RU2128303C1 - Modified involute gear train - Google Patents

Modified involute gear train Download PDF

Info

Publication number
RU2128303C1
RU2128303C1 RU97120952A RU97120952A RU2128303C1 RU 2128303 C1 RU2128303 C1 RU 2128303C1 RU 97120952 A RU97120952 A RU 97120952A RU 97120952 A RU97120952 A RU 97120952A RU 2128303 C1 RU2128303 C1 RU 2128303C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
tooth
wheel
profile
sections
Prior art date
Application number
RU97120952A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Н. Корышев
Н.Н. Стрельников
В.А. Попов
Original Assignee
Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" filed Critical Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority to RU97120952A priority Critical patent/RU2128303C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2128303C1 publication Critical patent/RU2128303C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gear Transmission (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; reduction gears and transmissions for driving various machines and items of equipment. SUBSTANCE: gear (wheel) of modified involute gear train has curvilinear modification of profiles of tooth points in form of arc of circle. Modified sections of tooth points of gear (wheel) are engageable with respective sections of profile at tooth root of gear (wheel) in and section of gear train. Center of top circle of modified sections is made coincident pitch point. Radius ρt of top circle is determined from the following relationship: ρt= xk1/cosαt, where xk1 is abscissa of point K1 of intersection of circle ra2 of points of involute sections K1B of wheel teeth profile with top-line of action 1-1 and αt is profile angle. Engagement factor is no less than 1.1 for spur gear train and more than 1.0 for helical gear train. EFFECT: increased load-carrying capacity and enhanced kinematic accuracy of drive. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в редукторах и трансмиссиях для привода различных машин и оборудования, например, в главных редукторах прокатных станов и главных передачах рудо- и углеразмольных мельниц. The present invention relates to mechanical engineering and can be used in gearboxes and transmissions to drive various machines and equipment, for example, in main gearboxes of rolling mills and main gears of ore and coal grinding mills.

Широко известная эвольвентная передача (см. Я.И.Дикер. "Эвольвентное зацепление". - М., 1935 г.), обладающая следующими недостатками:
- вследствие неравномерного износа активных поверхностей зубьев (в полюсе зацепление чистое качение, поэтому здесь износ практически отсутствует, а у вершины и корня зуба -максимальное скольжение, поэтому здесь зубья существенно изнашиваются) имеют место пульсация передаточного числа, снижение кинематической точности передачи, возникают динамические нагрузки, что в конечном счете приводит передачу к выходу из строя по контактной или по изгибной прочности зубьев.
The well-known involute transmission (see J.I. Dicker. "Involute meshing." - M., 1935), which has the following disadvantages:
- due to uneven wear of the active surfaces of the teeth (the gearing is purely rolling, therefore there is practically no wear here, and the tooth tip and root have maximum slip, therefore the teeth wear out significantly here), gear ratio pulsation, reduction in kinematic transmission accuracy, dynamic loads occur , which ultimately leads to failure of the contact or bending strength of the teeth.

Также широко известна модифицированная эвольвентная передача, конструкция которой определена рекомендациями действующего ГОСТ 13755-81 "Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные". Modified involute gear is also widely known, the design of which is determined by the recommendations of the current GOST 13755-81 "Involute spur gears".

По рекомендациям ГОСТ 13755-81 модификации подвергается только головка зубьев шестерни и колеса, при линия модификации - прямая, а коэффициенты высоты и глубины модификации составляют соответственно 0,45 и 0,008 от модуля передачи. According to the recommendations of GOST 13755-81, only the head of the gear teeth and the wheel undergoes modification, when the line of modification is straight, and the coefficients of height and depth of modification are 0.45 and 0.008 from the transmission module, respectively.

Следовательно, модифицированные участки профилей зубьев выводятся из зацепления, являются несопряженными, а сопряженные участки профилей (эвольвентные) по высоте зуба составляют 1,1 модуля вместо двух модулей передачи, немодифицированной по ГОСТ 13755-81. Therefore, the modified sections of the tooth profiles are disengaged, are non-conjugate, and the conjugate sections of the profiles (involute) in terms of tooth height are 1.1 modules instead of two transmission modules, unmodified according to GOST 13755-81.

В связи с этим такая модифицированная зубчатая передача требует осторожную длительную приработку, так как из зацепления выведено 45% активной поверхности зубьев передачи. In this regard, such a modified gear transmission requires careful long running-in, since 45% of the active surface of the gear teeth is disengaged.

Однако, несмотря на этот недостаток, модификация зубьев даже таким примитивным путем является полезной, так как облегчает процесс перехода эвольвентной поверхности к более устойчивой форме и способствует более плавной работе передачи после необходимой осторожной и длительной приработки. However, despite this drawback, tooth modification even in such a primitive way is useful, as it facilitates the transition of the involute surface to a more stable form and contributes to a smoother transmission after the necessary careful and long running-in.

Известна также эвольвентная зубчатая передача с криволинейной модификацией профилей зубьев колес (а.с. 945524 F 16 H 1/06), которая отличается тем, что модифицированный участок (опять только на головках зубьев) профиля описан кривой радиусом (0,3 - 0,8) mn, при этом длина модифицированного участка профиля выбрана из условия
h = C•H,
где C - коэффициент, учитывающий среду и материал зубчатых колес;
H - средняя твердость колес передачи в единицах шкалы Виккерса.
Also known is an involute gear transmission with a curved modification of the profiles of the teeth of the wheels (AS 945524 F 16 H 1/06), which differs in that the modified section (again only on the heads of the teeth) of the profile is described by a curve with a radius (0.3 - 0, 8) m n , while the length of the modified section of the profile is selected from the condition
h = C • H,
where C is a coefficient taking into account the environment and material of gears;
H is the average hardness of the transmission wheels in units of the Vickers scale.

Передача по а.с. 945524 по технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близка к предлагаемой передаче, поэтому принята в качестве прототипа. Transmission by A.S. 945524 on the technical nature and the achieved effect is closest to the proposed transmission, therefore, adopted as a prototype.

Передача по а.с. 945524, прототип, обладает всеми теми же недостатками, что и эвольвентная передача, модифицированная по рекомендациям ГОСТ 13755-81:
- модифицированный участок головки зуба колеса выведен из зацепления с ножкой зуба шестерни, а модифицированный участок головки зуба шестерни выведен из зацепления с ножкой зуба колеса, следовательно, в зацеплении осталась только средняя часть зуба с эвольвентным профилем, поэтому нагрузочная способность передачи существенно снижена и передача требует осторожную и длительную приработку;
- кривая модификации назначена валюнтаристически, не является тем устойчивым профилем, который сохраняется после приработки передач. Более того, кривая модификации по а.с. 945524 не может иметь сопряженную поверхность на соответствующем участке зуба колеса (шестерни), так как не удовлетворяются требования основной теоремы зацепления, теоремы Виллиса (см. Ф.Л. Литвин. "Теория зубчатых передач". - М., 1960 г., стр. 18-20), по которой нормаль к каждой точке контакта должна проходить через одну и ту же точку - полюс зацепления;
- передача, модифицированная по а.с. 945524, имеет коэффициент торцового перекрытия 1-1,1, это означает, что нагрузка от шестерни к колесу передается одной парой зубьев, одним зубом шестерни и одним зубом колеса, поэтому нагрузочная способность такой передачи существенно ограничена.
Transmission by A.S. 945524, the prototype, has all the same disadvantages as the involute transmission, modified according to the recommendations of GOST 13755-81:
- the modified portion of the head of the gear tooth is disengaged from the tooth tooth leg, and the modified portion of the gear of the gear tooth head is disengaged from the gear tooth leg, therefore, only the middle part of the tooth with the involute profile remains engaged, therefore, the transmission load capacity is significantly reduced and transmission requires careful and long running-in;
- the modification curve is assigned valantaristically; it is not the stable profile that remains after running-in gears. Moreover, the modification curve for A.S. 945524 cannot have a mating surface on the corresponding tooth segment of the wheel (gear), since the requirements of the main gearing theorem, Willis theorem are not satisfied (see F.L. Litvin. “Theory of gears.” - M., 1960, p. . 18-20), along which the normal to each contact point must pass through the same point - the pole of engagement;
- gear modified by a.s. 945524, has a mechanical overlap coefficient of 1-1.1, which means that the load from the gear to the wheel is transmitted by one pair of teeth, one gear tooth and one tooth of the wheel, so the load capacity of such a transmission is significantly limited.

Из-за указанных недостатков прототип обладает низкими нагрузочной способностью и ресурсом плавной работы. Due to these shortcomings, the prototype has a low load capacity and a resource of smooth operation.

Целью и задачами предлагаемого изобретения являются повышение нагрузочной способности и ресурса кинематической точности (плавности работы) передачи. The purpose and objectives of the invention are to increase the load capacity and resource kinematic accuracy (smooth operation) of the transmission.

Техническим результатом, за счет которого решаются поставленная цель и задача, является обеспечение сопряженности модифицированных участков профилей зубьев сразу после ее изготовления, существенное повышение устойчивости исходной геометрии активных поверхностей зубьев и обеспечение двухпарного зацепления зубьев во всех относительных положениях шестерни и колеса. Этот технический результат достигается тем, что модифицированные участки профиля головок зубьев колеса (шестерни) выполнены сопряженными с соответствующими им участками профиля на ножке зубьев шестерни (колеса) в торцовом сечении передачи. При этом центр профильной окружности модифицированных участков совмещен с полюсом зацепления, а радиус окружности определяется по зависимости

Figure 00000004

где
Figure 00000005
абсцисса точки пересечения окружности вершин эвольвентных участков профилей зубьев колеса с линией зацепления;
αt - торцевой делительный угол профиля зуба колеса.The technical result, due to which the goal and task are solved, is to ensure the conjugation of the modified sections of the tooth profiles immediately after its manufacture, to significantly increase the stability of the initial geometry of the active surfaces of the teeth and to ensure two-pair gear engagement in all relative positions of the gear and wheel. This technical result is achieved in that the modified sections of the profile of the heads of the teeth of the wheel (gear) are made paired with the corresponding sections of the profile on the leg of the teeth of the gear (wheel) in the end section of the transmission. In this case, the center of the profile circle of the modified sections is aligned with the engagement pole, and the radius of the circle is determined by the dependence
Figure 00000004

Where
Figure 00000005
the abscissa of the point of intersection of the circumference of the vertices of the involute sections of the profiles of the teeth of the wheel with the line of engagement;
α t - end pitch angle of the tooth profile of the wheel.

При этом величина части коэффициента перекрытия, определяемая эвольвентным участком профилей, выполнена не менее 1,1 для прямозубой и более 1,0 для косозубой передач. Moreover, the magnitude of the part of the overlap coefficient, determined by the involute section of the profiles, is made not less than 1.1 for spur gears and more than 1.0 for helical gears.

Признаки, отличающие предложенную передачу от прототипа, являются новыми и существенными, так как придают ей новые качества:
1. Коэффициент торцового перекрытия предложенной передачи во всех фазах зацепления равен числу два вместо 1,1 (1,0) (см. ГОСТ 13755-81), следовательно, во всех фазах зацепления имеет место двухпарное зацепление, что положительно влияет на нагрузочную способность передачи.
The features that distinguish the proposed transfer from the prototype are new and significant, as they give it new qualities:
1. The mechanical overlap coefficient of the proposed gear in all phases of the gearing is equal to two instead of 1.1 (1.0) (see GOST 13755-81), therefore, in all phases of the gearing there is a two-pair gearing, which positively affects the load capacity of the gear .

2. Модифицированные участки профилей зубьев предложенной передачи являются сопряженными с линейным контактом, так как нормаль в любой точке контакта, являясь радиусом профильной дуги окружности, проходит через одну и ту же точку - полюс зацепления, а у прототипа модифицированные участки выведены из зацепления. 2. The modified sections of the tooth profiles of the proposed gear are conjugated with a linear contact, since the normal at any point of contact, being the radius of the profile arc of a circle, passes through the same point - the pole of engagement, and the prototype modified sections are disengaged.

3. Предложенная передача обладает повышенной устойчивостью исходной геометрии, так как на периферийных участках эвольвентного профиля, где происходит максимальный износ зубьев, скольжение заменено чистым качением, что естественно повышает ресурс плавной работы и КПД передачи. 3. The proposed transmission has increased stability of the initial geometry, since in the peripheral areas of the involute profile, where the maximum wear of the teeth occurs, the slip is replaced by clean rolling, which naturally increases the resource of smooth operation and transmission efficiency.

Предложенная передача поясняется чертежами: на фиг. 1 изображена схема зацепления зубьев шестерни и колеса в торцовом сечении передачи, а на фиг. 2 изображена расчетная схема для определения координат входной и выходной точек контакта эвольвентных участков профилей зубьев. The proposed transmission is illustrated by drawings: in FIG. 1 shows a gearing pattern for gear teeth and wheels in the transmission end section, and FIG. 2 shows a design diagram for determining the coordinates of the input and output contact points of involute sections of tooth profiles.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:
1 - шестерня;
2 - колесо;
ρt - радиус кривизны дуговых выпукло-вогнутых участков профиля зуба;
k1 В и KB' - эвольвентные участки профиля зуба;
АК1, BC и aK, B'C' дуговые участки профиля зуба;
r1, r2 - делительные радиусы шестерни и колеса;
αt - угол профиля зуба в торцовом сечении;
P - полюс зацепления;
l-l - линия зацепления;
C - радиальный зазор;
K1(K2) - входная (выходная) точка контакта эвольвентного участка профиля;
r э a1 и (r э a2 ) - радиус вершин эвольвентного участка профиля зуба шестерни (колеса);
aw - межосевое расстояние;
O1,O2 - оси вращения шестерни и колеса;

Figure 00000006
координаты точек K1 и K2;
Figure 00000007
радиусы точек K1 и K2;
YO2X - система координат.In FIG. 1 and 2, the following notation is accepted:
1 - gear;
2 - wheel;
ρ t is the radius of curvature of the arc convex-concave sections of the tooth profile;
k1 B and KB '- involute sections of the tooth profile;
AK1, BC and aK, B'C 'arc sections of the tooth profile;
r 1 , r 2 - dividing radii of the gear and wheel;
α t is the angle of the tooth profile in the end section;
P is the gearing pole;
ll - engagement line;
C is the radial clearance;
K 1 (K 2 ) - input (output) point of contact of the involute section of the profile;
r uh a1 and (r uh a2 ) - the radius of the vertices of the involute section of the profile of the tooth gear (wheel);
a w is the center distance;
O 1 , O 2 - the axis of rotation of the gears and wheels;
Figure 00000006
the coordinates of the points K 1 and K 2 ;
Figure 00000007
the radii of the points K 1 and K 2 ;
YO 2 X - coordinate system.

Предложенная передача содержит шестерню 1 (фиг. 1) и колесо 2 с криволинейной модификацией профилей головок зубьев и виде дуги окружности. The proposed transmission contains a gear 1 (Fig. 1) and a wheel 2 with a curved modification of the profiles of the tooth heads and the form of an arc of a circle.

Модифицированные участки AK1, aK профиля головок зубьев колеса 2 (b' c' шестерни 1) выполнены сопряженными с соответствующими им участками AK1, A'K' профиля на ножке зубьев шестерни 1 (B'C' колеса) в торцовом сечении передачи. The modified sections AK1, aK of the profile of the heads of the teeth of the wheel 2 (b 'c' of the gear 1) are made paired with the corresponding sections AK1, A'K 'of the profile on the leg of the teeth of the gears 1 (B'C' of the wheel) in the end section of the gear.

При этом центр P профильной окружности модифицированных участков AK1, aK, A'K', BC, B'C', b'c' совмещен с полюсом P зацепления. Moreover, the center P of the profile circle of the modified sections AK1, aK, A'K ', BC, B'C', b'c 'is aligned with the gearing pole P.

Радиус ρt профильной окружности определяется по зависимости

Figure 00000008

где
Figure 00000009
абсцисса точки K1 пересечения окружности вершин эвольвентных участков K1B профилей зубьев колеса 2 с линией l-l;
αt - торцевой делительный угол профиля зуба.The radius ρ t of the profile circle is determined by the dependence
Figure 00000008

Where
Figure 00000009
the abscissa of the point K 1 of the intersection of the circumference of the vertices of the involute sections K1B of the tooth profiles of the wheel 2 with the line ll;
α t - end dividing angle of the tooth profile.

При этом величина части коэффициента торцового перекрытия, определяемая эвольвентными участками K1B и K1d профилей выполнена не менее 1,1 для прямозубой и более 1,0 для косозубой передач. Moreover, the magnitude of the part of the mechanical overlap coefficient determined by the involute sections K1B and K1d of the profiles is made not less than 1.1 for spur gears and more than 1.0 for helical gears.

Пример конкретного выполнения предложенной передачи для главного редуктора 5-й клети стана 2000 Новолипецкого металлургического комбината взамен базовой эвольвентной передачи. An example of a specific implementation of the proposed transmission for the main gearbox of the 5th mill stand 2000 of the Novolipetsk Metallurgical Plant instead of the basic involute transmission.

Исходные данные:
m = 30 мм - модуль нормальный;
Z1 = 38, Z2 = 112 - числа зубьев шестерни и колеса;
a = 2600 мм - межосевое расстояние;
α = 20o - угол профиля;
X1=X2=0 - коэффициент смещения исходного контура;
β = 30o 04' 24'' = 30,073348o - угол наклона зубьев.
Initial data:
m = 30 mm - the module is normal;
Z 1 = 38, Z 2 = 112 - the number of gear teeth and wheels;
a = 2600 mm - center distance;
α = 20 o is the angle of the profile;
X 1 = X 2 = 0 is the displacement coefficient of the original circuit;
β = 30 o 04 '24''= 30.073348 o - the angle of inclination of the teeth.

Определяем геометрические параметры модифицированной эвольвентной зубчатой передачи. We determine the geometric parameters of the modified involute gear transmission.

Делительные диаметры шестерни и колеса

Figure 00000010

Figure 00000011

Угол зацепления в торцовом сечении передачи
Figure 00000012

Основные диаметры шестерни и колеса
Figure 00000013

Figure 00000014

Принимаем высоту модифицированного участка профиля на головке зуба колеса (шестерни), равной h' = 5 мм, поэтому высота эвольвентного участка профиля на головке зуба составит
h э a = m-h′ = 25 мм.Gear pitch and wheel pitch diameters
Figure 00000010

Figure 00000011

Gearing angle at the transmission end section
Figure 00000012

Main gear and wheel diameters
Figure 00000013

Figure 00000014

We take the height of the modified section of the profile on the head of the tooth of the wheel (gear) equal to h '= 5 mm, so the height of the involute section of the profile on the head of the tooth will be
h uh a = mh ′ = 25 mm.

Определяем коэффициент торцового перекрытия оставшейся эвольвентной активной поверхности зубьев передачи

Figure 00000015

где
Figure 00000016

d э a1 = d1+2h э a = 1367,333;
αa1 = 27,366954o,
Figure 00000017

d э a2 = d2+2h э a = 3932,666;
αa2 = 24,485126o..Determine the coefficient of mechanical overlap of the remaining involute active surface of the gear teeth
Figure 00000015

Where
Figure 00000016

d uh a1 = d 1 + 2h uh a = 1367.333;
α a1 = 27.366954 o ,
Figure 00000017

d uh a2 = d 2 + 2h uh a = 3932.666;
α a2 = 24.485126 o ..

Считаем ξα достаточным, так как для косогубых зубчатых колес он должен быть в соответствии с ГОСТ 16532-70 не менее единицы.We consider ξ α sufficient, since for oblique gears it must be at least one in accordance with GOST 16532-70.

Для дальнейших расчетов необходимо знать координаты начала и конца рабочего участка линии зацепления не модифицированных, эвольвентных участков активных поверхностей зубьев передачи. For further calculations, it is necessary to know the coordinates of the beginning and end of the working section of the engagement line of unmodified, involute sections of the active surfaces of the gear teeth.

В связи с этим определяем координаты точки K1 (фиг. 2) - начала зацепления. In this regard, we determine the coordinates of the point K1 (Fig. 2) - the beginning of the engagement.

Для этого решаем совместно уравнение окружности r э a2 = 1966,333 и уравнение прямой l-l

Figure 00000018

В результате решения этих уравнений имеем
Figure 00000019
.To do this, we solve the equation of the circle r uh a2 = 1966.333 and the equation of the line ll
Figure 00000018

As a result of solving these equations, we have
Figure 00000019
.

Определяем координаты точки K2 (фиг. 2) - конца зацепления. We determine the coordinates of the point K2 (Fig. 2) - the end of the meshing.

Для этого решаем совместно уравнение окружности r э a1 = 683,6665 и уравнение прямой l-l

Figure 00000020

В результате решения этих уравнений имеем
Figure 00000021
.To do this, we solve the equation of the circle r uh a1 = 683.6665 and the equation of the line ll
Figure 00000020

As a result of solving these equations, we have
Figure 00000021
.

Для проверки правильности выполненных расчетов определяем коэффициент торцового перекрытия как длину рабочего участка линии зацепления, деленную на основной шаг. To verify the correctness of the calculations, we determine the coefficient of mechanical overlap as the length of the working section of the engagement line divided by the main step.

Расстояние между K1 и K2 составляет

Figure 00000022
.The distance between K 1 and K 2 is
Figure 00000022
.

Основной шаг составляет

Figure 00000023
.The main step is
Figure 00000023
.

Коэффициент торцового перекрытия составляет

Figure 00000024
.The coefficient of mechanical overlap is
Figure 00000024
.

Следовательно, ξα, определенные разными путями, совпали, поэтому расчеты правильные.Therefore, ξ α defined in different ways coincided, therefore, the calculations are correct.

Определяем высоту активного эвольвентного участка профиля на ножке зуба шестерни. We determine the height of the active involute section of the profile on the tooth tooth leg.

Для этого определяем сначала

Figure 00000025
(фиг. 2)
Figure 00000026
.To do this, we determine first
Figure 00000025
(Fig. 2)
Figure 00000026
.

Высота активного эвольвентного участка профиля на ножке зуба шестерни составляет

Figure 00000027
.The height of the active involute section of the profile on the tooth tooth leg is
Figure 00000027
.

Также определяем высоту активного участка профиля на ножке зуба колеса

Figure 00000028

Figure 00000029
.We also determine the height of the active section of the profile on the leg of the tooth of the wheel
Figure 00000028

Figure 00000029
.

Определяем радиус кривизны модифицированного участка профиля для точки K1, на входе в зацепление

Figure 00000030
.Determine the radius of curvature of the modified section of the profile for the point K 1 at the entrance to the mesh
Figure 00000030
.

В связи с тем, что входной участок K1P линии l-l и выходной участок PK2 не равны между собой, так как передаточное число редко бывает равно единице, определяем

Figure 00000031
радиус кривизны модифицированного участка профиля для точки K2
Figure 00000032
.Due to the fact that the input section K1P of the line ll and the output section PK2 are not equal to each other, since the gear ratio is rarely equal to unity, we define
Figure 00000031
radius of curvature of the modified section of the profile for point K2
Figure 00000032
.

По технологическим соображениям целесообразно использовать только одно значение ρt, а именно

Figure 00000033
.For technological reasons, it is advisable to use only one value of ρ t , namely
Figure 00000033
.

Что же касается модифицированного участка на выходе из зацепления, то увеличение

Figure 00000034
приведет к тому, что контактная линия в виде дуги окружности с радиусом
Figure 00000035
впереди идущей пары зубьев сместилась параллельно оси зубчатого колеса и будет одновременно с такой же контактной линией сзади идущей пары зубьев перемещаться с постоянной равномерной скоростью параллельно осям передачи от входного к выходному торцу передачи.As for the modified portion at the exit from the engagement, the increase
Figure 00000034
will lead to the contact line in the form of an arc of a circle with a radius
Figure 00000035
in front of a walking pair of teeth it has shifted parallel to the axis of the gear and will simultaneously with the same contact line behind a walking pair of teeth move at a constant uniform speed parallel to the transmission axes from the input to the output end of the transmission.

Определим величину смещения контактной линии на выходном модифицированном участке профиля зуба по отношению к контактной линии на входном участке зуба

Figure 00000036

где
Figure 00000037

В стандартной, в том числе и в базовой передачах, активная поверхность зуба распространяется не на всю его высоту.Determine the magnitude of the displacement of the contact line at the output modified section of the tooth profile with respect to the contact line at the input section of the tooth
Figure 00000036

Where
Figure 00000037

In standard, including basic gears, the active surface of the tooth does not extend to its entire height.

У корня зуба есть участок профиля, который не является активным, то есть не принимает участие в передаче нагрузки от шестерни колесу, так как входная K1 и выходная K2 точки линии зацепления расположены не на межосевом перпендикуляре, а на некотором удалении от него в одну и другую стороны.The tooth root has a section of the profile that is not active, that is, it does not participate in the transfer of load from the gear to the wheel, since the input K 1 and output K 2 points of the engagement line are located not at the center axis, but at some distance from it at one and the other side.

Этот участок профиля представляет собой "мертвую" зону, которая в предлагаемом модифицированном зацеплении превращена в активный участок профиля зуба. This section of the profile is a "dead" zone, which in the proposed modified engagement is turned into an active section of the tooth profile.

Для определения высоты "мертвой" зоны в стандартной, базовой передаче сначала определим высоту активного участка профиля ножки зуба в базовой передаче (прототипе). To determine the height of the "dead" zone in a standard, base gear, we first determine the height of the active section of the tooth leg profile in the base gear (prototype).

Для этого решаем совместно уравнение окружности ra1 = 688,666 и уравнение прямой l-l

Figure 00000038

Координаты точки k б 2 базовой передачи составляют
Figure 00000039
.For this, we solve together the equation of the circle r a1 = 688.666 and the equation of the line ll
Figure 00000038

K point coordinates b 2 base gear make up
Figure 00000039
.

Определяем

Figure 00000040
для базовой передачи
Figure 00000041
.Determine
Figure 00000040
for basic gear
Figure 00000041
.

Высота эвольвентного участка профиля на ножке зуба колеса базовой передачи составляет

Figure 00000042

Следовательно, в базовой передаче высота "мертвой" зоны профиля зуба колеса составляет
Figure 00000043
.The height of the involute section of the profile on the tooth leg of the wheel of the base gear is
Figure 00000042

Therefore, in the base gear, the height of the "dead" zone of the profile of the tooth of the wheel is
Figure 00000043
.

Определяем диаметры вершин зубьев шестерни и колеса модифицированной передачи
da1 = d1 + 2m + 2•5 = 1387,333;
da2 = d2 + 2m + 2•5 = 3952,666.
Determine the diameters of the tops of the gear teeth and wheels of the modified gear
d a1 = d 1 + 2m + 2 • 5 = 1387.333;
d a2 = d 2 + 2m + 2 • 5 = 3952.666.

В данном конкретном примере выполнения предложенной передачи диаметр вершин зубьев увеличен в сравнении со стандартной передачей на 10 мм, хотя высотные размеры зубьев могут быть приняты стандартными, как у прототипа. In this specific example of the proposed transmission, the diameter of the tips of the teeth is increased in comparison with the standard gear by 10 mm, although the height dimensions of the teeth can be accepted as standard, as in the prototype.

Выполнить увеличение высоты зубьев в данном конкретном случае представляется возможным, так как здесь мы имеем дело с передачей большого модуля - 30 мм. To increase the height of the teeth in this particular case seems possible, since here we are dealing with the transfer of a large module - 30 mm.

Итак, суммарная высота выпукло-вогнутых участков на одном зубе равна 20 мм: 10 мм у головки и 10 мм у ножки зуба. So, the total height of the convex-concave sections on one tooth is 20 mm: 10 mm at the head and 10 mm at the tooth leg.

Высота активного эвольвентного участка профиля на головках зубьев составляет 25 мм, а на ножках зубьев
у шестерни

Figure 00000044

у колеса
Figure 00000045

Определяем диаметры впадин зубьев шестерни и колеса модифицированной передачи
Figure 00000046
d1 - (2m+2•5+2•5) = 1237,333;
Figure 00000047
d2 - (2m+2•5+2•5) = 3802,666.The height of the active involute section of the profile on the tooth heads is 25 mm, and on the tooth legs
gear
Figure 00000044

at the wheel
Figure 00000045

Determine the diameters of the cavities of the gear teeth and wheels of the modified gear
Figure 00000046
d 1 - (2m + 2 • 5 + 2 • 5) = 1237.333;
Figure 00000047
d 2 - (2m + 2 • 5 + 2 • 5) = 3802.666.

Величина радиального зазора принята равной 5 мм. The radial clearance value is taken equal to 5 mm.

Высота зуба модифицированной передачи составляет

Figure 00000048
.The tooth height of the modified gear is
Figure 00000048
.

Изготовление предложенной передачи выполняют следующим образом: заготовку шестерни (колеса) устанавливают на столе зубофрезерного станка; по широкоизвестной технологии настраивают кинематику станка для нарезания зубьев шестерни (колеса) с параметрами, указанными в примере конкретного выполнения предложенной передачи. The manufacture of the proposed transmission is performed as follows: a gear blank (wheels) is mounted on the table of a hobbing machine; the well-known technology sets up the kinematics of the machine for cutting gear teeth (wheels) with the parameters specified in the example of a specific implementation of the proposed transmission.

На суппорте станка устанавливают червячную фрезу с исходным контуром, соответствующим торцовому сечению предложенной передачи, и методом обкатки нарезают зубья шестерни (колеса). A worm cutter with an initial contour corresponding to the end section of the proposed transmission is installed on the machine support, and gear teeth (wheels) are cut by the rolling method.

В процессе работы предложенная передача имеет контакт на выпукло-вогнутых участках в виде дуги окружности на ножке шестерни и головке зуба колеса одной пары зубьев и у головки шестерни и ножке зуба колеса второй пары зубьев, при этом на эвольвентных участках активных поверхностей зубьев имеет место также линейный контакт. In the process of operation, the proposed transmission has contact on convex-concave sections in the form of an arc of a circle on the gear leg and the tooth head of the wheel of one pair of teeth and at the gear head and the tooth leg of the wheel of the second pair of teeth, while on the involute sections of the active surfaces of the teeth there is also a linear contact.

Доказательством того, что выпукло-вогнутые участки контактируют по линии, представляющей собой дугу окружности, является то, что любая нормаль, проведенная к этой дуге, проходит через полюс зацепления, так как началом радиуса ρt является полюс P зацепления согласно предлагаемому изобретению, то есть удовлетворяется теорема Виллиса, которая является основной теоремой зацепления.The proof that the convex-concave sections are in contact along a line representing an arc of a circle is that any normal drawn to this arc passes through the mesh pole, since the origin of the radius ρ t is the mesh pole P according to the invention, i.e. Willis's theorem, which is the main linking theorem, is satisfied.

При вращении шестерни и колеса дуговые контактные линии с постоянной скоростью перемещаются без скольжения от одного торца передачи к другому. When the gears and wheels rotate, the arc contact lines move at a constant speed without sliding from one end of the transmission to the other.

В то же самое время контактная линия эвольвентных участков профилей непрерывно перемещается от точки K1 до точки K2 (фиг. 2). At the same time, the contact line of the involute sections of the profiles continuously moves from point K1 to point K2 (Fig. 2).

Следовательно, в предложенной передаче одновременно в зацеплении находятся как минимум две пары зубьев за счет дополнительных выпукло-вогнутых участков, а в некоторых фазах зацепления и три пары зубьев одновременно находятся в зацеплении, так как эвольвентные участки профилей зубьев согласно предлагаемому изобретению имеют коэффициент перекрытия больше единицы. Therefore, in the proposed transmission, at least two pairs of teeth are simultaneously engaged due to additional convex-concave sections, and in some phases of engagement, three pairs of teeth are also engaged, since the involute sections of the tooth profiles according to the invention have an overlap coefficient of more than unity .

Благодаря этому, а также благодаря тому, что толщина зуба у его корня в предложенной передаче больше, чем у известных передач, изгибная прочность зубьев предложенной передачи существенно больше изгибной прочности зубьев прототипа. Due to this, and also due to the fact that the thickness of the tooth at its root in the proposed gear is greater than that of the known gears, the flexural strength of the teeth of the proposed gear is significantly greater than the flexural strength of the teeth of the prototype.

Это объясняется тем, что момент сопротивления изгибающей нагрузке увеличивается пропорционально увеличению толщины зуба во второй степени (для случая выполнения предложенной передачи с увеличенной высотой зубьев), а изгибающий момент увеличивается пропорционально увеличению высоты зуба в первой степени. В результате напряжения от изгиба зубьев предложенной передачи существенно снижены. This is because the moment of resistance to bending load increases in proportion to the increase in tooth thickness in the second degree (for the case of the proposed transmission with an increased tooth height), and the bending moment increases in proportion to the increase in tooth height in the first degree. As a result, the stresses from the bending of the teeth of the proposed transmission are significantly reduced.

Благодаря тому, что выпукло-вогнутые участки взаимодействуют между собой при чистом качении, без скольжения, обеспечивается повышенная устойчивость исходной геометрии активных поверхностей зубьев предложенной передачи, так как коэффициент трения при качении на порядок меньше, чем при скольжении. Due to the fact that the convex-concave sections interact with each other during clean rolling, without sliding, increased stability of the initial geometry of the active surfaces of the teeth of the proposed transmission is ensured, since the friction coefficient during rolling is an order of magnitude smaller than when sliding.

Поэтому ресурс кинематической точности, плавности работы передачи существенно повышен. Therefore, the resource of kinematic accuracy, smoothness of the transmission is significantly increased.

У предложенной передачи практически нет источника внутренней динамики, приобретаемой известными конструкциями передачи в процессе их эксплуатации за счет неравномерного износа активных поверхностей зубьев. The proposed transmission has practically no source of internal dynamics acquired by the known transmission structures during their operation due to uneven wear of the active surfaces of the teeth.

Распространение дуговых участков на участки с максимальным скольжением эвольвентного участка как со стороны головки, так и со стороны ножки зуба снижает потери мощности на трение, так как скольжение заменяется чистым качением, поэтому предложенная передача имеет более высокий КПД. The extension of the arc sections to the sections with the maximum gliding of the involute section both from the head side and from the tooth leg side reduces friction power losses, since the slip is replaced by pure rolling, therefore, the proposed transmission has a higher efficiency.

Таким образом, поставленная цель достигнута благодаря тому, что предложенная конструкция зубчатой передачи обеспечивает сопряженность модифицированных участков профилей зубьев, повышение устойчивости исходной геометрии активных поверхностей зубьев и обеспечивает, как минимум, одновременное двухпарное зацепление зубьев шестерни и колеса во всех фазах зацепления зубьев шестерни и колеса. Thus, the goal has been achieved due to the fact that the proposed design of the gear transmission ensures the conjugation of modified sections of tooth profiles, increasing the stability of the initial geometry of the active surfaces of the teeth and provides at least simultaneous two-pair gearing of the gear teeth and wheels in all phases of gearing of gear teeth and wheels.

Ожидаемый экономический эффект от использования зубчатой передачи складывается из эффекта от повышения нагрузочной способности, повышения ресурса кинематической точности (плавности работы передачи) и повышения КПД передачи. The expected economic effect of the use of gear transmission consists of the effect of increasing the load capacity, increasing the kinematic accuracy resource (smooth operation of the transmission) and increasing the transmission efficiency.

Claims (1)

Модифицированная эвольвентная зубчатая передача, содержащая шестерню и колесо с криволинейной модификацией профилей головок зубьев в виде дуги окружности, отличающаяся тем, что модифицированные участки профиля головок зубьев колеса (шестерни) выполнены сопряженными с соответствующими им участками профиля на ножке зубьев шестерни (колеса) в торцевом сечении передачи, при этом центр дуги окружности модифицированных участков совмещен с полюсом зацепления, а радиус профильной окружности определяется по зависимости
Figure 00000049

где
Figure 00000050
абсцисса точки пересечения окружности вершин эвольвентных участков профилей зубьев колеса с линией зацепления;
αt - торцевой делительный угол профиля зуба,
при этом величина части коэффициента торцевого перекрытия, определяемая эвольвентными участками профилей, выполнена не менее 1,1 для прямозубой и более 1,0 для косозубой передач.
A modified involute gear transmission containing a gear and a wheel with a curved modification of the tooth head profiles in the form of an arc of a circle, characterized in that the modified sections of the profile of the heads of the teeth of the wheel (gear) are made conjugate with the corresponding sections of the profile on the tooth tooth gear (wheel) in the end section transmission, while the center of the circular arc of the modified sections is aligned with the gearing pole, and the radius of the profile circle is determined by the dependence
Figure 00000049

Where
Figure 00000050
the abscissa of the point of intersection of the circumference of the vertices of the involute sections of the profiles of the teeth of the wheel with the line of engagement;
α t - end dividing angle of the tooth profile,
the magnitude of the part of the coefficient of frontal overlap, determined by the involute sections of the profiles, is made not less than 1.1 for spur gears and more than 1.0 for helical gears.
RU97120952A 1997-12-16 1997-12-16 Modified involute gear train RU2128303C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97120952A RU2128303C1 (en) 1997-12-16 1997-12-16 Modified involute gear train

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97120952A RU2128303C1 (en) 1997-12-16 1997-12-16 Modified involute gear train

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2128303C1 true RU2128303C1 (en) 1999-03-27

Family

ID=20200112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97120952A RU2128303C1 (en) 1997-12-16 1997-12-16 Modified involute gear train

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2128303C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103821905A (en) * 2014-03-11 2014-05-28 华中科技大学 Involute gear tooth profile modification method, modified tooth profile and application of method
CN106015516A (en) * 2016-05-24 2016-10-12 北京航空航天大学 Inside engaged gear tooth form design method based on B-spline engaging line

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
/ *
ГОСТ 13755-81. Передачи зубчатые циклические, эвольвентные. Сухоруков Ю.Н. Модификация эвольвентных, циклических зубчатых колес. - Киев: ТЭХНИКА, 1992, с.66-71. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103821905A (en) * 2014-03-11 2014-05-28 华中科技大学 Involute gear tooth profile modification method, modified tooth profile and application of method
CN106015516A (en) * 2016-05-24 2016-10-12 北京航空航天大学 Inside engaged gear tooth form design method based on B-spline engaging line
CN106015516B (en) * 2016-05-24 2018-06-12 北京航空航天大学 A kind of inside engaged gear tooth Shape Design method based on B-spline path of contact

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2635019C (en) A kind of gear pair for power transmission in speed increaser or reducer and its forming method
US5271289A (en) Non-involute gear
US4051745A (en) Multiple-contact type w-n gear
EP0286760B1 (en) Cycloidal equidistant curved gear transmission mechanism and its device
Komori et al. A new gears profile having zero relative curvature at many contact points (LogiX tooth profile)
US6837123B2 (en) Non-involute gears with conformal contact
EP0029237B1 (en) Improved low noise gearing
US5341699A (en) Zero dynamic increment gearing
JP4429390B2 (en) Gear system
JPS62151649A (en) Face gear gearing
KR20180097630A (en) A conjugate gear having continuous tooth flank contacts
EP0016180B1 (en) High-torque low-noise gearing
RU2128303C1 (en) Modified involute gear train
Chen et al. Computerized design, simulation of meshing and stress analysis of pure rolling internal helical gear drives with combined tooth profiles
CN113446377B (en) Conjugate cycloid tooth profile harmonic speed reducer
US3918314A (en) Bevel gear drive with circle-arc teeth
RU2160403C1 (en) Spur gearing
SU1060839A1 (en) Gearing
RU2116532C1 (en) Spiral gear transmission
CN2298371Y (en) Convex-concave, convex-plane tooth face meshed gear pair
EP2126408B1 (en) Parabolic type cylindrical worm gear pair
Ivanov et al. Strength of the hypoid gear
CN1257974A (en) Side gap adjustable, plane enveloped torus worm drive
SU1509570A1 (en) Cylindrical gearing
SU911069A1 (en) Toothed gearing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101217