RU2179273C2

RU2179273C2 - Play-free gear train

Info

Publication number: RU2179273C2
Application number: RU99111717A
Authority: RU
Inventors: П.И. Богатырев; М.М. Герцеков
Original assignee: Богатырев Павел Иванович; Герцеков Михаил Михайлович
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2002-02-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: working tooth profiles of driven gear wheel movable in axial direction are located at an angle α to geometric axis of said wheel, with angle α value shall not exceed value of angle of friction. Axes of driving and driven shafts are located in the same plane at an angle β. EFFECT: provision of play-free transmission of motion from driving member of gear train to driven members. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения. The invention relates to the field of engineering and instrumentation.

Известно техническое решение, содержащее ведущее зубчатое цилиндрическое колесо, установленное жестко на ведущем валу, с возможностью их совместного вращения и взаимодействия с сопряженным ведомым зубчатым колесом, установленным жестко на промежуточном валу, с возможностью совместного с ним вращения и осевого перемещения относительно ведущего зубчатого колеса. A technical solution is known, comprising a spur gear, mounted rigidly on the drive shaft, with the possibility of their joint rotation and interaction with an associated driven gear mounted rigidly on the intermediate shaft, with the possibility of joint rotation and axial movement relative to the spur gear.

На этом же промежуточном валу установлены жестко еще два зубчатых косозубых колеса, при этом наклон зубьев у них направлен в разные стороны, а сам вал подпружинен в осевом направлении в одну сторону. Two more helical gears are rigidly mounted on the same intermediate shaft, while the inclination of the teeth is directed in different directions, and the shaft itself is axially spring-loaded in one direction.

Каждое косозубое колесо взаимодействует с сопряженным с ним другим косозубым колесом, жестко установленным на отдельном, своем промежуточном валу, с возможностью их совместного вращения. Each helical wheel interacts with another helical gear coupled with it, rigidly mounted on its own intermediate shaft, with the possibility of their joint rotation.

На этих отдельных, промежуточных (втором и третьем) валах вместе с косозубыми зубчатыми колесами, установлены также по одному цилиндрическому прямозубому зубчатому колесу, взаимодействующих с сопряженными с ними цилиндрическими прямозубыми зубчатыми колесами, установленными жестко на основном ведомом валу зубчатой передачи (cм. А.И. Бобров, Ю.Г. Печченок. Автоматизированные фрезерные станки для объемной обработки. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979 г.). On these separate, intermediate (second and third) shafts, together with helical gears, there are also one cylindrical spur gears interacting with the spur gears mating with them mounted rigidly on the main driven gear shaft (see A.I. Bobrov, Yu.G. Pechchenok, Automated Milling Machines for Volumetric Processing, L .: Engineering, Leningrad Branch, 1979).

Однако это техническое устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что оно сложно в изготовлении, резко повышает стоимость изделия, увеличивает вес и размеры машины или станка. However, this technical device has a significant drawback, namely that it is difficult to manufacture, dramatically increases the cost of the product, increases the weight and size of the machine or machine.

По этой причине это известное устройство не получило широкого применения. Наиболее близким по своей сущности является известное техническое устройство, содержащее ведущее коническое зубчатое колесо, установленное жестко на ведущем валу, с возможностью их вращения относительно геометрической оси и взаимодействия с сопряженным ведомым коническим зубчатым колесом, установленным на ведомом валу, расположенным под углом 90^o относительно ведущего вала, с возможностью их вращения и осевого перемещения ведомого зубчатого колеса, подпружиненного к ведущему зубчатому колесу (см. US 4742725, 10.05.1988).For this reason, this known device is not widely used. The closest in essence is the known technical device containing a leading bevel gear mounted rigidly on the drive shaft, with the possibility of rotation relative to the geometric axis and interacting with the mating driven bevel gear mounted on the driven shaft, located at an angle of 90 ^o relative to the leading shaft, with the possibility of their rotation and axial movement of the driven gear, spring-loaded to the leading gear (see US 4742725, 05/10/1988).

Однако и это известное устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что рабочие профили зубьев подпружиненного и подвижного в осевом направлении колеса расположены под углом 45^o относительно геометрической оси, а следовательно, это зубчатое колесо каждый раз будет перемещаться в осевом направлении при изменении направления вращения, под действием передаваемых усилий, которые изменяются по своей величине от нулевой до максимальной.However, this known device also has significant drawbacks in that the working profiles of the teeth of the spring-loaded and axially movable wheels are located at an angle of 45 ^o relative to the geometric axis, and therefore, this gear will each time move in the axial direction when the direction of rotation changes , under the action of transmitted forces, which vary in magnitude from zero to maximum.

При этом подпружиненное колесо не выбирает имеющихся зазоров, образующихся в результате износа рабочих поверхностей, а наоборот, способствует возрастанию величины зазора, а следовательно, - изменению передаточного отношения (передаточного числа) передачи, отставанию углового поворота ведомого зубчатого колеса от поворота ведущего зубчатого колеса, к снижению технологической точности станка или прибора с автоматической системой управления. At the same time, the spring-loaded wheel does not select the available gaps resulting from wear of the working surfaces, but rather contributes to an increase in the gap, and therefore to a change in the gear ratio (gear ratio) of the transmission, the angle of rotation of the driven gear from the rotation of the drive gear, to reduce technological accuracy of a machine or device with an automatic control system.

Угловой поворот ведущего зубчатого колеса в момент изменения направления вращения не учитывается системой автоматического управления на величину имеющегося зазора. The angular rotation of the drive gear at the moment of changing the direction of rotation is not taken into account by the automatic control system by the amount of the existing gap.

По этим причинам и данное известное техническое устройство не нашло применения в машиностроении. For these reasons, this well-known technical device has not found application in mechanical engineering.

Технической задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является разработка конструкции зубчатой беззазорной передачи, обеспечивающей автоматическую выборку зазоров, надежную и точную передачу вращательного движения, а также неизменность передаточного числа при реверсивном вращении. The technical problem to which the proposed invention is directed is the development of a design of a gearless backlash gear that provides automatic selection of gaps, reliable and accurate transmission of rotational motion, as well as the invariability of the gear ratio during reverse rotation.

Поставленная цель достигается за счет того, что рабочие профили зубьев подвижного в осевом направлении зубчатого колеса расположены под углом к геометрической оси этого колеса, при этом величина угла не должна превышать величины угла трения. This goal is achieved due to the fact that the working profiles of the teeth of the axially movable gear wheel are located at an angle to the geometric axis of this wheel, while the angle should not exceed the value of the angle of friction.

Оси ведущего и ведомого валов расположены в одной плоскости, под углом, обеспечивающим нормальное зубчатое зацепление. The axes of the drive and driven shafts are located in the same plane, at an angle that provides normal gearing.

Только в этом случае подвижное в осевом направлении зубчатое колесо будет всегда находиться в плотном контакте с сопряженным зубчатым колесом и не сможет от него переместиться в осевом направлении при любой величине передаваемых усилий согласно закону механики об угле трения (см. Краткий политехнический словарь. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956 г., с. 982, "Угол трения"). Only in this case, the axially movable gear will always be in tight contact with the mating gear and will not be able to move axially from it for any magnitude of the transmitted forces according to the law of mechanics on the angle of friction (see. Brief Polytechnic Dictionary. M .: State Publishing House of Technical and Theoretical Literature, 1956, p. 982, "Angle of Friction").

Совокупность существенных отличительных признаков заключается в том, что:
подвижное в осевом направлении зубчатое колесо выполнено таким образом, что рабочие профили его зубьев расположены относительно оси вращения под углом, величина которого не должна превышать величины угла трения для материала, из которого изготовлены сопряженные зубчатые колеса;
ведущий и ведомый валы расположены в одной плоскости, под углом, обеспечивающим нормальное зацепление сопряженных зубчатых колес для заданного передаточного отношения.The set of essential distinguishing features is that:
axially movable gear wheel is made in such a way that the working profiles of its teeth are located relative to the axis of rotation at an angle, the value of which should not exceed the value of the angle of friction for the material from which the mating gears are made;
drive and driven shafts are located in the same plane, at an angle that provides normal engagement of the mating gears for a given gear ratio.

Предложенное решение поясняется чертежами. The proposed solution is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 - вид по А фиг.1. In FIG. 1 shows a general view of the device, FIG. 2 is a view according to A of FIG. 1.

Предлагаемая зубчатая беззазорная передача содержит ведущее зубчатое колесо 1, насажденное жестко на ведущий вал 2, с возможностью из совместного вращения и взаимодействия с сопряженным ведомым зубчатым колесом 3, насаженным на ведомый вал 4, с возможностью их совместного вращения и осевого перемещения зубчатого колеса 3, подпружиненного к ведущему зубчатому колесу 1 с помощью пружины 5 (пружинной шайбы или цилиндрической пружины). The proposed non-backlash gear contains a leading gear wheel 1, mounted rigidly on the drive shaft 2, with the possibility of joint rotation and interaction with the associated driven gear 3, mounted on the driven shaft 4, with the possibility of their joint rotation and axial movement of the gear 3, spring-loaded to the drive gear 1 using a spring 5 (spring washer or coil spring).

Рабочие профили зубьев подвижного ведомого зубчатого колеса 3 расположены относительно его геометрической оси под углом α, величина которого не должна превышать величины угла трения для материала, из которого изготовлены сопряженные зубчатые колеса 1 и 3. The working profiles of the teeth of the movable driven gear 3 are located relative to its geometrical axis at an angle α, the value of which should not exceed the value of the angle of friction for the material from which the mating gears 1 and 3 are made.

Оси валов 2 и 4 расположены в одной плоскости, но под углом β, величина которого зависит от передаточного отношения (от соотношения количества зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес). (По конструктивным соображениям подвижным в осевом направлении может быть ведущее зубчатое колесо, а ведомое закреплено жестко на валу). The axis of the shafts 2 and 4 are located in the same plane, but at an angle β, the value of which depends on the gear ratio (on the ratio of the number of teeth of the driving and driven gears). (For structural reasons, the driving gear can be axially movable, and the driven gear is fixed rigidly to the shaft).

Описанное устройство работает следующим образом. The described device operates as follows.

При вращении вала 2 и ведущего зубчатого колеса 1, вращательное движение передается ведомому зубчатому колесу 3 и ведомому валу 4. When the shaft 2 and the driving gear 1 rotate, the rotational movement is transmitted to the driven gear 3 and the driven shaft 4.

При появлении зазоров между сопряженными зубчатыми колесами 1 и 3, возникающих в результате износа их рабочих поверхностей, зубчатое колесо 3, подвижное в осевом направлении, автоматически перемещается в сторону ведущего зубчатого колеса 1, под воздействием пружины 5, на величину образовавшегося зазора, до плотного контакта с колесом 1. When there are gaps between the mating gears 1 and 3, resulting from wear of their working surfaces, the gear wheel 3, movable in the axial direction, automatically moves towards the driving gear 1, under the influence of the spring 5, by the amount of the gap formed, until tight contact with wheel 1.

При дальнейшем продолжении работы зубчатой передачи, вращательное движение передается точно, без зазоров, с постоянным сохранением передаточного отношения (передаточного числа) даже при реверсивном вращении и любых передаваемых усилиях. With further continuation of the work of the gear transmission, the rotational movement is transmitted accurately, without gaps, with a constant preservation of the gear ratio (gear ratio) even with reverse rotation and any transmitted forces.

Происходит это потому, что подвижное в осевом направлении ведомое зубчатое колесо 3 обладает свойством самоторможения и при любых, даже самых больших передаваемых усилиях не может переместиться в осевом направлении в сторону от зубчатого колеса 1. Этому способствует то, что подвижное в осевом направлении зубчатое колесо 3 выполнено таким образом, что рабочие профили зубьев расположены относительно оси его вращения под углом а, величина которого не более величины угла трения. This happens because the axially movable driven gear 3 has the property of self-braking and for any, even the greatest transmitted forces, it cannot move axially away from gear 1. This is facilitated by the fact that the axially movable gear 3 made in such a way that the working profiles of the teeth are located relative to the axis of rotation at an angle a, the value of which is not more than the value of the angle of friction.

Таким образом, предлагаемая зубчатая беззазорная передача обеспечивает гарантированную точность и надежность передачи вращательного движения, постоянства передаточного числа и заданную технологическую точность изделия в течение всего гарантированного срока его использования. Thus, the proposed non-backlash gear provides guaranteed accuracy and reliability of the transmission of rotational motion, constant gear ratio and a given technological accuracy of the product during the entire guaranteed period of its use.

Внедрение предлагаемого устройства позволит резко повысить качество отечественных машин и приборов, сократить количество аварийных ситуаций по причине отказов или сбоев рулевых механизмов машин и приборов, снизить значительно расходы на ремонт и техническое обслуживание машин и приборов. Исключает динамические удары и поломку зубьев, способствует повышению долговечности машин и приборов. The introduction of the proposed device will dramatically improve the quality of domestic machines and devices, reduce the number of emergencies due to failures or malfunctions of steering mechanisms of machines and devices, significantly reduce the cost of repair and maintenance of machines and devices. Eliminates dynamic impacts and tooth breakage, contributes to increased durability of machines and devices.

Claims

A backlash-free gear containing a driving gear rigidly mounted on the drive shaft, with the possibility of joint rotation with it about the geometrical axis and interacting with the associated driven gear mounted on the driven shaft, with the possibility of their joint rotation and axial movement of the driven gear spring-loaded to the drive gear, characterized in that the axially movable driven gear is designed so that the working profiles of its teeth are lozheny angle α to the geometric axis of this wheel, wherein the angle α should not exceed the angle of friction, and the drive and driven shaft axes are in one plane at an angle β, providing a normal toothing.