RU2396473C1 - Gearing by vakhrushevs - Google Patents

Gearing by vakhrushevs Download PDF

Info

Publication number
RU2396473C1
RU2396473C1 RU2009110610/11A RU2009110610A RU2396473C1 RU 2396473 C1 RU2396473 C1 RU 2396473C1 RU 2009110610/11 A RU2009110610/11 A RU 2009110610/11A RU 2009110610 A RU2009110610 A RU 2009110610A RU 2396473 C1 RU2396473 C1 RU 2396473C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
main
tooth
rollers
gearing
Prior art date
Application number
RU2009110610/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Вахрушев (RU)
Юрий Васильевич Вахрушев
Олег Юрьевич Вахрушев (RU)
Олег Юрьевич Вахрушев
Original Assignee
Юрий Васильевич Вахрушев
Олег Юрьевич Вахрушев
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 Юрий Васильевич Вахрушев, Олег Юрьевич Вахрушев filed Critical Юрий Васильевич Вахрушев
Priority to RU2009110610/11A priority Critical patent/RU2396473C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2396473C1 publication Critical patent/RU2396473C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: gearing consists of two gears (1, 2), profiles of main surfaces (3, 4) of teeth (5, 6) of which are concave and are outlined with point when one of gears runs in without slipping relative to conjugated gear. Also this point belongs to circumference of lugs of the run-in gear along initial circumference of the adjacent gear coinciding with dividing circumference or any other located between the main circumference and circumference of lugs of this gear. The concave line at external toothing corresponds to elongated epicycloid for both gears, while at internal toothing it corresponds to elongated hypocycloid for the external gear and elongated pericycloid for the internal gear. At rack and worm toothing it corresponds to elongated cycloid for a rack and worm and elongated evolvent for a gear.
EFFECT: improved smoothness of tooth gear operation and its raised efficiency.
9 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, точнее к зубчатым передачам, и может применяться во всех устройствах, предназначенных для сообщения вращательного движения (особенно в передачах, требующих повышенных характеристик по точности), включая внешнее, внутреннее, реечное и червячное зацепления.The invention relates to the field of engineering, more specifically to gears, and can be used in all devices designed to communicate rotational motion (especially in gears that require improved accuracy characteristics), including external, internal, rack and pinion gears.
Передачи с зубчатым зацеплением нашли в машиностроении широкое применение благодаря их компактности и широкому диапазону величины передаточного отношения.Gears are widely used in mechanical engineering due to their compactness and a wide range of gear ratios.
Но все известные передачи с зубчатым зацеплением имеют недостаточную плавность работы и точность, определяемые коэффициентом перекрытия, который составляет величину в пределах от 1-го до 2-х, при котором в одновременном зацеплении находятся не более 2-х пар зубьев (см., например, Е.Г.Гинзбург и др. Зубчатые передачи. Справочник, Л.: Машиностроение, 1980, с.16).But all known gears with gearing have insufficient smoothness and accuracy, determined by the overlap coefficient, which ranges from 1 to 2, at which no more than 2 pairs of teeth are in gear at the same time (see, for example , EG Ginzburg and other Gears. Handbook, L .: Engineering, 1980, s.16).
Кроме того, эвольвентные передачи имеют невысокий коэффициент полезного действия (КПД) ввиду наличия потерь на трение при скольжении зубьев одного колеса относительно зубьев второго во время их совместного вращения. Так согласно книге В.И.Анурьева. Справочник конструктора-машиностроителя, том 3, М.: Машиностроение, 1992, с.630 КПД цилиндрического одноступенчатого редуктора равно 0,98, а КПД редуктора или коробки скоростей, состоящих из «n» ступеней уменьшится до величины 0,98n. Например, для 5-ти ступенчатого редуктора (или коробки скоростей) КПД составит величину, равную 0,985=0,9039.In addition, involute gears have a low coefficient of performance (COP) due to the presence of friction losses when sliding the teeth of one wheel relative to the teeth of the second during their joint rotation. So according to the book of V.I. Anuriev. Handbook of a mechanical engineer, volume 3, Moscow: Mashinostroenie, 1992, p.630. The efficiency of a cylindrical single-stage gearbox is 0.98, and the efficiency of a gearbox or gearbox consisting of “n” stages will decrease to 0.98 n . For example, for a 5-speed gearbox (or gearbox), the efficiency will be equal to 0.98 5 = 0.9039.
Известные циклоидальные передачи имеют меньшие потери на трение, чем эвольвентные, но также имеют недостаточную плавность работы и точность ввиду причин, изложенных выше.Known cycloidal gears have lower friction losses than involute gears, but also have insufficient smoothness and accuracy due to the reasons stated above.
Задачей изобретения является улучшение плавности работы и точности зубчатой передачи и повышение ее КПД.The objective of the invention is to improve the smoothness and accuracy of the gear transmission and increase its efficiency.
Первая поставленная задача решается за счет того, что в известном зацеплении, состоящем из пары зубчатых колес, имеющих начальные окружности и окружности выступов и содержащих зубья, которые имеют главные поверхности (см. определение на с.97, 98 в книге автора А.Ф.Крайнева «Словарь-справочник по механизмам», М.: Машиностроение, 1981 г.), кромки и вершины, выполненные по окружности выступов, профили главных поверхностей зуба выполнены вогнутыми и образованы линией, описываемой при обкатывании без скольжения одного из колес относительно сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности выступов обкатываемого колеса (образующей или производящей окружности), по начальной (направляющей) окружности сопрягаемого колеса, совпадающей с делительной окружностью или любой другой, расположенной между основной окружностью и окружностью выступов этого колеса.The first task is solved due to the fact that in the well-known gearing, consisting of a pair of gears having initial circles and circumferences of the protrusions and containing teeth that have major surfaces (see definition on p.97, 98 in the book of the author A.F. Krainev's Dictionary of Mechanisms, Moscow: Mechanical Engineering, 1981), the edges and vertices made around the circumference of the protrusions, the profiles of the main tooth surfaces are concave and formed by a line described when one of the wheels is rolled around without sliding relative to the mating th wheel point belonging circumferential projections run in the wheel (or generator generating circle) at the initial (guide) mating circumference of the wheel coinciding with the pitch circle or any other situated between the main circle and the circumference of the wheel protrusions.
Вогнутая линия при внешнем зацеплении - это удлиненная эпициклоида для обоих колес, при внутреннем зацеплении - это удлиненная гипоциклоида для наружного колеса и удлиненная перициклоида для внутреннего колеса, при реечном и червячном зацеплениях - это удлиненная циклоида для рейки и червяка и удлиненная эвольвента для колеса.The concave line for external gearing is an elongated epicycloid for both wheels, for internal gearing it is an elongated hypocycloid for the outer wheel and an elongated pericycloid for the inner wheel, for rack and pinion gears it is an elongated cycloid for the rack and worm and an extended involute for the wheel.
В частном случае, когда направляющей окружностью для одного из колес является основная окружность второго колеса, то профили главных поверхностей зубьев представляют собой при внешнем зацеплении эпициклоиду для второго колеса и удлиненную эпициклоиду для первого; при внутреннем зацеплении, когда направляющей окружностью является основная окружность наружного колеса, - гипоциклоиду для наружного колеса и удлиненную перициклоиду для внутреннего колеса, а когда направляющей окружностью является основная окружность внутреннего колеса - удлиненную гипоциклоиду для наружного колеса и перициклоиду для внутреннего колеса; при реечном и червячном зацеплениях, когда направляющей окружностью является основная окружность рейки или червяка - циклоиду для рейки и червяка и удлиненную эвольвенту для колеса, а когда направляющей окружностью является основная окружность колеса - удлиненную циклоиду для рейки и червяка и эвольвенту для колеса.In the particular case, when the guiding circle for one of the wheels is the main circumference of the second wheel, then the profiles of the main tooth surfaces are, when externally engaged, an epicycloid for the second wheel and an elongated epicycloid for the first; with internal gearing, when the guiding circle is the main circumference of the outer wheel, a hypocycloid for the outer wheel and an elongated pericycloid for the inner wheel, and when the guiding circle is the main circumference of the inner wheel, an elongated hypocycloid for the outer wheel and the pericycloid for the inner wheel; in rack and worm gears, when the guiding circle is the main circumference of the rack or worm - the cycloid for the staff and the worm and an extended involute for the wheel, and when the guiding circle is the main circumference of the wheel - the extended cycloid for the staff and the worm and the involute for the wheel.
Уравнение удлиненной эпициклоиды и ее построение изложены, например, на с.3 (фиг.480 и 481), удлиненной гипоциклоиды - на с.134 (фиг.483-487), перициклоиды - на с.134 (фиг.482), удлиненной циклоиды - на с.132 (фиг.476), удлиненной эвольвенты - на с.130 (фиг.470-471) в книге С.Н.Кожевникова и др. «Элементы механизмов», М., 1956 г., Государственное издательство оборонной промышленности, а также на с.45-52 в «Справочном руководстве по черчению» авторов Е.И.Годика и А.М.Хаскина, «Машиностроение», М., 1974 г.The equation of the elongated epicycloid and its construction are described, for example, in p. 3 (Figs. 480 and 481), elongated hypocycloids - in p. 134 (Figs. 483-487), pericycloids - in p. 134 (Fig. 482), elongated cycloids - on p.132 (Fig. 476), elongated involutes - on p. 130 (Fig. 470-471) in the book of S. N. Kozhevnikov et al. “Elements of mechanisms”, M., 1956, State Publishing House defense industry, as well as on p. 45-52 in the "Reference Guide to the drawing" authors E.I. Godik and A.M. Haskin, "Engineering", M., 1974
В конструкцию предлагаемого зацепления может быть внесено усовершенствование, заключающееся в том, что кромки зубьев колес могут быть скруглены по одной или двум дугам окружности, касательным к вогнутым профилям главных поверхностей зуба по линиям, являющимся границами этих поверхностей со стороны вершин, при этом линия, описываемая при обкатывании сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности этого колеса, диаметр которой превышает диаметр начальной окружности, является геометрическим местом (эквидистантой) точек для центров дуг, проведенных радиусом, равным радиусу округления кромки зуба, а кривая, огибающая эти дуги по большому радиусу, - профилем главной поверхности зубьев профилируемого колеса.An improvement can be introduced into the design of the proposed engagement, namely, that the edges of the teeth of the wheels can be rounded along one or two circular arcs tangent to the concave profiles of the main surfaces of the tooth along the lines that are the boundaries of these surfaces from the vertices side, while the line described when a mating wheel is run in by a point belonging to the circle of this wheel, the diameter of which exceeds the diameter of the initial circle, it is the geometric place (equidistant) of the points for the centers arcs drawn with a radius equal to the radius of rounding of the tooth edge, and the curve enveloping these arcs over a large radius is the profile of the main surface of the teeth of the profiled wheel.
Вторая поставленная задача решается за счет того, что в зацеплении двух сопрягаемых колес, имеющем ролики, радиус дуг, огибанием которых спрофилированы главные поверхности зубьев, равен радиусу роликов (или подшипники качения), установленных в вершинах зубьев касательно к главным поверхностям зубьев по линиям, являющимся границами этих поверхностей со стороны вершин.The second task is solved due to the fact that in the engagement of two mating wheels having rollers, the radius of the arcs, the main surfaces of the teeth being bent around them, is equal to the radius of the rollers (or rolling bearings) installed at the tops of the teeth relative to the main surfaces of the teeth along the lines that are the boundaries of these surfaces from the vertices.
Вторая поставленная задача может быть решена также за счет того, что касательно к одной главной поверхности каждого зуба обоих сопрягаемых колес с противоположных сторон или к обоим главным поверхностям каждого зуба одного из сопрягаемых колес в линиях, являющихся границами этих поверхностей со стороны вершин, установлены ролики или подшипники качения на рычагах, подпружиненных относительно зубьев колес в радиальном направлении, при этом вогнутые профили главных поверхностей зубьев выполнены подобными в радиальном направлении линиии, огибающей дуги по большому радиусу, проведенные радиусом, равным радиусу роликов или подшипников качения, из центров, геометрическим местом точек которых является кривая, описываемая при обкатывании сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности этого колеса, диаметр которой превышает диаметр начальной окружности, а коэффициент подобия равен отношению высоты зуба на участке от границы главной поверхностей со стороны вершины зуба до линии касания ролика (подшипника качения) с главной поверхностью зуба в момент нахождения оси ролика (подшипника качения) на линии центров колес, к высоте зуба, на участке главной поверхности, соответствующей линии, полученной сгибанием дуг по большому радиусу, проведенным, в свою очередь, радиусом, равным радиусу роликов или подшипников качения, а центром подобия является граница главной поверхности со стороны вершины зуба.The second set task can also be solved due to the fact that rollers are installed in relation to one main surface of each tooth of both mating wheels on opposite sides or to both main surfaces of each tooth of one of the mating wheels in lines that are the boundaries of these surfaces from the vertices rolling bearings on levers spring-loaded relative to the teeth of the wheels in the radial direction, while the concave profiles of the main surfaces of the teeth are made similar in the radial direction of the line enveloping an arc over a large radius, drawn with a radius equal to the radius of the rollers or rolling bearings, from centers whose geometrical points are the curve described when rolling in the mating wheel with a point belonging to the circle of this wheel whose diameter exceeds the diameter of the initial circle, and the similarity coefficient is the ratio of the height of the tooth in the area from the border of the main surfaces from the top of the tooth to the line of contact of the roller (rolling bearing) with the main surface of the tooth at the time of finding the p axis the face (of the rolling bearing) on the line of the centers of the wheels, to the height of the tooth, on the section of the main surface corresponding to the line obtained by bending the arcs along a large radius, drawn, in turn, by a radius equal to the radius of the rollers or rolling bearings, and the center of similarity is the boundary of the main surface from the top of the tooth.
Ролики, установленные на подпружиненных в радиальном направлении рычагах, могут быть выполнены упругими, при этом диаметр упругих роликов больше диаметра жестких роликов на величину, не превышающую величины допустимых упругих деформаций роликов.Rollers mounted on radially spring-loaded levers can be made elastic, while the diameter of the elastic rollers is larger than the diameter of the hard rollers by an amount not exceeding the value of the permissible elastic deformations of the rollers.
Кроме того, вышеуказанные рычаги, несущие ролики, могут быть дополнительно подпружинены в направлении касания главных поверхностей зубьев.In addition, the above-mentioned levers carrying rollers can be additionally spring-loaded in the direction of contact of the main surfaces of the teeth.
Выполнение профилей главных поверхностей зуба вогнутыми в виде линий, описываемых при обкатывании без скольжения сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности выступов этого колеса (образующей или производящей окружности), по начальной (направляющей) окружности профилируемого колеса, совпадающей с делительной окружностью или любой другой, расположенной между основной окружностью и окружностью выступов этого колеса, позволяет увеличить количество пар зубьев колес, находящихся в одновременном зацеплении, что способствует улучшению плавности работы и точности зубчатого зацепления.The execution of the profiles of the main surfaces of the tooth concave in the form of lines described when rolling without sliding the mating wheel with a point belonging to the circumference of the protrusions of this wheel (forming or producing a circle), along the initial (guide) circle of the shaped wheel coinciding with the pitch circle or any other located between the main circumference and the circumference of the protrusions of this wheel, allows you to increase the number of pairs of teeth of the wheels that are simultaneously engaged, which contributes to to increase smoothness of work and accuracy of gearing.
Увеличение числа пар зубьев, находящихся в одновременном зацеплении, объясняется нижеследующими пояснениями.The increase in the number of pairs of teeth in simultaneous engagement is explained by the following explanations.
Как было сказано выше, плавность зацепления определяется коэффициентом перекрытия, который согласно справочнику «Детали машин. Расчет и конструирование», том 3 под редакцией Н.С.Ачеркана, третье издание, «Машиностроение», М., 1969 (стр.22) для эвольвентного зацепления есть отношение длины дуги зацепления пары зубьев по делительной окружности к шагу зацепления.As mentioned above, the smoothness of the engagement is determined by the overlap coefficient, which according to the reference “Machine parts. Calculation and Design ”, Volume 3 edited by N. S. Acherkan, third edition,“ Mechanical Engineering ”, Moscow, 1969 (p. 22) for involute engagement is the ratio of the length of the arc of engagement of a pair of teeth along the pitch circle to the pitch of engagement.
Отсюда следует, что при одинаковом шаге зацепления и равных других параметрах сопрягаемых колес тем выше плавность работы зацепления, чем длинней дуга зацепления, а значит и количество зубьев, расположенных в пределах дуги зацепления и находящихся в зацеплении.It follows that with the same meshing pitch and equal other parameters of the mating wheels, the smoother the meshing operation, the longer the meshing arc, and therefore the number of teeth located within the meshing arc and meshing.
Наибольшая длина дуги зацепления определяется точками «а» и «б» (фиг.1) пересечения окружностей выступов сопрягаемых колес, а в эвольвентном и циклоидальном зацеплениях эта дуга по длине составляет примерно половину длины дуги между точками пересечения окружностей выступов сопрягаемых колес (см., например, рис.1 на с.16 вышеуказанного справочника под редакцией Н.С.Ачеркана и фиг.509 на с.141 книги «Элементы механизмов» второго издания под редакцией С.Н.Кожевникова, Государственное издательство оборонной промышленности, М., 1956), поскольку зацепление пары зубьев начинается с контакта головки зуба одного сопрягаемого колеса и ножки зуба второго и заканчивается контактом ножки зуба первого колеса и головки зуба второго.The greatest length of the arc of engagement is determined by the points “a” and “b” (Fig. 1) of the intersection of the circles of the protrusions of the mating wheels, and in involute and cycloidal gears, this arc is approximately half the length of the arc between the points of intersection of the circles of the protrusions of the mating wheels (see, for example, Fig. 1 on page 16 of the above guide edited by N. S. Acherkan and Fig. 509 on page 141 of the book “Elements of mechanisms” of the second edition edited by S. N. Kozhevnikov, State Publishing House of the Defense Industry, M., 1956 ) since the hook the pair of teeth begins with the contact of the tooth head of one mating wheel and the tooth leg of the second and ends with the contact of the tooth leg of the first wheel and the tooth head of the second.
В предлагаемом зацеплении начало и конец зацепления пары зубьев совпадают с точками «а» и «б», совпадающих с точками пересечения окружностей выступов зубьев колес за счет того, что начало и конец зацепления осуществляются вершинами этих зубьев, а главные поверхности зубьев имеют вогнутый профиль.In the proposed engagement, the beginning and end of engagement of a pair of teeth coincide with points “a” and “b”, coinciding with the intersection points of the circumferences of the protrusions of the tooth teeth due to the fact that the beginning and end of the engagement are carried out by the vertices of these teeth, and the main tooth surfaces have a concave profile.
Значит, в предлагаемом зацеплении в контакте могут одновременно находиться как минимум четыре пары зубьев при равных шагах зацепления, т.е. во столько раз больше, во сколько раз больше длина дуги зацепления, как было сказано выше.This means that in the proposed meshing, at least four pairs of teeth can be simultaneously in contact with equal meshing pitch, i.e. many times more, how many times the length of the arc of engagement, as mentioned above.
В предлагаемом зацеплении можно увеличить плавность и точность зацепления также за счет уменьшения шага зубьев. В эвольвентном зацеплении, как было сказано выше, в одновременном зацеплении находятся не более двух пар зубьев вне зависимости от шага зубьев.In the proposed engagement, it is possible to increase the smoothness and accuracy of the engagement also by reducing the pitch of the teeth. In involute gearing, as mentioned above, at the same time gearing are no more than two pairs of teeth, regardless of tooth pitch.
Скругление кромок зубьев по одной или двум дугам окружности, касательным к вогнутым профилям главных поверхностей зуба по линиям, являющимся границами этих поверхностей, позволяет увеличить контактную прочность рабочих поверхностей зубьев за счет осуществления контакта выпуклой поверхности по вогнутой, тогда как контакт зубьев с эвольвентным профилем осуществляется по выпуклым поверхностям.The rounding of the edges of the teeth along one or two circular arcs tangent to the concave profiles of the main tooth surfaces along the lines that are the boundaries of these surfaces makes it possible to increase the contact strength of the working surfaces of the teeth due to the contact of the convex surface along the concave, while the teeth contact with the involute profile convex surfaces.
Установка в вершинах зубьев сопрягаемых колес роликов, цилиндрические поверхности которых касательны главным поверхностям зуба по линиям, являющимся границами этих поверхностей, позволит заменить трение скольжения зубьев друг относительно друга на трение скольжения ролика относительно своей оси и уменьшить, в связи с этим, потери на трение во столько раз, во сколько радиус ролика меньше радиуса собственно ролика (обычно это соотношение составляет величину, равную двум), что в конечном итоге повышает КПД зубчатого зацепления.The installation at the tops of the teeth of the mating wheels of the rollers, the cylindrical surfaces of which are tangent to the main surfaces of the tooth along the lines that are the boundaries of these surfaces, will allow you to replace the sliding friction of the teeth relative to each other by the sliding friction of the roller about its axis and to reduce, in this regard, friction losses during as many times as the radius of the roller is less than the radius of the roller itself (usually this ratio is equal to two), which ultimately increases the efficiency of gearing.
Установка подшипников качения вместо роликов уменьшает потери на трение как минимум в 10 раз, что пропорционально повышает КПД передачи.Installing rolling bearings instead of rollers reduces friction losses by at least 10 times, which proportionally increases the transmission efficiency.
Установка роликов или подшипников качения касательно к одной главной поверхности каждого зуба обоих сопрягаемых колес или к обоим главным поверхностям каждого зуба одного из сопрягаемых колес в линиях, являющихся границами этих поверхностей со стороны вершин, на рычагах, подпружиненных относительно зубьев в радиальном направлении, позволяет заменить трение скольжения на трение качения полностью, что еще больше повышает КПД зацепления и обеспечивает возможность снятия нагрузки с осей роликов и уменьшить высоту зубьев колес, а значит применить зацепление в более нагруженных передачах.The installation of rollers or rolling bearings with respect to one main surface of each tooth of both mating wheels or to both main surfaces of each tooth of one of the mating wheels in lines that are the boundaries of these surfaces from the side of the vertices on levers spring-loaded relative to the teeth in the radial direction allows you to replace friction sliding on rolling friction completely, which further increases the efficiency of engagement and provides the ability to relieve the load from the axles of the rollers and reduce the height of the teeth of the wheels, and therefore Apply gearing in heavier gears.
Как следствие, установка роликов или подшипников качения уменьшает энергопотребление (в передачах, приводимых в движение с помощью двигателя внутреннего сгорания, уменьшается расход топлива).As a result, the installation of rollers or rolling bearings reduces energy consumption (in gears driven by an internal combustion engine, fuel consumption is reduced).
Выполнение роликов упругими, диаметр которых больше диаметра жестких роликов на величину, не превышающую величину допустимых упругих деформаций роликов, исключает возможное проскальзывание роликов, что повышает качество зацепления.The execution of the rollers is elastic, the diameter of which is greater than the diameter of the hard rollers by an amount not exceeding the value of the permissible elastic deformations of the rollers, eliminates the possible slippage of the rollers, which improves the quality of engagement.
Выполнение рычагов, несущих ролики, подпружиненными в направлении касания обоих профилей зубьев исключают удары роликов о зубья в момент начала зацепления, что способствует уменьшению шума при работе зацепления.The implementation of the levers carrying the rollers, spring-loaded in the direction of contact of both tooth profiles exclude the impact of the rollers on the teeth at the moment of engagement, which helps to reduce noise during engagement.
На фиг.1 изображено внешнее зацепление предлагаемой конструкции.Figure 1 shows the external gearing of the proposed design.
На фиг.2 изображено внешнее зацепление предлагаемой конструкции со скругленными вершинами зубьев по одному радиусу.Figure 2 shows the external engagement of the proposed design with rounded tops of the teeth along the same radius.
На фиг.3 - предлагаемое зацепление с установленными в вершинах зубьев роликами.Figure 3 - the proposed engagement with the rollers installed at the tops of the teeth.
На фиг.4 - предлагаемое зацепление с роликами, установленными на одном колесе на подвижных рычагах, подпружиненных в двух направлениях.Figure 4 - the proposed gearing with rollers mounted on one wheel on movable levers, spring-loaded in two directions.
На фиг.5 - предлагаемое зацепление с роликами, установленными на обоих сопрягаемых колесах на подвижных рычагах, подпружиненных в двух направлениях.Figure 5 - the proposed engagement with rollers mounted on both mating wheels on movable levers, spring-loaded in two directions.
На фиг.6 - сечение А-А по фиг.2 (вариант с жесткими роликами).In Fig.6 is a section aa in Fig.2 (option with hard rollers).
На фиг.7 - сечение А-А по фиг.2 (вариант с упругими роликами).In Fig.7 is a section aa in Fig.2 (option with elastic rollers).
На фиг.8 изображено внутреннее зацепление с двумя роликами, установленными в кромках зубьев.On Fig shows the internal engagement with two rollers mounted in the edges of the teeth.
На фиг.9 изображено реечное (червячное) зацепление.Figure 9 shows the rack (worm) gearing.
Зацепление состоит из двух зубчатых колес 1 и 2 с внешним зацеплением, у которых главные поверхности 3 и 4 зубьев 5 и 6 представляют собой вогнутые линии, являющиеся частью соответствующих ветвей удлиненной эпициклоиды (при внешнем зацеплении) (фиг.1, 2), удлиненной гипоциклоиды для наружного колеса и удлиненной перициклоиды для внутреннего колеса (при внутреннем зацеплении) (фиг.8) или удлиненной циклоиды для рейки или червяка и удлиненной эвольвенты для колеса (соответственно при реечном или червячном зацеплении) (фиг.9).The gearing consists of two gears 1 and 2 with external gearing, in which the main surfaces 3 and 4 of the teeth 5 and 6 are concave lines that are part of the corresponding branches of the elongated epicycloid (with external gearing) (figure 1, 2), the elongated hypocycloid for the outer wheel and the elongated pericycloid for the inner wheel (with internal gearing) (Fig. 8) or the elongated cycloid for the rack or worm and the extended involute for the wheel (respectively, with rack or worm gearing) (Fig. 9).
Для увеличения контактной прочности рабочих поверхностей зубьев предлагаемой передачи вершины зубьев колес 5 и 6 скруглены по дугам окружности соответственно 7 и 8 (фиг.2), или 9 и 10 (фиг.2, 3), касательно к главным поверхностям 3 и 4 зубьев по линиям, являющимся границами этих поверхностей. На чертеже эти линии показаны проекциями, находящимися в точках пересечения главных поверхностей с окружностью 11, которая проходит через эти линии.To increase the contact strength of the working surfaces of the teeth of the proposed transmission, the tops of the teeth of the wheels 5 and 6 are rounded along circular arcs, respectively 7 and 8 (figure 2), or 9 and 10 (figure 2, 3), with respect to the main surfaces 3 and 4 of the teeth lines that are the boundaries of these surfaces. In the drawing, these lines are shown by projections located at the intersection points of the main surfaces with a circle 11 that passes through these lines.
Для повышения КПД в вершинах зубьев 5 и 6 установлены на осях 12 жесткие ролики 13 (фиг.6, 7, 8).To increase the efficiency at the tops of the teeth 5 and 6, rigid rollers 13 are installed on the axes 12 (Fig.6, 7, 8).
Ролики 13 могут быть установлены на подвижных, подпружиненных в радиальном направлении и в направлении касания обоих профилей зубьев, рычагах 14 и 15, которые, в свою очередь, могут быть закреплены на одном из колес 1 или 2 (фиг.4) или на обоих колесах (фиг.5).The rollers 13 can be mounted on movable, spring-loaded in the radial direction and in the direction of contact of both tooth profiles, levers 14 and 15, which, in turn, can be mounted on one of the wheels 1 or 2 (figure 4) or on both wheels (figure 5).
В исходном положении ролики 13 с рычагами 14 и 15 удерживаются пальцами 16 и пружинами 17.In the initial position, the rollers 13 with levers 14 and 15 are held by fingers 16 and springs 17.
Жесткие ролики 13 могут быть заменены на упругие ролики 18, которые устанавливаются при помощи ступенчатых осей 19.Rigid rollers 13 can be replaced by elastic rollers 18, which are installed using the stepped axes 19.
Позицией 20 обозначены накладки, при помощи которых крепятся к колесу оси 19, позицией 21 обозначены кромки зуба, позицией 22 - начальная окружность, позицией 23 - окружность выступов, позицией 24 - окружность впадин.20 denotes the pads with which the axles 19 are attached to the wheel, 21 denotes the edges of the tooth, 22 denotes the initial circumference, 23 denotes the circumference of the protrusions, 24 denotes the circumference of the depressions.
Позицией 25 обозначено внешнее колесо внутреннего зацепления, позицией 26 - внутреннее колесо внутреннего зацепления, позицией 27 - рейка или червяк соответственно реечного или червячного зацепления.25 denotes an external internal gear wheel, 26 denotes an internal internal gear wheel, 27 denotes a rack or a worm of rack or worm gear, respectively.
Ролики на осях или на рычагах могут быть установлены не только в передачах с внешним зацеплением, но и с внутренним, а также в реечных передачах.Rollers on axles or on levers can be installed not only in gears with external gearing, but also with internal gears, as well as in rack and pinion gears.
Работу зацепления покажем на примере зацепления двух зубьев, изображенного на фиг.1.We show the operation of the engagement using the example of the engagement of two teeth depicted in Fig. 1.
При вращении, например, ведущего колеса 2 в направлении движения стрелок часов зуб 6 этого колеса своей главной поверхностью 4 в начале зацепления касается кромки 21 зуба 5 колеса 1 (фиг.1) и начинает сообщать вращательное движение колесу 2. При дальнейшем вращении колеса 2 кромка 21 зуба 5 колеса 1 совершает движение по удлиненной эпициклоиде к центру колеса 2. По этой же кривой выполнены профили главных поверхностей 4 колеса 2. Касание кромки зуба 21 с главной поверхностью 4 в направлении к центру колеса 1 продолжается до тех пор, пока начало главной поверхности 4 зуба 6 (т.е. кромка 21 этого зуба) не совместится с линией центров колес. Далее, после пересечения передней по отношению к направлению вращения колеса 2 кромки 21 зуба 6 этого колеса линии центров колес в контакт вступает эта кромка с главной поверхностью 3 зуба 5 колеса 1, продолжая сообщать вращательное движение колесу 1 до момента выхода из контакта.When, for example, the driving wheel 2 rotates in the direction of the clock hands, the tooth 6 of this wheel with its main surface 4 at the start of engagement touches the edge 21 of the tooth 5 of the wheel 1 (Fig. 1) and starts to indicate rotational movement to the wheel 2. With the further rotation of the wheel 2, the edge 21 teeth 5 of the wheel 1 moves along an elongated epicycloid to the center of the wheel 2. The profiles of the main surfaces 4 of the wheel 2 are made along the same curve. Touching the edge of the tooth 21 with the main surface 4 towards the center of the wheel 1 continues until the beginning of the main overhnosti tooth 4 6 (i.e., edge 21 of the tooth) is aligned with the wheel center line. Further, after crossing the front with respect to the direction of rotation of the wheel 2 of the edge 21 of the tooth 6 of this wheel of the line of the center of the wheels, this edge comes into contact with the main surface 3 of the tooth 5 of the wheel 1, continuing to report rotational movement to the wheel 1 until it comes out of contact.
Остальные зубья при зацеплении работают подобным образом, обеспечивая плавность работы зацепления.The remaining teeth during engagement work in a similar way, ensuring smooth engagement.
При реверсе работают соседние кромки и профили зубьев, как описано выше, и в обратном направлении.When reversing adjacent edges and tooth profiles, as described above, and in the opposite direction.
В зацеплении колес, вершины зубьев которых скруглены по одному радиусу (фиг.2), при вращении того же колеса 2 в направлении в движения стрелок часов касание главной поверхности 4 зуба 6 колеса 2 и касание главной поверхности 3 зуба 5 колеса 1 происходят не с кромкой 21, а с цилиндрическими поверхностями соответственно 7 и 8 вершин соответствующих зубьев 5 и 6 колес 1 и 2.In the engagement of the wheels, the tops of the teeth of which are rounded along the same radius (Fig. 2), when the same wheel 2 is rotated in the direction of the clock hands, the main surface 4 of the tooth 6 of the wheel 2 is touched and the main surface 3 of the tooth 5 of the wheel 1 is touched not 21, and with cylindrical surfaces, respectively 7 and 8 vertices of the corresponding teeth 5 and 6 of wheels 1 and 2.
В зацеплении колес, вершины зубьев которых скруглены по двум радиусам (фиг.9), в контакте с главной поверхностью 4 участвуют вместо кромок 21 соответствующие этим кромкам цилиндрические поверхности скруглений 9.In the engagement of the wheels, the tops of the teeth of which are rounded along two radii (Fig. 9), in contact with the main surface 4, instead of the edges 21, the cylindrical surfaces of the roundings 9 corresponding to these edges participate.
Зацепление, в котором в вершинах зубьев установлены ролики 13 (фиг.3), работает так же, как и зацепление со скругленными вершинами и кромками, но с тем отличием, что вместо скольжения зубьев происходит качение роликов по главным профилям зубьев, а скольжение происходит только роликов 13 относительно их осей 12, что значительно уменьшает потери на трение (согласно ранее указанным рекомендациям - в 2 раза) и соответственно увеличивает КПД передачи.The gearing, in which the rollers 13 are installed at the tops of the teeth (Fig. 3), works the same as the gearing with rounded peaks and edges, but with the difference that instead of the teeth sliding, the rollers roll along the main tooth profiles, and sliding only rollers 13 relative to their axes 12, which significantly reduces friction losses (according to the previously mentioned recommendations - 2 times) and accordingly increases the transmission efficiency.
В конструкции зацепления, в котором ролики устанавливаются на подвижных рычагах 14 и 15 (фиг.5) на одном из колес (предпочтительней - на колесе большего диаметра) или на обоих колесах (фиг.4), контакт зубьев сопрягаемых колес происходит посредством роликов 13, находящихся между зубьями, при этом ролики 13, обкатываясь по рабочим профилям 3 и 4 обоих зубьев одновременно, совершают относительное поступательное перемещение в радиальном направлении к центрам колес совместно с рычагами 14 и 15. После пересечения геометрической оси ролика 13 полюса зацепления ролик 13 совершает относительное перемещение в обратном направлении. Пружины 17 рычагов 14 и 15 и пальцы 16 обеспечивают исходное положение роликов 13 вне зацепления и в конструкции, изображенной на фиг.4, 5 - постоянное прижатие роликов к профилям зубьев.In the engagement design, in which the rollers are mounted on the movable levers 14 and 15 (Fig. 5) on one of the wheels (preferably on a larger diameter wheel) or on both wheels (Fig. 4), the teeth of the mating wheels contact through the rollers 13, located between the teeth, while the rollers 13, running around the working profiles 3 and 4 of both teeth at the same time, perform relative translational movement in the radial direction to the wheel centers together with levers 14 and 15. After crossing the geometric axis of the roller 13 of the pole gears Nia roller 13 relatively moves in the opposite direction. The springs 17 of the levers 14 and 15 and the fingers 16 provide the initial position of the rollers 13 out of engagement and in the design shown in Figs. 4, 5 - the rollers are constantly pressed against the tooth profiles.
В конструкции зацепления с роликами трение скольжения заменено практически полностью на трение качения. Оси 12, на которых установлены ролики 13, нагрузку не воспринимают, а обкатывание роликов по профилям зубьев обоих колес одновременно позволяет уменьшить высоту зубьев, что обеспечивает увеличение нагрузочной способности передачи.In the design of gearing with rollers, sliding friction is almost completely replaced by rolling friction. Axes 12, on which the rollers 13 are mounted, do not accept the load, and rolling the rollers along the tooth profiles of both wheels simultaneously reduces the height of the teeth, which ensures an increase in the transmission load capacity.
Согласно правилам построения кулачков радиус кривизны роликов или подшипников качения не должен быть больше минимального радиуса кривизны главной поверхности зуба.According to the rules for constructing cams, the radius of curvature of the rollers or rolling bearings should not be greater than the minimum radius of curvature of the main tooth surface.
Упругие ролики 18, установленные вместо жестких 13, компенсируют изменение возможного бокового зазора между парой зубьев в виду погрешностей изготовления и исключают возможное проскальзывание роликов относительно зубьев.Elastic rollers 18, installed instead of hard 13, compensate for the change in the possible lateral gap between the pair of teeth in view of manufacturing errors and exclude the possible slipping of the rollers relative to the teeth.

Claims (9)

1. Зубчатое зацепление, состоящее из пары зубчатых колес, имеющих начальные окружности и окружности выступов и содержащих зубья, которые имеют главные поверхности, кромки и вершины, выполненные по окружности выступов, отличающееся тем, что профили главных поверхностей зубьев выполнены вогнутыми и образованы линией, описываемой при обкатывании без скольжения одного из колес относительно сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности выступов обкатывемого колеса (образующей или производящей окружности), по начальной (направляющей) окружности сопрягаемого колеса, совпадающей с делительной окружностью или любой другой, расположенной между основной окружностью и окружностью выступов этого колеса.1. Toothed gearing, consisting of a pair of gears having initial circumferences and circumferences of the protrusions and containing teeth, which have major surfaces, edges and vertices made around the circumference of the protrusions, characterized in that the profiles of the main surfaces of the teeth are made concave and formed by the line described when one of the wheels is run in without sliding relative to the mating wheel by a point belonging to the circumference of the protrusions of the wheel to be rolled (forming or producing a circle), along the initial (guide ) the circumference of the mating wheel, coinciding with the pitch circle or any other located between the main circle and the circumference of the protrusions of this wheel.
2. Зубчатое зацепление по п.1, отличающееся тем, что линией, описываемой при обкатывании без скольжения сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности выступов этого колеса, при внешнем зацеплении является удлиненная эпициклоида для обоих колес.2. The gearing according to claim 1, characterized in that the line described when rolling the mating wheel without sliding the point belonging to the circumference of the protrusions of the wheel, with external gearing, is an elongated epicycloid for both wheels.
3. Зубчатое зацепление по п.1, отличающееся тем, что линией, описываемой при обкатывании без скольжения сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности выступов этого колеса, при внутреннем зацеплении является удлиненная гипоциклоида для наружного колеса и удлиненная перициклоида для внутреннего колеса.3. The gearing according to claim 1, characterized in that the line described when rolling around the mating wheel without sliding the point belonging to the circumference of the protrusions of the wheel, with internal gearing is an elongated hypocycloid for the outer wheel and an elongated pericycloid for the inner wheel.
4. Зубчатое зацепление по п.1, отличающееся тем, что линией, описываемой при обкатывании без скольжения сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности выступов этого колеса, при реечном и червячном зацеплениях является удлиненная циклоида для рейки (червяка) и удлиненная эвольвента для колеса.4. The gearing according to claim 1, characterized in that the line described when rolling around the mating wheel without slipping the point belonging to the circumference of the protrusions of the wheel, with rack and pinion gears is an elongated cycloid for the rack (worm) and an extended involute for the wheel.
5. Зубчатое зацепление по п.1, отличающееся тем, что кромки зубьев колес скруглены по одной или двум дугам окружности, касательным к вогнутым профилям главных поверхностей зуба по линиям, являющимся границами этих поверхностей со стороны вершин, при этом линия, описываемая при обкатывании сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности этого колеса, диаметр которой превышает диаметр начальной окружности, является геометрическим местом (эквидистантой) точек для центров дуг, проведенных радиусом, равным радиусу округления кромки зуба, а кривая, огибающая эти дуги по большому радиусу, - профилем главной поверхности зубьев профилируемого колеса.5. The gearing according to claim 1, characterized in that the edges of the teeth of the wheels are rounded along one or two circular arcs tangent to the concave profiles of the main surfaces of the tooth along the lines that are the boundaries of these surfaces from the vertices, while the line described when rolling the mating the wheel with a point belonging to the circle of this wheel, the diameter of which exceeds the diameter of the initial circle, is the geometric place (equidistant) of the points for the centers of arcs drawn with a radius equal to the radius of rounding of the tooth edge , and the curve enveloping these arcs over a large radius is the profile of the main surface of the teeth of the profiled wheel.
6. Зубчатое зацепление по п.5, содержащее ролики, отличающееся тем, что радиус дуги, огибанием которой спрофилирована главная поверхность зуба, равен радиусу ролика (или подшипника качения), установленного в вершине зуба касательно к одной главной поверхности зуба при двух роликах (подшипниках качения) или к двум главным поверхностям зуба одновременно при одном ролике (подшипнике качения) по линии, являющейся границей этой поверхности.6. The gearing according to claim 5, containing rollers, characterized in that the radius of the arc, the main surface of the tooth being profiled around it, is equal to the radius of the roller (or rolling bearing) installed at the top of the tooth with respect to one main tooth surface with two rollers (bearings rolling) or to two main tooth surfaces simultaneously with one roller (rolling bearing) along a line that is the boundary of this surface.
7. Зубчатое зацепление по п.1, отличающееся тем, что касательно к одной главной поверхности каждого зуба обоих сопрягаемых колес с противоположных сторон или к обоим главным поверхностям каждого зуба одного из сопрягаемых колес в линиях, являющихся границами этих поверхностей со стороны вершин, установлены ролики или подшипники качения на рычагах, подпружиненных относительно зубьев в радиальном направлении, при этом вогнутые профили главных поверхностей зубьев выполнены подобными в радиальном направлении линиям, огибающим дуги по большому радиусу, проведенные радиусом, равным радиусу роликов или подшипников качения, из центров, геометрическим местом точек которых является кривая, описываемая при обкатывании сопрягаемого колеса точкой, принадлежащей окружности этого колеса, диаметр которой превышает диаметр начальной окружности, а коэффициент подобия равен отношению высоты зуба на участке от границы главной поверхности со стороны вершины зуба до линии касания ролика (подшипника качения) с главной поверхностью зуба в момент нахождения оси ролика (подшипника качения) на линии центров колес к высоте зуба на участке главной поверхности, соответствующей линии, полученной огибанием дуг по большому радиусу, проведенным, в свою очередь, радиусом, равным радиусу роликов или подшипников качения, а центром подобия является граница главной поверхности со стороны вершины зуба.7. The gearing according to claim 1, characterized in that the rollers are installed on the one main surface of each tooth of both mating wheels from opposite sides or to both main surfaces of each tooth of one of the mating wheels in the lines that are the boundaries of these surfaces from the vertices or rolling bearings on levers spring-loaded relative to the teeth in the radial direction, while the concave profiles of the main surfaces of the teeth are made similar in the radial direction to the lines enveloping the arcs along the pain radius, drawn by a radius equal to the radius of the rollers or rolling bearings, from centers whose geometrical points are the curve described when the mating wheel is rolled in by a point belonging to the circle of this wheel whose diameter exceeds the diameter of the initial circle and the similarity coefficient is equal to the ratio of tooth height by section from the border of the main surface from the top of the tooth to the line of contact of the roller (rolling bearing) with the main surface of the tooth at the time of finding the axis of the roller (rolling bearing) on the line of the centers of the wheels to the height of the tooth on the portion of the main surface corresponding to the line obtained by bending arcs along a large radius, drawn, in turn, by a radius equal to the radius of the rollers or rolling bearings, and the center of similarity is the boundary of the main surface from the top of the tooth.
8. Зубчатое зацепление по п.7, отличающееся тем, что ролики выполнены упругими, при этом диаметр упругих роликов больше диаметра жестких роликов на величину, не превышающую величины допустимых упругих деформаций роликов.8. The gearing according to claim 7, characterized in that the rollers are made elastic, while the diameter of the elastic rollers is greater than the diameter of the hard rollers by an amount not exceeding the allowable elastic deformations of the rollers.
9. Зубчатое зацепление по п.7, отличающееся тем, что рычаги, несущие ролики, подпружинены дополнительно в направлении касания главных поверхностей зубьев. 9. The gearing according to claim 7, characterized in that the levers carrying the rollers are additionally spring loaded in the direction of contact of the main surfaces of the teeth.
RU2009110610/11A 2009-03-23 2009-03-23 Gearing by vakhrushevs RU2396473C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110610/11A RU2396473C1 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Gearing by vakhrushevs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110610/11A RU2396473C1 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Gearing by vakhrushevs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2396473C1 true RU2396473C1 (en) 2010-08-10

Family

ID=42699098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009110610/11A RU2396473C1 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Gearing by vakhrushevs

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2396473C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534167C1 (en) * 2013-06-24 2014-11-27 Елена Николаевна Мендрух Gear wheel
RU2695016C1 (en) * 2018-05-14 2019-07-18 Валерий Петрович Калиниченко Transmission profile of engagement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТАЙНОВ А.И. Новые виды зубчатых передач. Изд-во Академии наук БССР. - Минск, 1960, с.122-161. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534167C1 (en) * 2013-06-24 2014-11-27 Елена Николаевна Мендрух Gear wheel
RU2695016C1 (en) * 2018-05-14 2019-07-18 Валерий Петрович Калиниченко Transmission profile of engagement
RU2695016C9 (en) * 2018-05-14 2019-10-31 Валерий Петрович Калиниченко Transmission profile of engagement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101488368B1 (en) Progressive Gearing
US6837123B2 (en) Non-involute gears with conformal contact
CN104074948B (en) Cup-shaped harmonic gear with common tangent type double-circular arc tooth profile and tooth profile design method of gear
RU2385435C1 (en) Eccentric-cycloidal engagement of complex tooth profiles
RU2655578C1 (en) Dual wave gear transmission
US10527149B2 (en) Conjugate gears with continuous tooth flank contact
JP3483570B2 (en) Negative overtaking toothed gears with flexible meshing
TWI650495B (en) Flat harmonic gear unit
CN106352025B (en) A kind of harmonic speed reducer
CN206072245U (en) For the firm wheel of harmonic speed reducer, harmonic speed reducer and robot
RU2396473C1 (en) Gearing by vakhrushevs
JP3441160B2 (en) Overlapping contact tooth profile flexing gear system
US20150276030A1 (en) Roller screw
EP2784350A1 (en) Roller screw
CN111853203A (en) Composite cosine tooth-shaped internal meshing transmission gear
RU184504U1 (en) GEAR WHEEL WITH HARMONIOUS TEETH PROFILE
RU2362925C1 (en) Rack toothing for linear drive (versions)
CN104776159A (en) Roller gear driving unit
CN2044668U (en) Gear with circum-scribed teeth
RU150803U1 (en) SELF-BRAKE PLANETARY CHAIN
CN104081093B (en) Face gear and geared system
RU2426023C2 (en) Gear
CN104500695B (en) Gear with curved teeth and arc rack
RU2735434C1 (en) Khrustalev method of production of cylindrical gearing of mechanical transmission and cylindrical gearing for implementation thereof
TW201910666A (en) Harmonic gear unit

Legal Events

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

Effective date: 20130324