цилиндрическая прямозубая передача

Формула изобретения

Цилиндрическая прямозубая передача, содержащая ведущее и ведомое зубчатые колеса с внешним зацеплением и параллельными осями вращения, отличающаяся тем, что зубья ведущего колеса выполнены с двухсторонним выпуклым профилем, а ведомого - с двухсторонним вогнутым профилем, радиусы кривизны которых определены зависимостями:

для ведущего колеса

r₁= mZ₁sin(180Z₁),

для ведомого колеса



где m - модуль передачи;

- коэффициент перекрытия передачи;

Z₁ и Z₂ - числа зубьев соответственно ведущего и ведомого зубчатых колес.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к цилиндрическим прямозубым передачам, и может быть использовано в тяжелонагруженных передачах, тяговых передачах локомотивов, трансмиссиях.

Известна цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача внешнего зацепления, получившая наиболее широкое распространение в различных отраслях машиностроения, используемая для передачи вращения в системе валопроводов с параллельными осями (Производство зубчатых колес. Спр. под. ред. Б.А. Тайца. М.: Машиностроение, 1975, с. 24).

Недостатком известной передачи является то, что она имеет высокие удельные нагрузки на зубьях вследствие линейчатого контакта взаимодействующих зубьев в зацеплении, площадь которого незначительна.

Известна цилиндрическая передача Новикова-Вильдгабера, взятая за прототип, состоящая из зубчатых колес, у которых выпуклые поверхности головок зубьев шестерни контактируют с вогнутыми поверхностями ножек колеса, а зубья имеют сложный профиль, состоящий из выпуклого и вогнутого участков (Производство зубчатых колес. Спр. под. ред. Б.А. Тайца. М.: Машиностроение, 1975, с. 35).

В передачах с зацеплением Новикова зубья расположены под постоянным углом к образующей начальной поверхности. Пара сопряженных зубьев входит в зацепление постепенно в направлении осей сопряженных колес благодаря перекрытию зубьев только в осевом направлении. В торцевой плоскости вращения перекрытие профилей отсутствует.

Недостатком (ограничением) известной передачи в таким зацеплением является невозможность ее применения в более простой, прямозубой, передаче.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение несущей способности прямозубой цилиндрической передачи.

Технический результат достигается тем, что в цилиндрической прямозубой передаче, содержащей ведущее и ведомое зубчатые колеса с внешним зацеплением и параллельными осями вращения зубья ведущего колеса выполнены с двухсторонним выпуклым профилем, а ведомого - с двухсторонним вогнутым профилем, радиусы кривизны которых определены зависимостями:

- для ведущего колеса

- для ведомого колеса

где: m - модуль передачи;

- коэффициент перекрытия передачи;

Z₁ и Z₂ - числа зубьев соответственно ведущего и ведомого зубчатых колес.

На фиг. 1 изображена зубчатая передача в разрезе. На фиг. 2 показана расчетная схема радиусов кривизны профилей зубьев.

Зубчатая передача содержит ведущее колесо 1, зубья которого выполнены с двухсторонним выпуклым профилем с радиусом кривизны r₁, и ведомое колесо 2, зубья которого имеют двухсторонний вогнутый профиль с радиусом r₂. Колеса 1 и 2 имеют параллельные оси вращения и внешнее зацепление. Радиусы кривизны этих колес определены зависимости: для ведущего колеса



для ведомого колеса



где m - модуль передачи; - коэффициент перекрытия передачи; Z₁ и Z₂ - числа зубьев соответственно ведущего и ведомого зубчатых колес.

Начала радиусов r₁ находятся на окружности радиусом R_к1, а радиусов r₂ - на окружности радиусом R_к2, проведенных соответственно из центров зубчатых колес O₁ и O₂, между которыми имеется межцентровое расстояние a_w.

Радиусы R_к1 и R_к2 определяются расчетным путем из расчетной схемы радиусов кривизны профилей зубьев (фиг. 2).

При модуле m, межосевом расстоянии a_w, коэффициенте перекрытия = 2, суммарное число зубьев; Z = 2a_w/m. При передаточном отношении u = Z₂/Z₁ контактные углы зацепления будут:

Радиусы делительных окружностей равны: R₁ = 0,5mZ₁, R₂ = 0,5 mZ₂.

Радиус расположения центров кривизны зубьев ведомого зубчатого колеса

R_к2 = R₂/cos_к2.

Радиус окружности расположения радиусов r₁



радиус кривизны зубьев ведомого зубчатого колеса



r₂ = R₂tg_к2 = 0,5mZ₂tg(360^o/Z₂).

Зубчатая передача работает следующим образом.

При передаче крутящего момента рабочая поверхность зубьев зубчатого колеса 1 воздействует на рабочую поверхность зубьев зубчатого колеса 2. При передаче крутящего момента зубья зубчатого колеса 1 входят в зацепления с зубьями зубчатого колеса 2. При этом каждый зуб ведущего зубчатого колеса 1, имеющий двухсторонне выпуклую форму, практически по всей рабочей поверхности от нижней до верхней активных точек профиля, контактирует с вогнутой рабочей поверхностью зуба ведомого зубчатого колеса 2. Аналогичная форма контакта происходит в каждой паре зубьев.

Вследствие такого выбора радиусов кривизны зубьев контакт ведущего 1 и ведомого 2 зубчатых колес осуществляется по контактному полю, равному по площади произведению длины зуба (ширине зубчатых колес) и величины активного участка профиля от нижней до верхней активной точек, что снижает удельные нагрузки и повышает несущую способность передачи.

Благодаря значительно увеличенной площади контакта зубьев по сравнению с известной традиционной передачей, в заявляемой передаче резко снижаются удельные контактные давления и, следовательно, возникает возможность увеличения ресурса зубчатых колес и(или) уменьшения их масс-габаритных показателей.

Такое зацепление (передачу) можно использовать в тяжелонагруженных насосных передачах, например, тяговых передачах транспортных средств. Возможно их использование в передачах с продолжительным контактом по фазе зацепления, например, шестеренных насосах.