RU2020325C1 - Spur cylindrical gearing - Google Patents
Spur cylindrical gearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020325C1 RU2020325C1 SU5060370A RU2020325C1 RU 2020325 C1 RU2020325 C1 RU 2020325C1 SU 5060370 A SU5060370 A SU 5060370A RU 2020325 C1 RU2020325 C1 RU 2020325C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gears
- gear
- wheel
- wheels
- expressions
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gear Transmission (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для передачи движения с заданным передаточным числом в условиях повышенных требований к плавности и надежности работы. The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to transmit movement with a given gear ratio in conditions of increased requirements for smoothness and reliability.
Известны прямозубые цилиндрические передачи с повышенной плавностью работы, состоящие из двух зубчатых колес, у которых плавность работы достигается конструктивным изменением формы наружных поверхностей зубчатых венцов [1,2]. Known spur gears with increased smoothness, consisting of two gears, in which smoothness is achieved by a structural change in the shape of the outer surfaces of the gears [1,2].
Известна прямозубая цилиндрическая передача, содержащая зацепляющиеся между собой зубчатые колеса, наружные поверхности зубчатых венцов, которых выполнены с коническими фасками, расположенными симметрично средней плоскости колес [3]. Known spur gear, containing gears meshing between themselves, the outer surfaces of the gear rims, which are made with bevel chamfers located symmetrically to the middle plane of the wheels [3].
Недостаток этой передачи - периодическое изменение общей длины контактных линий с величиной bw, равной ширине зубчатого венца на начальном цилиндре, до величины (bw+ba), что приводит к периодическому изменению жесткости зацепления, изменение которой является одной из причин снижения плавности работы, где bа - ширина зубчатого венца на окружности вершин зубьев. Вторым недостатком является то, что для передач средней и низкой точности, когда возможна резкая концентрация нагрузки по длине зуба, коэффициент концентрации нагрузки не имеет минимального значения, т.е. прочность зуба на изгиб у прототипа хотя и выше, чем у традиционной передачи, но не достигает наивысшего значения. Третий недостаток - снижение качества передач из-за возникновения забоев на острых вершинах больших оснований конических фасок в процессе изготовления, транспортировки, погрузки-разгрузки или ударах в случае, когда средняя плоскость колеса находится в наклонном положении, а зубчатый венец соприкасается с опорой.The disadvantage of this transmission is a periodic change in the total length of the contact lines with a value of b w equal to the width of the ring gear on the initial cylinder to a value of (b w + b a ), which leads to a periodic change in the stiffness of the engagement, a change of which is one of the reasons for the decrease in smoothness of work where b a - the width of the ring gear on the circumference of the tops of the teeth. The second drawback is that for medium and low precision gears, when a sharp concentration of the load along the tooth length is possible, the load concentration coefficient does not have a minimum value, i.e. the tooth flexural strength of the prototype, although higher than that of a traditional gear, does not reach the highest value. The third drawback is the reduction in gear quality due to the occurrence of faces on the sharp peaks of the large bases of the conical bevels during manufacturing, transportation, loading and unloading or impacts when the middle plane of the wheel is in an inclined position and the ring gear is in contact with the support.
Цель изобретения - повышение плавности и надежности работы передачи. The purpose of the invention is to improve the smoothness and reliability of the transmission.
Поставленная цель достигается тем, что прямозубая цилиндрическая передача, содержащая зацепляющиеся между собой зубчатые колеса, у которых наружные поверхности зубчатых венцов в поперечных сечениях, проходящих через оси колес, выполнены по плавным плоским кривым линиям, расположенным симметрично средней плоскости зубчатых венцов, пересекающим торцовые плоскости зубчатых венцов в точках, лежащих на окружности, имеющей минимальный диаметр, который расположен в пределах участков, ограниченных с одной стороны окружностями, проходящими через верхние граничные точки однопарного зацепления, с другой - предельными точками с коэффициентом перекрытия, равным единице в торцовых плоскостях зубчатых венцов при зацеплении с аналогичными зубчатыми колесами. Зубчатые венцы могут быть выполнены по дугам окружностей и определены по выражениям:
Yш= - для шестерни,
Yк= - для колеса.This goal is achieved by the fact that a spur gear transmission containing gears engaging with each other, in which the outer surfaces of the gears in cross sections passing through the axles of the wheels, are made along smooth flat curved lines located symmetrically to the middle plane of the gears intersecting the end surfaces of the gears crowns at points lying on a circle having a minimum diameter, which is located within areas bounded on one side by circles passing Erez upper single-pair boundary points of engagement, on the other - with the limit points overlap coefficient equal to unity in the face planes toothings into engagement with those gears. Gear rims can be made along arcs of circles and determined by the expressions:
Y W = - for gear
Y to = - for the wheel.
Зубчатые венцы выполнены по параболам и определены по выражениям;
Yш= · X
Yк= · X
Y W = X
Y to =
Зубчатые венцы выполнены по полуэллипсам и определены по выражениям:
Yш= hмш - для шестерни,
Yк = hмк - для колеса.Gear rims are made according to semi-ellipses and are determined by the expressions:
Y w = h msh - for gear
Y k = h mk - for the wheel.
Зубчатые венцы выполнены по кривым и определены по выражениям:
Yш= + - для шестерни,
Yк= + - для колес, где bwш, bwk - ширина зубчатых венцов шестерни и колеса на начальных цилиндрах;
Хш, Уш, Хк, Ук - абсциссы и ординаты кривых соответственно шестерни и колеса в принятых системах координат;
hмш, hмк - величины модификаций головок зубьев соответственно шестерни и колеса:
hмш= - для шестерни,
hмк= - для колеса;
dаш, dак - диаметры вершин зубьев соответственно шестерни и колеса;
dhш, dhk - принятые величины диаметров окружностей, на которых находятся точки пересечения (или сопряжения) плоских кривых линий с торцовыми плоскостями, минимальные величины которых принимаются в пределах колец, образуемых окружностями:
d= 2
d=
dhш' ≅ dhш ≅ dhш'' - для шестерни;
d= 2
d=
dhк' ≅ dhк ≅ dhк'' - для колеса, где: верхние знаки для внешнего зацепления, нижние - для внутреннего зацепления;
m - модуль зацепления;
α - угол исходного контура;
αw - угол зацепления;
dwш, dwk - диаметры начальных окружностей, соответственно шестерни и колеса;
aw - межосевое расстояние;
dвш, dвк - диаметры основных окружностей шестерни и колеса.Gear rims are made on curves and are determined by the expressions:
Y W = + - for gear
Y to = + - for wheels, where b wш , b wk - the width of the gear rims of the gears and wheels on the initial cylinders;
X w, Y w, X k, Y k - curves abscissa and ordinate, respectively, and the pinion wheel in the received coordinate systems;
h msh , h mk - the magnitude of the modifications of the heads of the teeth, respectively, gears and wheels:
h msh = - for gear
h mk = - for a wheel;
d al , d ak - the diameters of the vertices of the teeth of the gears and wheels, respectively;
d hш , d hk are the accepted values of the diameters of the circles on which there are intersection points (or junctions) of flat curved lines with end planes, the minimum values of which are accepted within the rings formed by circles:
d = 2
d =
d hш '≅ d hш ≅ d hш ''- for gear;
d = 2
d =
d hk '≅ d hk ≅ d hk ''- for a wheel, where: upper signs for external gearing, lower - for internal gearing;
m is the modulus of engagement;
α is the angle of the original contour;
α w is the angle of engagement;
d wш , d wk - the diameters of the initial circles, respectively gears and wheels;
a w is the center distance;
d VSH , d VK - the diameters of the main circles of the gears and wheels.
На фиг. 1 изображена прямозубая цилиндрическая передача внешнего зацепления; на фиг.2 - то же, внутреннего зацепления; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 и 2 для выполнения зубчатых венцов по дуге окружности (случай 1); на фиг.4 и 5 - положение осей координат для случая 1; на фиг.6 - разрез А-А на фиг. 1 и 2 для выполнения зубчатых венцов по параболам (случай 2): на фиг.7 и 8 - положения осей координат для шестерни и колеса, выполненных для случая 2; на фиг.9 - разрез А-А на фиг.1 и 2 для выполнения зубчатых венцов по полуэллипсам (случай 3); на фиг.10 и 11 - положения осей координат для шестерни и колеса, выполненных для случая 3; на фиг.12 - разpез А-А на фиг. 1 и 2 для выполнения зубчатых венцов по кривой (случай 4); на фиг.13 и 14 - положения осей координат для шестерни и колеса, выполненных для случая 4. In FIG. 1 shows a spur gear external gearing; figure 2 is the same, internal gearing; figure 3 is a section aa in figure 1 and 2 to perform the gear rims along an arc of a circle (case 1); figure 4 and 5 - the position of the coordinate axes for
Прямозубая цилиндрическая передача состоит из двух зацепляющихся зубчатых колес 1 и 2, внешнего (фиг.1) или внутреннего (фиг.2) зацепления. Колесо 1 - ведущее (шестерня), колесо 2 - ведомое. Точки 3 и 4 показывают положения граничных точек участка однопарного зацепления на линии зацепления; точки 5 и 6 - положения точек с коэффициентом перекрытия, равным единице, в торцовых плоскостях при зацеплении с аналогичными колесами. Spur gear consists of two
Зубчатые венцы ведущего и ведомого колес в осевом сечении, проходящем через оси зубчатых колес, выполнены по плавным плоским линиям, расположенным симметрично средним плоскостям венцов; для случая 1 (фиг.3) - зубчатые венцы в осевом сечении выполнены по дугам окружностей и определены по выражениям:
Yш= - для шестерни,
Yк= - для колеса.The gear rims of the driving and driven wheels in the axial section passing through the axis of the gears are made in smooth flat lines located symmetrically to the middle planes of the rims; for case 1 (figure 3) - gear rims in axial section are made along arcs of circles and are determined by the expressions:
Y W = - for gear
Y to = - for the wheel.
Последние выражения получены из уравнений окружностей, радиуса для шестерни и радиуса - для колеса;
Хш 2 +Уш 2 =Rш 2 - для шестерни,
Хк 2 + Ук 2 = Rк 2 - для колеса с использованием известной зависимости между длиной хорды, высотой дуги и радиусом окружности:
hмш(2Rш-hмш) = - для шестерни,
hмк(2Rк-hмк) = - для колеса.The last expressions are obtained from the equations of circles, radius for gear and radius for wheel;
X W 2 + W W 2 = R W 2 - for gears,
X to 2 + Y to 2 = R to 2 - for the wheel using the known relationship between the length of the chord, the height of the arc and the radius of the circle:
h msh (2R w -h msh ) = - for gear
h mk (2R to -h mk ) = - for the wheel.
При 2Rш >> hмш и 2Rk >> hмк имеем:
Rш= - для шестерни,
Rк= - для колеса.When 2R W >> h MSH and 2R k >> h MK we have:
R W = - for gear
R to = - for the wheel.
В случае, когда зубчатые венцы выполняются по параболам (случай 2), определены по выражениям:
Yш= - шестерни,
Yк= - колеса.In the case when the gear rims are performed according to parabolas (case 2), are determined by the expressions:
Y W = - gears
Y to = - wheels.
Последние выражения получены исходя из очертания зубчатых венцов по параболе имеющей, уравнения:
Уш =СшХш 2 - для шестерни,
Ук = СкХк 2 - для колеса.The last expressions are obtained on the basis of the shape of the gears on a parabola having the equation:
Y W = S W X W 2 - for gears,
At k = C to X to 2 - for the wheel.
В принятой системе координат (фиг.7 и 8) при
Xш= ; Yш= hмш; Cш= - для шестерни,
Xк= ; Yк= hмк; Cк= - для колеса.In the adopted coordinate system (Fig.7 and 8) when
X w = ; Y w = h msh ; C w = - for gear
X to = ; Y k = h μ ; C to = - for the wheel.
В принятой системе координат (фиг.7 и 8 ), диаметры dhш, dhk и величины модификаций hмш, hмк определяются по тем же формулам, что и для случая 1.In the adopted coordinate system ( Figs . 7 and 8), the diameters d hш , d hk and the magnitude of the modifications h msh , h μ are determined by the same formulas as for
В случае, когда зубчатые венцы выполняются по полуэллипсам (случай 3) и определены по выражениям:
Yш= hмш - для шестерни,
Yк= hмк - для колеса.In the case when the gear rims are performed according to semi-ellipses (case 3) and are determined by the expressions:
Y w = h msh - for gear
Y k = h mk - for the wheel.
Последние выражения получены, если в принятой системе координат (фиг.10 и 11) у полуэллипса принять:
hмш, hмк - величины малых полуосей полуэллипсов шестерни и колеса;
, - величины больших полуосей полуэллипсов шестерни и колеса.The last expressions are obtained if, in the adopted coordinate system (Figs. 10 and 11), at the semi-ellipse, we take:
h msh , h mk - the values of the small semiaxes of the semi- ellipses of the gear and wheel;
, - the magnitude of the semi-major axes of the semi-ellipses of the gear and wheel.
Величины модификаций hмш, hмк и диаметры окружностей dhш l, dhk ll, dhш ll, dhк ll определяются по тем же формулам, что и для случаев 1 и 2.The values of the modifications h msh , h mk and the diameters of the circles d hш l , d hk ll , d hш ll , d hк ll are determined by the same formulas as for
В этом случае, при выполнении зубчатых венцов по полуэллипсам, зубчатые венцы шестерен и колес требуют своего режущего инструмента (фасонной фрезы), или копира (при токарной обработке), и своего контрольного инструмента (скобы). Однако при применении этого вида модификации зубчатого венца сопряжение наружной поверхности зубчатых венцов с торцовыми плоскостями получается плавным, с что снижает вероятность забоин по сравнению с острым переходом, имеющими место в случаях 1 и 2. In this case, when performing gear rims in semi-ellipses, gear rims of gears and wheels require their own cutting tool (shaped cutter), or copier (during turning), and their control tool (staples). However, when applying this type of ring gear modification, the conjugation of the outer surface of the ring gears with the end planes is smooth, which reduces the likelihood of nicks compared to the acute transition occurring in
При выполнении зубчатых венцов по плоской кривой вида (случай 4);
Y = C( + )
в выбранной системе координат (фиг.13 и 14) имеем: при Х'=0, Y′= C при X″ = , Y″ = 2C= 1,4C
Y″ - Y′ = 0,4C, тогда C =
Окончательно:
Yш= + - для шестерни,
Yк= + - для колеса.When performing gear rims on a flat view curve (case 4);
Y = C ( + )
in the selected coordinate system (Fig.13 and 14) we have: for X '= 0, Y ′ = C at X ″ = , Y ″ = 2C = 1.4C
Y ″ - Y ′ = 0.4C then C =
Finally:
Y W = + - for gear
Y to = + - for the wheel.
Величины модификации hмш, hмк и диаметры окружностей dhш', dhk', dhш'' и dhk'' определяются по тем же формулам, что и для предыдущих случаев.Modification values h msh , h μ and circle diameters d hш ', d hk ', d hш '' and d hk '' are determined by the same formulas as in the previous cases.
При выполнении зубчатых венцов по кривой (случай 4), венцы шестерни и колеса требуют своего режущего инструмента (фасонной фрезы) или копира (при токарной обработке) и своего специального контрольного инструмента. Но при случае 4, также как и при случае 3, наружные поверхности зубчатых венцов с торцовыми плоскостями сопрягаются плавно, что снижает вероятность получения забоин. When performing gear rims in a curve (case 4), the gear and wheel rims require their own cutting tool (shaped cutter) or copier (during turning) and their special control tool. But in case 4, as well as in
Как видно из описания, каждый из случаев выполнения зубчатых венцов колес прямозубой цилиндрической передачи имеет как свои достоинства, так и недостатки. As can be seen from the description, each of the cases of making gear rims of spur gears has both its advantages and disadvantages.
Особенностью предложенных случаев является: у случая I - исполнение радиуса кривизны в осевом сечении зубчатого колеса в вершине зуба (в плоскости симметрии), равным R, у случая 2 - радиус кривизны в этой точке равен 2R, у случая 3 - радиус кривизны в этой точке равен 2R, у случая 4 - исполнение радиуса кривизны в этой точке стремиться к ∞ . A feature of the proposed cases is: in case I, the radius of curvature in the axial section of the gear at the top of the tooth (in the plane of symmetry) is equal to R, in
Исходя из этого, получаем рекомендуемые области применения предлагаемых случаев передач: случай 1 - для узких колес низкой и средней степени точности, т.к. для увеличения их прочности при изгибе важно снять концентрацию нагрузки у вершины зуба; случай 2 - для передач с широкими зубчатыми венцами колес низкой и средней точности; случай 3 - для передач с широкими зубчатыми венцами средней точности; случай 4 - для передач высокой точности, для которых концентрация нагрузки по длине зуба мала. Based on this, we obtain the recommended areas of application for the proposed gear cases: case 1 - for narrow wheels of low and medium accuracy, to increase their strength in bending, it is important to remove the concentration of the load at the top of the tooth; case 2 - for gears with wide toothed rims of wheels of low and medium accuracy; case 3 - for gears with wide toothed rims of medium accuracy; case 4 - for high precision gears for which the concentration of load along the length of the tooth is small.
Выполнение прямозубых цилиндрических передач по предлагаемым случаям обеспечивает снижение веса штампованных и литых заготовок для зубчатых колес, за счет наибольшего приближения форм зубчатых венцов к форме штампованных и литых заготовок, снижение веса самих зубчатых колес, увеличение долговечности инструмента для нарезания, за счет снижения объема снимаемой при зубофрезеровании (зубодолблении) стружки, увеличение плавности работы, за счет уменьшения диапазона изменения общей длины контактных линий зацепления и более быстрой приработки зубьев в области пересопряжений, увеличение надежности передач по изгибу зубьев, за счет уменьшения вредного влияния концентрации нагрузки по длине зуба при приложении ее в наиболее опасной зоны - вершине зуба, получить передачу, свободную от забоин наружных поверхностей. The implementation of spur gears on the proposed cases provides a reduction in the weight of stamped and cast billets for gears, due to the closest approximation of the shapes of the gear rims to the shape of stamped and cast billets, a decrease in the weight of the gears themselves, an increase in the durability of the cutting tool, due to a decrease in the volume of the tool removed when gear milling (gear grinding) of the chips, increasing smoothness of work, by reducing the range of changes in the total length of contact lines of engagement and faster Botko teeth in intermating increase transmission reliability of the bending of the teeth, by reducing the harmful effects of stress concentration along the length of the tooth by applying it in the most dangerous zone - the top of the tooth to receive the transfer, free of nicks external surfaces.
Claims (5)
Yш= - для шестерни/
Yк= - для колеса/
где Xш, Xк, Yш, Yк - координаты окружностей для венцов шестерни, и колеса в принятой системе координат;
Bwш, bwк - ширина зубчатых венцов шестерни и колеса на начальных цилиндрах;
hмш, hмк - величины модификаций головок шестерни и колеса.2. The transmission according to claim 1, characterized in that the gears are made along arcs of circles and are defined by the expressions
Y W = - for gear /
Y to = - for wheel /
where X W , X K , Y W , Y K - the coordinates of the circles for the gears, and the wheels in the adopted coordinate system;
B wш , b wк - the width of the gear rims of the gears and wheels on the initial cylinders;
h msh , h mk - the magnitude of the modifications of the heads of the gears and wheels.
Yш= · X
Yк= · X
где Xш, Xк, Yк - координаты парабол для венцов шестерни и колеса в принятой системе координат.3. The transmission according to claim 1, characterized in that the gears are made according to parabolas and are defined by the expressions
Y W = X
Y to = X
where X m, X a, Y k - coordinate parabolas for rims and wheel gear in the received frame.
Yш= hмш - для шестерни/
Yк = hмк - для колеса/
где Xш, Xк, Yш, Yк - координаты полуэллипсов для венцов шестерни и колеса в принятой системе координат.4. The transmission according to claim 1, characterized in that the gears are made according to semi-ellipses and are defined by the expressions
Y w = h msh - for gear /
Y k = h mk - for wheel /
where X W , X K , Y W , Y K are the coordinates of the semi-ellipses for the gear and wheel crowns in the adopted coordinate system.
Yш= + - для шестерни,
Yк= + - для колеса,
где Xш, Xк, Yш, Yе - координаты кривых для венцов шестерни и колеса в принятой системе координат.5. The transmission according to claim 1, characterized in that the gears are made according to curves and are defined by the expressions
Y W = + - for gear
Y to = + - for a wheel,
where X W , X K , Y W , Y e - the coordinates of the curves for the gears and wheels in the adopted coordinate system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5060370 RU2020325C1 (en) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | Spur cylindrical gearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5060370 RU2020325C1 (en) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | Spur cylindrical gearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020325C1 true RU2020325C1 (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=21612391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5060370 RU2020325C1 (en) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | Spur cylindrical gearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2020325C1 (en) |
-
1992
- 1992-08-25 RU SU5060370 patent/RU2020325C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 422894, кл. F 16H 1/04, 1972. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 352052, кл. F 16H 1/08, 1970. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 769149, кл. F 16H 1/08, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR840006514A (en) | Low Backlash High Torque Transmission System and Toothed Belt Used | |
JPH0621604B2 (en) | Toothed belt and power transmission device using the belt | |
CA2165571A1 (en) | Flexible meshing type gear device with a passing tooth profile | |
RU2020325C1 (en) | Spur cylindrical gearing | |
RU96107752A (en) | PAIRED ROTORS | |
GB2036921A (en) | Variable leverage gearing | |
JPH0672645B2 (en) | Power transmission chain and sprocket drive | |
SU510161A3 (en) | Involute gear front | |
SU929915A1 (en) | Gearing | |
Demar | A simple approach to isoperimetric problems in the plane | |
RU2191304C2 (en) | Spur gear train | |
SU962695A1 (en) | Toothed gearing | |
SU1744334A1 (en) | Gearing | |
SU875132A1 (en) | Before-and-after pole engagement toothed gearing | |
SU1174644A1 (en) | Cylindrical gearing | |
SU781450A1 (en) | Method of assembling conical toothed gearings | |
SU602726A1 (en) | Gearing | |
SU1173096A1 (en) | Wave gearing | |
SU1184994A1 (en) | Bevel gearing | |
SU1209955A1 (en) | Gear joint | |
WO2020203433A1 (en) | Differential gear mechanism and design method therefor | |
SU1060835A1 (en) | Gearing with parallel axises | |
SU684196A1 (en) | Keyless connection | |
RU2234627C1 (en) | Gear wheel | |
SU515903A1 (en) | Chevron gear wheel with Novikov engagement |