Патент на изобретение №2193707
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
(57) Реферат: Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в пространственных зацеплениях между ортогональными пересекающимися осями для передачи вращения и крутящего момента. Зуб ведущего колеса выполнен сопрягающимся с зубом ведомого колеса, а угол сопряжения зуба ведущего колеса с ведомым определяется по следующей зависимости:  где   коэффициенты, определяющие положение боковых поверхностей зубьев ведущего колеса, причем  – угол зацепления,  1, 2 – углы поворота ведомого и ведущего колес, i = 2/1 – передаточное отношение, верхние знаки относятся к правостороннему, нижние – левостороннему вращению ведомого колеса. Технический результат: улучшение эксплуатационных свойств передачи. 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в пространственных зацеплениях между ортогональными пересекающимися осями для передачи вращения и крутящего момента. Известна передача между плоским колесом и цилиндрической шестерней, так называемая цилиндроконическая. В этой передаче коническая рейка заменена плоским колесом, а коническая шестерня -цилиндрической (Я.С.Давыдов. Неэвольвентное зацепление. М.: Машгиз, 1950). В известной передаче шестерня с эвольвентным поперечным профилем повторяет геометрические параметры инструмента (поперечный профиль, число зубьев, модуль). Поперечный профиль зуба плоского колеса – кривая, полученная в результате огибания инструментом. Передача имеет преимущество перед другими видами пространственных зацеплений: контакт между зубьями может быть линейным либо точечным (по желанию конструктора), так как зона касания регулируется; геометрический расчет передач по сравнению с коническими – прост. К основным недостаткам следует отнести: заострение зубьев плоских колес по длине зуба и как следствие невозможность получения зубьев произвольно большой длины; привязка к инструменту и зубодолбежному станку. За прототип принята передача, содержащая ведомое колесо с плоскими рабочими поверхностями и ведущее колесо с выпуклыми рабочими поверхностями (патент РФ 96101625, МПК6 F 16 H 55/08, опубл. 10.04.98). Основной недостаток – технологический: сложность изготовления на станках с ЧПУ; сложность управления контактом сопряженных профилей зубьев; сложность синтезирования ее геометрических параметров. Задачей данного изобретения является улучшение эксплуатационных свойств передачи за счет рационального подбора плоской рейки и соответствующих ей поверхностей ведущего колеса; упрощение процесса изготовления передачи, т.е. создание передачи между ведущим и ведомым плоским колесом, которая не связана с каким-либо инструментом и профилируемую, как методом копирования при единичном делении с использованием фрезерных станков (включая станки с ЧПУ), так и методом обкатки однорезцовым инструментом. Указанная задача решается за счет того, что впадины ведомого колеса между зубьями выполнены радиальными, равноширокими и равноглубокими, зубья ведущего колеса выполнены равновысокими с криволинейным поперечным профилем, причем зуб ведущего колеса выполнен сопрягающимся с зубом ведомого колеса, а угол сопряжения зуба ведущего колеса с ведомым определяется по следующей зависимости:   где  коэффициенты, определяющие положение боковых поверхностей зубьев ведущего колеса, причем – угол зацепления, 1, 2 – углы поворота ведомого и ведущего колес, i = 2/1 – передаточное отношение, верхние знаки относятся к правостороннему, нижние – левостороннему вращению ведомого колеса.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана передача в рабочем зацеплении; на фиг.2. – вид сверху на передачу.
Ведущее колесо 1 (фиг.1) выполнено с жестким базированием, определяемым размером “V” (расстояние от центра ведомого плоского колеса 2 до середины ширины ведущего колеса). Середина ширины ведущего колеса совмещена со средним диаметром зубчатого венца ведомого плоского колеса 2. Угол  на зубьях ведущего колеса 1 является углом сопряжения боковых поверхностей зубьев (фиг. 1). На фиг.2 показано сечение по впадине, представляющее рейку с углом профиля 2.Зубчатая передача работает следующим образом. Передача передает вращение и крутящий момент при право- и левостороннем вращении ведущего колеса 1 (передача реверсивная). Крутящий момент прикладывается к валу, на котором находится ведущее колесо 1 и снимается с вала ведомого плоского колеса 2. Данная передача плоскоцилиндрическая и ее геометрические параметры получаются аналитическим путем, используются три системы прямоугольных координат, из которых две – подвижные, связанные с ведомым и ведущим колесами, и одной неподвижной, относительно которой задаются положения подвижных систем. Уравнение боковой поверхности зуба ведомого плоского колеса – плоскость, заданная уравнением АХ+BY+CZ+D=0 (в подвижной системе координат ведомого колеса). Уравнение боковой поверхности зуба ведущего колеса описывается прямой, полученной от пересечения двух плоскостей A1X+B1Y+C1Z+D1=0 и A2X+B2Y+C2Z+D2= 0 (в подвижной системе координат ведущего колеса). Эта линия и плоскость определяют угол сопряжения , которая зависит от коэффициентов A1,2; B1,2; C1,2. Задаваясь значением 1 и имея ввиду, что 2 = i1, и зная кривую линию, по которой описан поперечный профиль ведущего колеса, получены углы наклона линий, описывающих боковую поверхность зуба. Теория проектирования плоскоцилиндрических передач изложена в работе авторов: О.Л. Подгаевский, Г. В. Жужжалкин. Проектирование плоскоцилиндрических передач (базовое звено плоское колесо). См. “Вестник машиностроения”, 2000 г., 10, с. 38-44.
Форма зуба ведущего колеса определяется по точкам, полученным в результате решения уравнений, определяющих боковую поверхность зуба.
Зубья ведущего и ведомого колес нарезаются методом копирования на программном станке с ЧПУ либо на универсальном фрезерном станке с применением делительной головки и достаточно простого инструмента. Этим инструментом является для нарезания колеса обычная двухугловая фреза с прямолинейными режущими кромками. Такой фрезой впадины между зубьями нарезается за один проход. Возможно нарезание впадины зубьев ведомого колеса одновитковой червячной фрезой на зубофрезерном станке. См. патент РФ 1323264, кл. В 23 F 9/14, бюл. 26, 1987 г. При нарезании ведущего колеса используется фасонная фреза с криволинейным поперечным профилем. Продольный угол на ведущем колесе создается либо за счет углового поворота фрезы, либо за счет переменной высоты зуба.
Пример расчета угла сопряжения в полюсе зацепления ведомого и ведущего колес.
1. Исходные данные: числа зубьев ведущего и ведомого колес соответственно 18 и 216, передаточное отношение 12, модуль зацепления 3,9884 мм (рассчитывается на среднем диаметре плоского колеса 861,5 мм), угол поворота ведущего и ведомого колес во время взаимного обката до полюса зацепления соответственно 23,267 и 1,939 град., угол зацепления 20 град.
2. Расчетные коэффициенты для полюса зацепления:A1=0,998; – A2=-0,71; Bl=-0,057; – B2=-11,962; C1=0,032; – С2=0,939. 3. Угол сопряжения в полюсе зацепления =1,566 град.
Экономический эффект достигается за счет оптимизации параметров передачи при ее проектировании (оптимизация контактных напряжений, габаритных размеров и др.), точности передачи, простоты изготовления и монтажа.
Формула изобретения
 где   коэффициенты, определяющие положение боковых поверхностей зубьев ведущего колеса, причем – угол зацепления, 1, 2 – углы поворота ведомого и ведущего колес, i = 2/1 – передаточное отношение, верхние знаки относятся к правостороннему, нижние – левостороннему вращению ведомого колеса.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 06.03.2003
Извещение опубликовано: 20.02.2005 БИ: 05/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
