RU2390670C1 - Cycloid gear - Google Patents

Cycloid gear Download PDF

Info

Publication number
RU2390670C1
RU2390670C1 RU2008152929/11A RU2008152929A RU2390670C1 RU 2390670 C1 RU2390670 C1 RU 2390670C1 RU 2008152929/11 A RU2008152929/11 A RU 2008152929/11A RU 2008152929 A RU2008152929 A RU 2008152929A RU 2390670 C1 RU2390670 C1 RU 2390670C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
tooth
gears
wheel
teeth
Prior art date
Application number
RU2008152929/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Екшибаров (RU)
Владимир Николаевич Екшибаров
Original Assignee
Владимир Николаевич Екшибаров
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 Владимир Николаевич Екшибаров filed Critical Владимир Николаевич Екшибаров
Priority to RU2008152929/11A priority Critical patent/RU2390670C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2390670C1 publication Critical patent/RU2390670C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: cycloid gear consists of engaging straight cut gears (1, 2) with parallel rotation axes and with mutually enveloping working profiles of gears. Working profile of a tooth in end section of one of gears is epicycloid, while the profile of the tooth of the second gear is hypocycloid, mutually enveloped with epicycloid of the first gear. Teeth in form of non-symmetrical segments are arranged in pairs in planes perpendicular to axes of gears rotation, while in end plane each following tooth is set off relative to a preceding one at the same angular pitch equal in value on both gears and opposite in direction. Number of teeth of one gear is equal to number of teeth of the second gear. Several equally offset teeth are to be arranged on the second gear, when there is an integral gear ratio in plane of the tooth of the first gear.
EFFECT: upgraded level of prossessability, repair ability and bearing capacity; reduced dimensions and specific pressure in engagement; increased service life and efficiency of gear.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах различного назначения для передачи вращения в одном направлении.The invention relates to mechanical engineering and can be used in gears of various purposes for transmitting rotation in one direction.
Известны зубчатые зацепления рабочих органов объемной роторной машины с ведущим и ведомым зубчатыми роторами, имеющими взаимоогибаемые профили зубьев (SU 1772470, кл. F16Н 1/06, F04С 2/16, RU 2113643, кл. F16Н 1/06, RU 2134369, кл. F16Н 1/06, F16Н 55/08, RU 2236621, кл. F16Н 55/08, F16Н 1/06). Недостатком первых трех зубчатых зацеплений является пониженная долговечность из-за того, что на отдельных участках сопряженных профилей возникают значительное удельное давление и ускоренный износ одного из профилей, так как вершина зуба одного ротора скользит по довольно длинному участку эпициклоиды другого ротора. Все указанные зубчатые зацепления имеют общий недостаток, а именно сложность изготовления выпукло-вогнутых профилей зубьев, составленных из 3-5 сопряженных участков кривых различного очертания. Это обстоятельство обуславливает сложность изготовления профиля зубьев режущего инструмента и восстановления его геометрии после износа при учете жестких допусков и высокой чистоты обработки поверхности.Known gears of the working bodies of a volumetric rotary machine with a driving and driven gear rotors having mutually deflectable tooth profiles (SU 1772470, class F16H 1/06, F04C 2/16, RU 2113643, class F16H 1/06, RU 2134369, class. F16H 1/06, F16H 55/08, RU 2236621, CL F16H 55/08, F16H 1/06). The disadvantage of the first three gears is the reduced durability due to the fact that significant specific pressure and accelerated wear of one of the profiles occur in separate sections of the mating profiles, since the top of the tooth of one rotor slides along a rather long section of the epicycloid of the other rotor. All of these gears have a common drawback, namely, the complexity of manufacturing convex-concave tooth profiles made up of 3-5 conjugate sections of curves of various shapes. This circumstance makes it difficult to manufacture the tooth profile of the cutting tool and restore its geometry after wear, taking into account tight tolerances and high surface finish.
Наиболее близким по своей технической сущности является зубчатое зацепление, включающее зацепляющиеся между собой зубья с рабочими взаимоогибаемыми профилями, установленные попарно в плоскостях, перпендикулярных осям вращения зубчатых колес (заявка RU №2007114856/11 (016131)).The closest in its technical essence is gearing, including teeth interlocking with working mutually flexible profiles, mounted in pairs in planes perpendicular to the axes of rotation of the gears (application RU No. 2007114856/11 (016131)).
Недостатком данного зацепления является то, что рабочие профили зубьев обоих колес выпуклые и не обеспечивают высокой контактной прочности, а также из-за большого угла давления зацепление имеет низкий КПД. Отмеченные недостатки характеризуют низкий уровень несущей способности зацепления.The disadvantage of this gearing is that the working tooth profiles of both wheels are convex and do not provide high contact strength, and also because of the large pressure angle, the gearing has a low efficiency. The noted disadvantages characterize the low level of the bearing ability of the gearing.
Техническая сущность, достигаемая данным изобретением, заключается в том, чтобы повысить уровень технологичности, ремонтопригодности и несущей способности, уменьшить габариты и удельное давление в зацеплении, увеличить срок службы и КПД зубчатой передачи.The technical essence achieved by this invention is to increase the level of manufacturability, maintainability and bearing capacity, reduce the size and specific pressure in the gearing, increase the service life and efficiency of the gear transmission.
Настоящая сущность достигается тем, что в зубчатом зацеплении, содержащем зацепляющиеся между собой зубчатые колеса с взаимоогибаемыми рабочими профилями зубьев, установленными попарно в плоскостях, перпендикулярных осям вращения и выполненными на обоих зубчатых колесах в виде несимметричных сегментов, в торцевой плоскости профиль каждого последующего зуба смещен относительно предыдущего на один и тот же угловой шаг, равный на обоих колесах по величине и противоположный по направлению, при этом рабочий профиль зуба одного из колес очерчен эпициклоидой, а рабочий профиль зуба второго колеса очерчен гипоциклоидой, взаимоогибаемой с эпициклоидой первого колеса.This essence is achieved by the fact that in a gearing containing gears meshing with each other with mutually bent working tooth profiles mounted in pairs in planes perpendicular to the axes of rotation and made on both gears in the form of asymmetric segments, in the end plane the profile of each subsequent tooth is offset relative to previous at the same angular step, equal on both wheels in magnitude and opposite in direction, while the working tooth profile of one of the wheels is very good It is bordered by an epicycloid, and the working profile of the tooth of the second wheel is outlined by a hypocycloid, mutually bent with the epicycloid of the first wheel.
При целочисленном передаточном отношении в плоскости зуба первого колеса на втором колесе размещают несколько равносмещенных зубьев.With an integer gear ratio in the tooth plane of the first wheel, several equally spaced teeth are placed on the second wheel.
На фиг.1 показан профиль циклоидального зубчатого зацепления пары зубчатых колес плоскостью, перпендикулярной осям вращения колес и проходящей через одну из точек контакта.Figure 1 shows the profile of cycloidal gearing of a pair of gears with a plane perpendicular to the axes of rotation of the wheels and passing through one of the contact points.
На фиг.2 - общий вид первого зубчатого колеса.Figure 2 - General view of the first gear.
На фиг.3 - общий вид второго зубчатого колеса.Figure 3 is a General view of the second gear.
На фиг.4 - общий вид зубчатого зацепления.Figure 4 is a General view of the gearing.
На фиг.5 - общий вид первого зубчатого колеса при целочисленном передаточном отношении.Figure 5 is a General view of the first gear with an integer gear ratio.
На фиг.6 - общий вид второго зубчатого колеса при целочисленном передаточном отношении.6 is a General view of the second gear wheel with an integer gear ratio.
На фиг.7 - общий вид циклоидального зубчатого зацепления при целочисленном передаточном отношении.7 is a General view of the cycloidal gearing with an integer gear ratio.
Циклоидальное зубчатое зацепление включает зубчатые колеса 1 и 2 с осями вращения 3 и 4 (фиг.1). Со стороны передачи вращения от ведущего колеса к ведомому рабочий профиль поверхности зуба в торцевом сечении одного из колес, например колеса 1, образован эпициклоидой 8, очерченной точкой К при качении центроиды 5 на центроиде 6 (начальная окружность колеса 1). Рабочий профиль поверхности зуба в торцевом сечении колеса 2 образован гипоциклоидой 9, очерченной точкой К при качении центроиды 5 по центроиде 7 (начальная окружность колеса 2). Эпициклоида 8 колеса 1 и гипоциклоида 9 колеса 2 представляют взаимоогибаемые кривые, обеспечивающие условие сопряженности рабочих профилей зубьев колес.Cycloidal gearing includes gears 1 and 2 with axes of rotation 3 and 4 (figure 1). On the transmission side of rotation from the driving wheel to the follower, the working profile of the tooth surface in the end section of one of the wheels, for example, wheel 1, is formed by an epicycloid 8, outlined by point K when the centroid 5 rolls on the centroid 6 (initial wheel circumference 1). The working profile of the tooth surface in the end section of the wheel 2 is formed by a hypocycloid 9, outlined by point K when the centroid 5 rolls along the centroid 7 (the initial circumference of the wheel 2). The epicycloid 8 of the wheel 1 and the hypocycloid 9 of the wheel 2 are mutually flexible curves that ensure the condition of the contiguity of the working profiles of the teeth of the wheels.
Применение профилей зубьев колес, выполненных в виде несимметричных сегментов и установленных попарно в плоскостях, перпендикулярных осям вращения, позволяет принять высоту ножки зуба первого колеса и высоту головки зуба второго колеса равными нулю, а необходимый коэффициент перекрытия получить за счет увеличения высоты головки зуба первого зубчатого колеса и высоты ножки зуба второго зубчатого колеса. При таком конструктивном решении рабочий профиль зубьев каждого из колес будет очерчиваться только одной циклоидальной кривой: у первого колеса зуб будет иметь только головку (фиг.2), а у второго колеса - только ножку (фиг.3).The use of tooth tooth profiles made in the form of asymmetric segments and installed in pairs in planes perpendicular to the axis of rotation allows us to take the height of the tooth foot of the first wheel and the height of the tooth head of the second wheel to zero, and to obtain the necessary overlap ratio by increasing the height of the tooth head of the first gear and the height of the tooth leg of the second gear. With this constructive solution, the working profile of the teeth of each of the wheels will be outlined by only one cycloidal curve: the tooth will have only a head at the first wheel (figure 2), and at the second wheel only a leg (figure 3).
Такие профили зубьев будут обеспечивать заполюсное циклоидальное зубчатое зацепление (фиг.4). В этом случае для изготовления профилей зубьев колес можно использовать инструмент с более простой геометрией, что в свою очередь упрощает процесс изготовления профилей зубьев инструмента и повышает технологичность. Так как отдельные зубчатые элементы каждого из колес выполнены в виде одинаковых несимметричных сегментов, то их можно изготовить в одном пакете из дисков, а затем собрать со смещением относительно друг друга на один и тот же угловой шаг. Благодаря этому уменьшается трудоемкость производства зубьев колес и повышается ремонтопригодность (живучесть) конструкции в процессе ее эксплуатации. Например, при выходе из строя из-за случайной перегрузки одной из пар зацепляющихся зубьев достаточно произвести их замену запасными зубчатыми элементами и продолжить эксплуатацию зубчатой передачи.Such tooth profiles will provide polar cycloidal gearing (FIG. 4). In this case, a tool with a simpler geometry can be used for the manufacture of wheel tooth profiles, which in turn simplifies the process of manufacturing tooth tooth profiles and improves manufacturability. Since the individual gear elements of each of the wheels are made in the form of identical asymmetric segments, they can be made in one package of disks, and then assembled with an offset in relation to each other by the same angular step. Due to this, the complexity of the production of gear teeth is reduced and the maintainability (survivability) of the structure during its operation is increased. For example, in case of failure due to the accidental overload of one of the pairs of engaging teeth, it is sufficient to replace them with spare gear elements and continue to operate the gear transmission.
Поскольку на каждом диске размещаются один или два зуба, то их толщину можно значительно увеличивать. При этом повышается несущая способность зубчатого зацепления за счет увеличения прочности зубьев на изгиб.Since one or two teeth are placed on each disk, their thickness can be significantly increased. This increases the bearing capacity of the gearing by increasing the strength of the teeth in bending.
Циклоидальное зубчатое зацепление имеет более высокую кинематическую точность, так как скорости скольжения профилей зубьев постоянны по величине и направлению, а следовательно, износ профилей зубьев более равномерный, чем у прототипа.Cycloidal gearing has a higher kinematic accuracy, since the sliding speeds of the tooth profiles are constant in magnitude and direction, and therefore, the wear of the tooth profiles is more uniform than that of the prototype.
Угол давления в циклоидальном зубчатом зацеплении переменный и зависит от положения общей нормали к сопряженным профилям в точке их контакта, которая проходит через одну и ту же точку Р (полюс зацепления) на линии межцентрового расстояния и делит его на отрезки, обратно пропорциональные угловым скоростям колес (фиг.1). Наибольшее значение угла давления меньше, чем у прототипа, и КПД зацепления при этом будет более высоким.The pressure angle in the cycloidal gearing is variable and depends on the position of the common normal to the mating profiles at the point of contact, which passes through the same point P (gearing pole) on the center-to-center distance line and divides it into segments inversely proportional to the angular speeds of the wheels ( figure 1). The largest value of the pressure angle is less than that of the prototype, and the gearing efficiency will be higher.
Контакт выпуклой поверхности рабочего профиля зуба одного колеса и вогнутой поверхности рабочего профиля зуба другого колеса в рассматриваемом циклоидальном зубчатом зацеплении обеспечивает значительное уменьшение контактного напряжения между сопряженными профилями, поскольку из-за большего приведенного радиуса кривизны профилей зубьев, по сравнению с прототипом, удельное давление в зацеплении меньше.The contact of the convex surface of the working profile of the tooth of one wheel and the concave surface of the working profile of the tooth of another wheel in the considered cycloidal gear engagement provides a significant reduction in contact stress between the mating profiles, because due to the larger reduced radius of curvature of the tooth profiles, in comparison with the prototype, the specific pressure in engagement smaller.
В торцевом сечении профили зубьев обоих колес 10 и 11, не участвующие в передаче вращения, могут быть выполнены произвольными. Зубчатые венцы колес ограничены окружностями вершин и впадин, причем у второго зубчатого колеса окружность вершин совпадает с начальной окружностью этого колеса. Для обеспечения синхронного вращения зубчатых колес 1 и 2 зубчатые венцы выполнены из одинакового числа прямозубых зубьев, расположенных на обоих колесах по одному и тому же угловому шагу и в противоположном направлении.In the end section, the tooth profiles of both wheels 10 and 11, not participating in the transmission of rotation, can be made arbitrary. The gear rims of the wheels are limited by the circles of the peaks and troughs, and at the second gear wheel, the circumference of the vertices coincides with the initial circumference of this wheel. To ensure synchronous rotation of the gears 1 and 2, the gear rims are made of the same number of spur teeth located on both wheels at the same angular step and in the opposite direction.
В зацеплении ведущим может быть первое или второе зубчатое колесо с вращением только в одном направлении.In engagement, the drive may be a first or second gear wheel with rotation in only one direction.
При целочисленном передаточном отношении в плоскости зуба первого колеса на втором колесе может быть размещено несколько равносмещенных зубьев (фиг.6), что позволяет получить зубчатую передачу с меньшим числом зубьев на первом колесе (фиг.5), меньшими, по ширине колес, габаритами и более низкой материалоемкостью (фиг.7).When the integer gear ratio in the tooth plane of the first wheel on the second wheel can be placed several equally spaced teeth (Fig.6), which allows you to get a gear with a smaller number of teeth on the first wheel (Fig.5), smaller in width of the wheels, dimensions and lower material consumption (Fig.7).
Циклоидальное зубчатое зацепление работает следующим образом. При приложении крутящего момента к колесу 1 зубья этого колеса, воздействуя на зубья колеса 2, побуждают последнее к вращению в противоположном направлении. При относительном вращении колес точки контакта профилей пары сопряженных колес в рассматриваемом сечении будут меняться, перемещаясь от окружности впадин к окружности вершин у одного колеса и в противоположном направлении у другого колеса. Начальный контакт двух сопряженных профилей 8 и 9 происходит в полюсе зацепления Р (правая граница зацепления), а заканчивается в точке А пересечения окружности вершин колеса 1 с центроидой 5 (левая граница зацепления). Геометрическое место точек контакта эпициклоиды рабочего профиля зуба колеса 1 с гипоциклоидой рабочего профиля зуба колеса 2 образует линию зацепления РА, которая в предлагаемом циклоидальном зубчатом зацеплении является дугой окружности (центроиды 5), касающейся внешним образом с начальной окружностью колеса 1 (центроида 6) и внутренним образом с начальной окружностью колеса 2 (центроида 7). В процессе работы зубчатого зацепления в проекции на торцевую плоскость линия зацепления остается неподвижной, при этом с некоторой разницей во времени она будет располагаться в каждом другом сечении зубчатых колес плоскостью, перпендикулярной осям валов и совпадающей с торцевой плоскостью той пары профилей, которая в данный момент находится в зацеплении.Cycloidal gearing works as follows. When torque is applied to the wheel 1, the teeth of this wheel, acting on the teeth of the wheel 2, induce the latter to rotate in the opposite direction. With relative rotation of the wheels, the contact points of the profiles of the pair of mating wheels in the considered section will change, moving from the circumference of the depressions to the circumference of the peaks at one wheel and in the opposite direction at the other wheel. The initial contact of the two mating profiles 8 and 9 occurs at the pole of engagement P (the right boundary of the mesh), and ends at the point A of the intersection of the circle of the vertices of the wheel 1 with the centroid 5 (left border of the mesh). The geometrical point of contact of the epicycloids of the working profile of the tooth of the wheel 1 with the hypocycloid of the working profile of the tooth of the wheel 2 forms a line of engagement RA, which in the proposed cycloidal gearing is an arc of a circle (centroid 5), which externally touches the initial circumference of wheel 1 (centroid 6) and the inner way with the initial circumference of the wheel 2 (centroid 7). During the operation of the gearing projection on the end plane, the line of engagement remains stationary, while with some time difference it will be located in each other section of the gears with a plane perpendicular to the axes of the shafts and coinciding with the end plane of the pair of profiles that is currently located in engagement.

Claims (2)

1. Циклоидальное зубчатое зацепление, содержащее зацепляющиеся между собой зубчатые колеса с взаимоогибаемыми рабочими профилями зубьев, установленными попарно в плоскостях перпендикулярных осям вращения, отличающееся тем, что у обоих зубчатых колес зубья выполнены в виде несимметричных сегментов, в торцевой плоскости на обоих зубчатых колесах профиль каждого последующего зуба смещен относительно предыдущего на один и тот же угловой шаг, равный на обоих колесах по величине и противоположный по направлению, при этом рабочий профиль зуба одного из колес очерчен эпициклоидой, а рабочий профиль зуба второго колеса очерчен гипоциклоидой.1. Cycloidal gearing containing gears interlocking with mutually bent working tooth profiles mounted in pairs in planes perpendicular to the axis of rotation, characterized in that the teeth of both gears are made in the form of asymmetric segments, the profile of each gear in the end plane on both gears the subsequent tooth is shifted relative to the previous one by the same angular step, equal in magnitude on both wheels and opposite in direction, while the working profile and one of the wheels is outlined epicycloid, and the working tooth profile of the second wheel outlined hypocycloid.
2. Циклоидальное зубчатое зацепление по п.1, отличающееся тем, что при целочисленном передаточном отношении в плоскости зуба первого колеса на втором колесе размещено несколько равносмещенных зубьев. 2. The cycloidal gearing according to claim 1, characterized in that, with an integer gear ratio in the tooth plane of the first wheel, several equally spaced teeth are placed on the second wheel.
RU2008152929/11A 2008-12-31 2008-12-31 Cycloid gear RU2390670C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008152929/11A RU2390670C1 (en) 2008-12-31 2008-12-31 Cycloid gear

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008152929/11A RU2390670C1 (en) 2008-12-31 2008-12-31 Cycloid gear

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2390670C1 true RU2390670C1 (en) 2010-05-27

Family

ID=42680494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008152929/11A RU2390670C1 (en) 2008-12-31 2008-12-31 Cycloid gear

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2390670C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8827668B2 (en) Tooth profile for rotors of positive displacement external gear pumps
US4155686A (en) Hydrostatic intermeshing gear machine with substantially trochoidal tooth profile and one contact zone
US4036073A (en) Elliptic gear wheel
WO2009008767A1 (en) Toothed wheel gearing (variants) and a planetary toothed mechanism based thereon (variants)
CN106352025B (en) A kind of harmonic speed reducer
JP6568233B2 (en) Drive device with partial cycloidal tooth profile
JP2000065163A (en) Gear profile calculating device and method used for shaft-driven device
US20110083523A1 (en) Gear and method for forming tooth profile thereof
RU2390670C1 (en) Cycloid gear
WO2017064549A2 (en) Internally meshed transmission mechanism
WO2017030471A1 (en) Bi-directional pin-cycloidal gearing of two wheels and a mechanism with gear wheels
US5135373A (en) Spur gear with epi-cycloidal and hypo-cycloidal tooth shapes
RU2362925C1 (en) Rack toothing for linear drive (versions)
CN104919181A (en) Geared hydraulic machine and relative gear wheel
US6212967B1 (en) Variable gear assembly and method
RU150803U1 (en) SELF-BRAKE PLANETARY CHAIN
CN100360808C (en) Unequal-tooth-number screw profile for high-flow high-pressure three-screw pump
RU2396473C1 (en) Gearing by vakhrushevs
JP2009174986A (en) Volumetric flowmeter
TWI431209B (en) Transmission mechanism having eccentric cam assemblies
RU2274786C1 (en) Gear transmission
RU2296897C1 (en) Reduction gear
RU2704657C2 (en) Hypocycloid gearing
RU2426023C2 (en) Gear
RU2336449C1 (en) Orbit reduction gearbos (versions)