зубчатая передача (варианты)

Формула изобретения

1. Зубчатая передача, состоящая из двух зубчатых прямозубых колес с параллельными осями вращения, отличающаяся тем, что рабочий профиль зуба в торцевом сечении одного из колес выполнен по огибающей семейства кривых, описывающих профиль зуба в торцевом сечении второго колеса в различных положениях при относительном вращении колес, зубья в виде несимметричных сегментов попарно расположены в плоскостях, перпендикулярных осям вращения колес, и в торцевой плоскости на обоих колесах, каждый последующий зуб смещен относительно предыдущего на один и тот же угловой шаг и в одном направлении, при этом число зубьев первого колеса равно числу зубьев второго колеса и определяется следующей зависимостью:

z ₁=z₂=u·z_{1(2 )},

где z₁, z ₂ - число зубьев первого и второго колес соответственно;

u - передаточное отношение;

z_{1(2 )} - число зубьев первого колеса, размещаемых на угле поворота 2 .

2. Зубчатая передача, состоящая из двух зубчатых прямозубых колес с параллельными осями вращения, отличающаяся тем, что рабочий профиль зуба в торцевом сечении одного из колес выполнен по огибающей семейства кривых, описывающих профиль зуба в торцевом сечении второго колеса в различных положениях при относительном вращении колес, зубья в виде несимметричных сегментов попарно расположены в плоскостях, перпендикулярных осям вращения колес, и в торцевой плоскости на обоих колесах, каждый последующий зуб смещен относительно предыдущего на один и тот же угловой шаг и в одном направлении, при этом в плоскости зуба первого колеса на втором колесе расположено несколько равносмещенных зубьев, количество которых определяется из следующего соотношения:

z_2пл=z₂/u=z ₁,

где z_2пл - число зубьев второго колеса, расположенных в одной плоскости с зубом первого колеса;

z₂ - число зубьев второго колеса: z₂=u·z₁ ;

z₁ - число зубьев первого колеса;

u - целочисленное передаточное отношение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в конструкциях машин для передачи вращения в одном направлении.

Известна зубчатая передача, состоящая из двух косозубых колес с параллельными осями вращения (А.с. СССР №163857, Патент FR №2609768, кл. F16Н 1/08). Недостатком первой передачи является низкая надежность и большой неравномерный износ, так как зубья колес контактируют не боковыми поверхностями, а вершинами. Для второй передачи характерно наличие больших осевых нагрузок на опоры колес, а также повышенного износа боковых поверхностей, за счет большого угла наклона винтовых линий зубьев колес.

Наиболее близкой по своей технической сущности является зубчатая передача, состоящая из двух зубчатых колес с параллельными осями вращения (RU 2109187, кл. F16Н 1/08).

Недостатком данной передачи является то, что она может быть выполнена только с косозубым зацеплением, недостатком которого является возникновение больших осевых усилий, вызывающих дополнительные нагрузки на подшипники, в которых установлены валы зубчатых колес.

Техническая сущность, достигаемая данным изобретением, заключается в том, чтобы устранить осевые нагрузки на подшипники передачи, уменьшить габариты и продлить срок службы зубчатой передачи.

Сущность в первом варианте достигается тем, что в зубчатой передаче, состоящей из двух зубчатых прямозубых колес с параллельными осями вращения, рабочий профиль зуба в торцевом сечении одного из колес выполнен по огибающей семейства кривых, описывающих профиль зуба в торцевом сечении второго колеса в различных положениях при относительном вращении колес, зубья в виде несимметричных сегментов попарно расположены в плоскостях, перпендикулярных осям вращения колес, и в торцевой плоскости на обоих колесах каждый последующий зуб смещен относительно предыдущего на один и тот же угловой шаг и в одном направлении, при этом число зубьев первого колеса равно числу зубьев второго колеса и определяется следующей зависимостью:

где

z₁, z ₂ - число зубьев первого и второго колеса, соответственно;

u - передаточное отношение;

- число зубьев первого колеса, размещаемых на угле поворота 2 .

Техническая сущность по второму варианту достигается тем, что в зубчатой передаче, состоящей из двух зубчатых прямозубых колес с параллельными осями вращения, рабочий профиль зуба в торцевом сечении одного из колес выполнен по огибающей семейства кривых, описывающих профиль зуба в торцевом сечении второго колеса в различных положениях при относительном вращении колес, зубья в виде несимметричных сегментов попарно расположены в плоскостях, перпендикулярных осям вращения колес, и в торцевой плоскости на обоих колесах каждый последующий зуб смещен относительно предыдущего на один и тот же угловой шаг и в одном направлении, при этом в плоскости зуба первого колеса на втором колесе расположено несколько равносмещенных зубьев, количество которых определяется из следующего соотношения:

z_2пл=z ₂/u=z₁,

где Z _2пл - число зубьев второго колеса, расположенных в одной плоскости с зубом первого колеса;

z₂ - число зубьев второго колеса: z₂=u·z ₁;

z₁ - число зубьев первого колеса;

u - целочисленное передаточное отношение.

На фиг.1 изображен способ образования торцового профиля зуба одного из колес.

На фиг.2 - сечение зубчатых колес плоскостью, перпендикулярной осям колес и проходящей через одну из точек контакта.

На фиг.3 - общий вид первого зубчатого колеса по первому варианту.

На фиг.4 - общий вид второго зубчатого колеса по первому варианту.

На фиг.5 - общий вид зубчатой передачи по первому варианту.

На фиг.6 - общий вид первого зубчатого колеса по второму варианту.

На фиг.7 - общий вид второго зубчатого колеса по второму варианту.

На фиг.8 - общий вид зубчатой передачи по второму варианту.

Зубчатая передача включает зубчатые колеса 1 и 2 с осями вращения 3 и 4. Со стороны передачи вращения от ведущего колеса к ведомому профиль поверхности зуба в торцевом сечении одного из колес, например колеса 1, выполнен по огибающей семейства кривых. Данные кривые описывают рабочий профиль торцевого сечения поверхности зуба другого колеса 2 в различных положениях при относительном вращении одного из колес, что обеспечивает условие сопряженности рабочих профилей зубьев колес (фиг.1, 2). В торцевом сечении профили поверхностей зубьев обоих колес, не участвующие в передаче вращения, могут быть выполнены произвольными. Зубчатые венцы колес ограничены окружностями вершин и впадин. Для обеспечения синхронного вращения зубчатых колес 1 и 2 зубчатые венцы выполнены из одинакового числа прямозубых зубьев, расположенных по угловому шагу на обоих колесах в одном направлении. Числа зубьев колес и передаточное отношение зубчатой передачи связаны следующей зависимостью:

где

z₁, z ₂ - число зубьев первого и второго колеса, соответственно;

u - передаточное отношение;

- число зубьев первого колеса, размещаемых на угле поворота 2 .

При образовании боковой поверхности зубьев одного из колес подобным образом контакт между зубьями будет осуществляться по линии, кроме этого, зубья будут контактировать своими боковыми поверхностями. Поверхности зубьев колес 1 и 2 в любой точке контакта имеют общую нормаль 5, проходящую с одной стороны относительно осей 3 и 4. Для уменьшения концентрации напряжений у корня ножки зуба переход к окружности впадин может быть выполнен по плавной кривой. Если в качестве рабочего профиля зуба колеса 1 выбрать эвольвенту, то рабочим профилем зуба колеса 2 также будет являться эвольвента. Таким образом, можно получить эвольвентную передачу с положительным передаточным отношением. В передаче ведущим может быть первое или второе зубчатое колесо с вращением только в одном направлении.

Механизм работает следующим образом. При приложении крутящего момента к колесу 1 зубья этого колеса, воздействуя на зубья колеса 2, побуждают последнее к вращению в том же направлении. Для объяснения этого можно рассмотреть отдельное сечение зубчатых колес плоскостью, перпендикулярной осям валов и проходящей через одну из точек контакта К. Сила F, действующая на зубчатый элемент колеса 2 со стороны зубчатого элемента колеса 1, направлена по общей нормали данных элементов 5, а так как общая нормаль проходит с одной стороны относительно осей 3 и 4, то сила создает крутящий момент относительно оси 4 в направлении вращения колеса 1 (фиг.2). При относительном вращении колес точки контакта профилей пары сопряженных зубьев в рассматриваемом сечении будут меняться, перемещаясь от окружности впадин к окружности вершин у одного колеса и в противоположном направлении у другого колеса, но общая нормаль всегда будет проходить с одной стороны относительно осей 3 и 4. Это будет происходить с некоторой разницей во времени и в каждом другом сечении зубчатых колес плоскостью, перпендикулярной осям валов и совпадающей с торцовой плоскостью той пары зубьев колес, которая в данный момент времени находится в зацеплении. Геометрическим местом точек, образованным всеми контактирующими в данный момент времени точками боковых поверхностей пары зубьев, является прямая линия, которая при относительном вращении колес перемещается в направлении, параллельном осям колес.