-16t.gif)
где H высота зубьев;
Z2 число зубьев колеса;
D1 диаметр делительной окружности шестерни;
R1 радиус делительной окружности шестерни;
D2 диаметр делительной окружности колеса;
R2 радиус делительной окружности колеса;
D01 диаметр основной окружности шестерни;
D02 диаметр основной окружности колеса;
Rк радиус вращения точки 3;
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092046/963.gif)
aa2 угол давления по вершинам зубьев колеса. На фиг. 1 изображена схема зацепления арочной зубчатой передачи, в которой сопряжение эвольвентного профиля как головки зубьев шестерни на участке 1-2, так и ножки зубьев колеса на участке 1-4, осуществляется по идентичным кривым при совпадении их в точке 3. При этом обеспечивается условие, что угол давления в точке 3 является исходным геометрическим параметром, определяющим идентичную кривизну арки по линии зацепления. Идентичные кривые, расположенные в плоскости линии зацепления 1-3, различны между собой в каждой точке эвольвенты по высоте зуба H без ограничения угла зацепления передачи за счет разных радиусов кривизны арки по высоте зубьев Ru1 и Rup, определяемых по формулам (1) и (2). При изготовлении арочной зубчатой передачи формообразование выпуклых и вогнутых сторон 6 зубьев, как колеса, так и шестерни (фиг. 2, 3), осуществляют последовательно двумя торцевыми головками с заданным контуром инструментальной рейки углом станочного зацепления
![арочная зубчатая передача и способ ее изготовления, патент № 2092725](/images/patents/380/2092025/945.gif)
Класс F16H1/08 с винтовыми, шевронными или подобными зубьями