RU2491458C2 - Зубчатое колесо - Google Patents

Зубчатое колесо Download PDF

Info

Publication number
RU2491458C2
RU2491458C2 RU2010148371/11A RU2010148371A RU2491458C2 RU 2491458 C2 RU2491458 C2 RU 2491458C2 RU 2010148371/11 A RU2010148371/11 A RU 2010148371/11A RU 2010148371 A RU2010148371 A RU 2010148371A RU 2491458 C2 RU2491458 C2 RU 2491458C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tooth
gear wheel
circle
diameter
wheel according
Prior art date
Application number
RU2010148371/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010148371A (ru
Inventor
Цзольт РОТ
Матиас ЭТЦОЛЬД
Original Assignee
Фойт Патент Гмбх
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 Фойт Патент Гмбх filed Critical Фойт Патент Гмбх
Publication of RU2010148371A publication Critical patent/RU2010148371A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2491458C2 publication Critical patent/RU2491458C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/08Profiling
    • F16H55/0806Involute profile
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19949Teeth
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19949Teeth
    • Y10T74/19963Spur
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19949Teeth
    • Y10T74/19963Spur
    • Y10T74/19972Spur form

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение касается зубчатого колеса, имеющего большое количество зубьев. Зубчатое колесо имеет активную область и область ножки. В нормальном сечении область ножки зуба проходит от окружности впадин до окружности зацепления. Боковые поверхности профиля зубьев, соседних в нормальном сечении, образованы симметрично друг другу. Ось симметрии пересекает окружность впадин в нижней точке (FP) впадины. Боковые поверхности профиля зуба в области ножки зуба, начиная от релевантного диаметра, выполнены в форме тангенсоиды. Тангенсоида на релевантном диаметре переходит тангенциально непрерывно в форму боковой поверхности профиля зуба в активной области. Тангенсоида переходит в области ножки зуба тангенциально непрерывно в дугу окружности впадины, которая касается окружности впадин в нижней точке впадины. Изобретение позволяет достичь значительного увеличения прочности ножки зуба. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение касается зацепления зубчатого колеса, имеющего большое количество зубьев, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из DE 10 2006 015 521 B3 известно зубчатое колесо с эвольвентным профилем, полученными методом обкатки. При этом предметом указанного документа является, в частности, так называемая область ножки зуба, то есть область, которая соединяет друг с другом отдельные зубья зубчатого колеса с эвольвентным профилем. В указанном документе с целью предоставить зубчатые зацепления, одинаково работоспособные в обоих направлениях движения, предлагается область ножки зуба, которая, в отличие от обычных закруглений, полученных методом обкатки, закругляется в форме эллипса. Такие зубчатые колеса благодаря эллиптическому закруглению области ножки зуба обладают более высокой несущей способностью, чем зубчатые колеса с радиальным закруглением.
Исходя из этого известного ранее уровня техники, задачей настоящего изобретения является предоставить зубчатое колесо с полученными методом обкатки зубьями, которое позволит еще больше повысить прочность области ножки зуба так, чтобы зубчатое колесо при одинаковой прочности могло быть выполнено с меньшими размерами или - при сравнимом конструктивном размере - со значительным увеличением прочности.
Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью признаков, приведенных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Было обнаружено, что выполнение области ножки зуба в форме, описываемой тангенсоидой, которая тангенциально непрерывно (tangetialstetig) выходит из расположенной над ней формы боковой поверхности профиля зуба в активной области, и в своею очередь тангенциально непрерывно переходит в дугу окружности впадины, которая в свою очередь по касательной прилегает к окружности впадин зубчатого колеса, позволяет значительно увеличить прочность ножки зуба.
При этом проведенные исследования показали, что такое включение тангенсоиды между дугой окружности впадины и формой боковой поверхности профиля зуба в активной области дает возможность расчетного увеличения прочности ножки зуба до 30%, в отличие от традиционного зубчатого колеса, полученного методом обкатки.
Благодаря симметрии боковой поверхности профиля двух соседних зубьев по отношению друг к другу достаточно определить форму одной из боковых поверхностей профиля зуба и затем перенести ее путем зеркального отражения относительно оси симметрии на противоположную область. Благодаря тому, что дуга окружности впадин в нижней точке впадины тангенциально прилегает к окружности впадин, и ось симметрии проходит через эту нижнюю точку впадины, с помощью простой комбинации тангенсоиды с дугой окружности впадины до нижней точке впадины и путем последующего зеркального отображения двух этих функций можно сформировать всю область ножки зуба так, чтобы ее прочность увеличилась.
Причем определить эти функциональные возможности соответственно просто и эффективно можно в нормальном сечении указанным образом, так как переходы функций друг в друга можно представить математически, так что необходимо только выбрать угол и радиус дуги окружности впадины в зависимости от параметров конструкции. Возникающая при этом форма области ножки зуба или, соответственно, впадины между зубьями зубчатого колеса может затем быть перенесена в нормальное сечение различных зубьев зубчатых колес. Так, например, торцовые зубчатые зацепления с прямыми, косыми или спиральными зубьями также позволяют использовать предлагаемую изобретением форму области ножки зуба и получить связанное с этим увеличение прочности, так же как и зубчатые зацепления, например, конических зубчатых колес или зубчатых колес другого рода.
В принципе, предлагаемая изобретением форма ножки зуба может, конечно, использоваться и в зубчатых рейках, конических зубчатых колесах, косозубых колесах, корончатых зубчатых колесах, винтовых зубчатых колесах или червячных колесах, причем форму ножки зуба тогда следует определить в соответствующем нормальном сечении и затем, например, у однозаходных и многозаходных червячных колес по длине развернутого как одно целое зуба, выполнить соответствующие изменения, разумеется, с учетом обычно изменяющейся геометрии самого зуба, то есть, например, высоты зуба и ширины зуба.
То есть предлагаемое изобретением зубчатое зацепление в принципе может быть реализовано в различных зубчатых колесах и в снабженных зубьями элементах. При этом возможна также комбинация с любыми формами боковой поверхности профиля зуба в активной области.
Особенно предпочтительно, однако, применение с формой боковой поверхности профиля зуба, выполненной в виде циклоидальной кривой (эвольвенты или октоиды), в частности, в виде эвольвентной формы боковой поверхности профиля зуба. Этот распространенный в машиностроении общеизвестный тип зубчатого зацепления особенно хорошо подходит для варианта осуществления области ножки зуба, предлагаемого изобретением. Наибольшие возможности увеличения прочности за счет новой формы области ножки зуба были обнаружены у такого рода зубчатых колес с эвольвентным зацеплением.
Ниже с помощью фигур на одном из примеров осуществления описан внешний вид и функциональные возможности новой формы ножки зуба на примере одного зуба или, соответственно, впадины между зубьями зубчатого колеса с эвольвентным зацеплением. Но в принципе, этот вариант осуществления области ножки зуба, как уже подробно излагалось, может также применяться к различным видам зубчатых колес и зубчатых зацеплений.
Показано:
Фиг. 1 - вид в нормальном сечении зубчатого колеса с эвольвентными зубьями при торцевом зацеплении;
Фиг. 2 - вариант осуществления области ножки зуба в зубчатом колесе, показанном на фиг. 1, аналогично изобретению; и
Фиг. 3 - детальное изображение математических величин для определения необходимых функций для предлагаемого изобретением выполнения области ножки зуба.
На фиг. 1 изображена впадина 1 зуба в нормальном сечении. При этом в качестве базовых параметров отмечены координаты x, y, причем ось y одновременно является осью симметрии впадины 1 зуба. При этом указанные участки двух зубьев 2 в части 3 своей головки ограничены не изображенной здесь окружностью выступов. Упомянутая здесь для примера форма 4 боковой поверхности профиля зуба представляет собой эвольвентную форму боковой поверхности профиля зуба, которая используется до диаметра dN так называемой окружности активных точек не изображенной здесь боковой поверхности профиля зуба, входящего в зацепление с этим зубчатым колесом сопряженного зубчатого колеса или, соответственно, зубчатого элемента. Этот участок между окружностью головок в области головок 3 зубьев 2 и окружностью активных точек (диаметр dN) далее будет называться активной областью. Кроме того, следует еще указать на наименьший диаметр, до которого погружается зуб входящего в зацепление с этим зубчатым колесом сопряженного зубчатого колеса или, соответственно, зубчатого элемента. Этот диаметр обычно называется диаметром dFR окружности выступов сопряженного колеса.
Примыкающая к нему в направлении центра зубчатого колеса область между окружностью активных точек (dN) и нижней точкой впадины 1 зуба, в которой располагается так называемая окружность dF впадин, далее будет называться областью ножки впадины 1 зуба. Точка пересечения оси y симметрии с окружностью dF впадин является при этом нижней точкой FP впадины 1 зуба.
Названные выше величины представляют собой величины, используемые обычно для всех зубчатых колес, на которые будет опираться последующее детальное описание предлагаемого изобретением варианта осуществления области ножки зуба, которая здесь уже изображена в соответствии с изобретением.
Дополнительно в изображенном здесь примере эвольвентной формы 4 боковой поверхности профиля зуба важными являются другие величины. Так, на фиг. 1 изображена так называемая основная окружность db, которая является важной для конструкции формы боковой поверхности профиля эвольвентного зацепления. Кроме того, необходимо еще коротко упомянуть обычно используемый модуль m, который получается путем деления не изображенного здесь диаметра делительной окружности на количество зубьев или, соответственно, деления шага p на число π.
Кроме того, на фиг. 1 показан диаметр или, соответственно, радиус, который важен для данного изобретения и будет обозначаться релевантным диаметром dr. Этот релевантный диаметр dr описывает в изображенном здесь примере осуществления переход формы 4 боковой поверхности профиля зуба в активной области в предлагаемую изобретением форму боковой поверхности профиля зуба в области ножки зуба. Этот переход у традиционных зубчатых зацеплений известен также как окружность модификации (Formkreis). Релевантный диаметр может теоретически равняться диаметру dN окружности активных точек (Nutzkreisdurchmesser). Однако, в общем случае он выбирается несколько меньше, чтобы обеспечить разумную надежность в отношении допусков изготовления и допусков установки зубчатых колес. В изображенном здесь примере осуществления релевантный диаметр dr выбран как среднее арифметическое между диаметром dN окружности активных точек и диаметром dFR окружности выступов (Freikreis) сопряженного колеса, так что образуется определенное безопасное расстояние между релевантным диаметром dr и диаметром dN окружности активных точек. Благодаря этому обеспечивается, что не изображенный здесь зуб входящего в зацепление с зубчатым колесом сопряженного зубчатого элемента в любом случае пройдет по расчетной форме 4 боковой поверхности профиля зуба, то есть здесь по эвольвенте, а не войдет в зацепление с боковой поверхностью профиля в области ножки зуба, имеющей форму согласно изобретению, создавая при этом нагрузку.
На фиг. 2 более подробно поясняется форма ножки зуба в предлагаемом изобретением варианте осуществления. При этом уже названные на фиг. 1 элементы на фиг. 2 обозначены теми же позициями. Из приведенных на фиг. 1 диаметров на фиг. 2 изображен только релевантный диаметр dr. Как уже было упомянуто, форма 4 боковой поверхности профиля зуба в активной области в настоящем примере осуществления из соображений надежности и в связи с допусками переходит в области релевантного диаметра dr в предлагаемый изобретением вариант осуществления формы ножки зуба в области ножки зуба тангенциально непрерывно. В точке P, в которой диаметр dr пересекает боковую поверхность 4 профиля зуба, происходит этот переход от эвольвентной формы 4 боковой поверхности профиля зуба к тангенсоиде в обозначенной позицией 5 области формы боковой поверхности профиля зуба. На фиг. 2 тангенс, проходящий в области 5 формы боковой поверхности профиля зуба в направлении центра зубчатого колеса, то есть центра координат, продолжен. Этот участок тангенсоиды 5` пересекает при этом ось y в области, расположенной ниже нижней точки FP впадины, то есть при математическом условии x=0 тангенс на пересечении с осью симметрии y имеет соответствующий угол подъема. Угол подъема относительно оси x на фиг. 2 при этом обозначен углом γ. Относительно самой оси симметрии получается, таким образом, угол 90° - γ. Причем этот угол γ будет важен для конструирования, которое будет поясняться позднее, или, соответственно, для выбора конкретной тангенсоиды.
Кроме того, видно, что тангенсоида в точке перехода ÜP переходит в дугу 6 окружности впадины. И этот переход между дугой 6 окружности впадины и используемой областью тангенсоиды 5 выполнен с общим тангенсом. Тогда дуга 6 окружности впадины касается окружности впадин df в нижней точке FP впадины, то есть в точке пересечения окружности впадин df с осью симметрии y.
Математическая функция тангенса относительно центра координат, совпадающего с центром зубчатого колеса и проходящей соответственно симметрично каждой впадине 1 зуба оси симметрии y описывается с помощью следующего уравнения:
y(x)=a·tan(b·x)+c (уравн.1)
Чтобы однозначно определить эту функцию, необходимы три краевых условия, которые формулируются следующим образом:
(1) Переход от эвольвенты к тангенсоиде происходит тангенциально непрерывно.
(2) Угол подъема тангенсоиды в точке пересечения с осью симметрии y (то есть при x=0) определяется углом γ. Этот угол может позднее выбираться свободно в определенных конструктивных границах, о чем ниже будет сказано более подробно.
(3) Точка перехода от эвольвенты к тангенсоиде находится на релевантном диаметре dr, который, по сути, может быть выбран любым, однако в любом случае должен быть меньше диаметра dN окружности активных точек, как уже было сказано выше.
Примыкающая к этому тангенсу дуга 6 окружности впадины в общей форме выражается следующим уравнением:
r2=(x-e)+(y-f)2 (уравн.2)
При этом радиус r может быть выбран любым. Центр должен при этом лежать на оси симметрии y, то есть оси ординат системы координат. Соответственно этому значение e получается e=0. Кроме того, для уравнения окружности необходимо еще и другое краевое условие:
(4) Переход к тангенсоиде в точке перехода ÜP происходит тангенциально непрерывно.
Форма боковой поверхности профиля зуба в области ножки зуба ниже будет описана в общей математической форме, при этом важные величины, которые еще не пояснялись на приведенных ранее фигурах, указаны на фиг. 3. Сначала осуществляется определение координат точки P примыкания эвольвенты.
Эта точка лежит на диаметре dr. Чтобы определить ширину SL (по хорде) впадины зуба, необходима толщина sr зуба в радианах, которая определяется следующим образом (s = толщина зуба на делительной окружности; d = диаметр делительной окружности):
Figure 00000001
(уравн. 3)
αr представляет собой угол зацепления на диаметре dr. При этом угол зацепления αr задается неявным образом при выборе эвольвенты. Оказалось, что предлагаемое изобретением увеличение прочности наступает, начиная с угла зацепления αr, равного от 4° до 5°. Таким образом, угол зацепления αr должен в любом случае выбираться больше 4°, предпочтительно больше 7°. В отличие от этого, α означает угол зацепления на делительной окружности, который у большинства зубчатых колес обычно составляет 15-25°, предпочтительно около 20°.
Тогда ширина sL впадины зуба в радианах вычисляется следующим образом:
Figure 00000002
(уравн. 4)
Отсюда можно найти ширину впадины зуба (по хорде):
Figure 00000003
(уравн. 5)
Тогда координата x точки P будет равна:
Figure 00000004
(уравн. 6)
Координата y находится из уравнения Пифагора:
Figure 00000005
(уравн. 7)
Чтобы обеспечить тангенциальную непрерывность в точке P, необходимо знать угол подъема φ эвольвенты в точке P. Этот угол складывается из угла зацепления αr и половины угла раскрытия впадины зуба:
Figure 00000006
(уравн. 8)
Теперь можно с помощью краевых условий определить коэффициенты a и b, а также составляющую с. Из краевого условия (1) следует:
Figure 00000007
(уравн. 9)
Из краевого условия (2) следует:
Figure 00000008
(уравн. 10)
Из краевого условия (3) следует:
Figure 00000009
(уравн. 11)
Тогда для a, b и c получается:
Figure 00000010
(уравн. 12)
Figure 00000011
(уравн. 13)
Figure 00000012
(уравн. 14)
Угол γ может быть выбран соответствующим образом. Чтобы добиться улучшения по сравнению с традиционными зубчатыми зацеплениями, он должен быть выбран в любом случае меньше 65°. Однако, в первом приближении оптимальное значение равно или меньше 45°. Особенно предпочтительным оказался выбор угла по приведенной ниже зависимости, выраженной уравнением 15, причем хорошие результаты можно получить в поле допусков +/-20% в области этого значения γ.
Figure 00000013
(уравн. 15)
Общее уравнение окружности должно быть сначала приведено в форму g(x).
Figure 00000014
(уравн. 16)
Так как точка центра окружности лежит на оси y, можно подставить e=0. Требуется нижняя дуга окружности, поэтому перед корнем должен быть знак минус. Следовательно:
Figure 00000015
(уравн. 17)
Теперь можно определить d. Из краевого условия (4) получается следующая зависимость. Производные тангенсоиды и круговой функции в переходном месте в точке перехода ÜP при xÜ должны иметь одинаковую величину.
Figure 00000016
(уравн. 18)
Отсюда следует уравнение, с помощью которого можно определить место перехода xÜ:
Figure 00000017
(уравн. 19)
Имея xÜ, теперь можно определить f. Для этого обе функции приравниваются друг к другу в точке xÜ:
Figure 00000018
(уравн. 20)
Следовательно, для f получается:
Figure 00000019
(уравн. 21)
Итак, геометрия впадины зуба в области ножки зуба в общем случае может быть выражена следующим образом:
Figure 00000020
где: a находится из уравнения (уравн.12)
b находится из уравнения (уравн.13)
c находится из уравнения (уравн.14)
d находится из уравнения (уравн.21)
xÜ находится из уравнения (уравн.19)
При этом функция для отрицательных аргументов получается просто путем зеркального отображения относительно оси ординат, так как эта ось ординат одновременно является осью симметрии Y впадины 1 зуба.
Как следует из подробно рассмотренной выше математической зависимости, теперь конструктору такой формы ножки зуба остается только выбрать угол γ, а также радиус r дуги 6 окружности. Для идеального выбора угла γ выше в уравнении (уравн. 15) уже имеется соответствующая рекомендация.
Для радиуса r дуги 6 окружности впадины оптимальными оказались значения, которые находятся в диапазоне 0,1-0,6-кратного модуля m. Предпочтительно эти значения находятся в диапазоне 0,3-0,4 модуля m. Другое улучшение достигается при ссылке на участок ширины SL впадины зуба по хорде. Для радиуса R при этом оптимальными оказались значения 0,1-0,6 ширины SL впадины зуба. Предпочтительно эти значения находятся в диапазоне 0,3-0,4 ширины SL впадины зуба. В приведенном ниже примере расчет осуществлялся исходя из радиуса r=0,3 SL, это значение следует по возможности выбирать как особенно предпочтительное значение.
Проведенные на основании этих значений расчеты методом конечных элементов дали увеличение прочности ножки зуба до 30% по сравнению с традиционными формами ножки зуба.
Пример значений, которые были выбраны в качестве примера из названных диапазонов значений, рассматривается ниже. При этом выбранные наименования и буквенные обозначения формул являются для зубчатых колес общеупотребительными и общеизвестными.
Зубчатое колесо I имеет следующие параметры:
модуль m=4 мм.
Количество зубьев z1=53.
Смещение профиля x1=0.
Угол зацепления на делительной окружности α=20°.
Чтобы определить диаметр dN окружности активных точек и диаметр dFR окружности выступов сопряженного колеса зубчатого колеса I, необходимы параметры второго входящего в зацепление с зубчатым колесом I зубчатого колеса II и расстояние между осями зубчатых колес I, II.
Количество зубьев z2=19.
Смещение профиля x2=0,6.
Расстояние между осями a=146,4 мм.
Для сравнения берется вариант зубчатого колеса, полученного методом обкатки. Форма ножки создается с помощью червячной фрезы со следующими параметрами:
коэффициент высоты головки haPO*=1,3889.
Коэффициент закругления головки ρaPO=0,25
(как принято и обозначено *, соответственно отнесенный к модулю m).
Угол протуберанца αρm0=10°.
Величина протуберанца ρm0=0,26 мм.
Припуск на обработку перед шлифованием выбирается q=0,16 мм, соответственно остаточная величина протуберанца получается равной 0,1 мм.
Для этого зубчатого зацепления получаются следующие входные величины для расчета кривой ножки:
диаметр окружности зацепления: dN1=207,764 мм.
Диаметр окружности выступов сопряженного колеса dFR=204,000 мм.
Диаметр перехода от эвольвенты к тангенсоиде (среднее арифметическое dN1 и dFR): dr=205,88 мм.
Ширина впадины зуба (по хорде) к dr: SL=4,204 мм.
Угол подъема эвольвенты в точке перехода от эвольвенты к тангенсоиде: φ=74,2°.
Чтобы однозначно определить кривую ножки, не хватает еще данных угла подъема тангенсоиды в точке x=0 (γ) и радиуса r. Для угла γ можно в соответствии с уравнением (уравн. 15) принять следующую зависимость:
Figure 00000021
Радиус закругления r дуги 6 окружности впадины идеален, когда - как было изложено выше - выполняется следующая зависимость:
r = 0,35·SL
Для данного примера, таким образом, получается:
γ=27°,
r=1,5 мм.
Коэффициенты и составляющие тангенсоиды и круговой функции получаются здесь следующие:
коэффициент a=0,30626.
Коэффициент b=0,63469976.
Составляющая c=101,64979.
Составляющая f=103,32733.
Пределы для γ у этого зубчатого колеса принимают следующие значения:
γmin=11°,
γmax=65°.
За пределами этого диапазона при новой форме ножки зуба, по сравнению с вышеназванным вариантом, изготовленным с помощью червячной фрезы, уменьшения напряжений и вместе с тем увеличения прочности ножки зуба не происходит.
Нижний предел радиуса в этом примере составляет rmin=0,5 мм, верхний предел rmax=2,1 мм. Это не предел, обусловленный напряжениями, а геометрический предел. Потому что этот радиус представляет собой практически полное закругление, которое, однако, имеет еще меньшие напряжения, чем сравнительный вариант, изготовленный с помощью червячной фрезы, однако более высокие, чем при оптимальных значениях γ и r.
По сравнению с традиционным зубчатым колесом, изготовленным методом обкатки, у приведенного в этом примере зубчатого колеса I возможно увеличение прочности ножки зуба на величину, составляющую до 30%.
Изготовление таких зубчатых колес может осуществляться, например, на программируемых фрезеровальных станках с многоосным управлением перемещениями или с помощью предназначенных для этого соответствующих предлагаемой изобретением форме ножки зуба зубофрезерных станках.

Claims (14)

1. Зубчатое колесо, имеющее большое количество зубьев; причем боковые поверхности профиля зубьев имеют активную область и область ножки зуба, причем область ножки зуба проходит, если рассматривать в нормальном сечении, от окружности впадин до окружности активных точек, причем боковые поверхности профиля зубьев соседних в нормальном сечении зубьев образованы соответственно симметрично друг другу, причем ось симметрии (y) пересекает окружность впадин в нижней точке впадины,
отличающееся тем, что, если смотреть в нормальном сечении, боковые поверхности профиля в области ножки зуба, начиная с релевантного диаметра (dr), в направлении центра зубчатого колеса выполнены в форме тангенсоиды, причем тангенсоида на релевантном диаметре (dr) переходит тангенциально непрерывно в форму боковой поверхности профиля зуба в активной области; причем тангенсоида в области ножки зуба переходит тангенциально непрерывно в дугу окружности впадины, которая касается окружности (df) впадин в нижней точке (FP) впадины.
2. Зубчатое колесо по п.1, отличающееся тем, что продолженная за дугу окружности впадины тангенсоида пересекает ось (y) симметрии под углом подъема 90°-γ; причем γ выбран меньше 65°.
3. Зубчатое колесо по п.1, отличающееся тем, что продолженная за дугу окружности впадины тангенсоида пересекает ось (y) симметрии под углом подъема 90°-γ; причем γ выбран меньше 50°.
4. Зубчатое колесо по п.1, отличающееся тем, что продолженная за дугу окружности впадины тангенсоида пересекает ось (y) симметрии под углом подъема 90°-γ; причем γ выбран меньше 45°.
5. Зубчатое колесо по одному из пп.2-4, отличающееся тем, что γ выбирается в зависимости от количества (z) зубьев и угла зацепления (αr) формы боковой поверхности профиля зуба на релевантном диаметре (dr) из зависимости 45°-180°/z-αr.
6. Зубчатое колесо по п.5, отличающееся тем, что выбранный угол зацепления (αr) формы боковой поверхности профиля зуба на релевантном диаметре (dr) больше или равен 4°, в частности больше 7°.
7. Зубчатое колесо по п.1, отличающееся тем, что выбранный радиус дуги окружности впадины равен 0,1-0,6 модуля.
8. Зубчатое колесо по п.6, отличающееся тем, что выбранный радиус дуги окружности впадины равен 0,3-0,4 модуля.
9. Зубчатое колесо по п.1 или 6, отличающееся тем, что выбранный радиус дуги окружности впадины равен 0,1-0,6 ширины (SL) впадины зуба на релевантном диаметре (dr).
10. Зубчатое колесо по п.1 или 6, отличающееся тем, что выбранный радиус дуги окружности впадины равен 0,3-0,4 ширины (SL) впадины зуба на релевантном диаметре (dr).
11. Зубчатое колесо по п.1, отличающееся тем, что релевантный диаметр (dr) меньше диаметра окружности активных точек или максимум равен ему.
12. Зубчатое колесо по п.1 или 11, отличающееся тем, что выбранный релевантный диаметр (dr) равен среднему арифметическому между диаметром окружности активных точек и диаметром окружности выступов сопряженного колеса.
13. Зубчатое колесо по п.1, отличающееся тем, что боковая поверхность профиля зуба в активной области выполнена в виде эвольвенты.
14. Зубчатое колесо по п.13, отличающееся тем, что выбранный релевантный диаметр (dr) больше или, по меньшей мере, равен диаметру основной окружности.
RU2010148371/11A 2008-09-02 2009-07-21 Зубчатое колесо RU2491458C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008045318A DE102008045318B3 (de) 2008-09-02 2008-09-02 Verzahnung eines Zahnrads
DE102008045318.8 2008-09-02
PCT/EP2009/005270 WO2010025791A1 (de) 2008-09-02 2009-07-21 Verzahnung eines zahnrads

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010148371A RU2010148371A (ru) 2012-10-10
RU2491458C2 true RU2491458C2 (ru) 2013-08-27

Family

ID=41051728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010148371/11A RU2491458C2 (ru) 2008-09-02 2009-07-21 Зубчатое колесо

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8424408B2 (ru)
EP (1) EP2181277B1 (ru)
JP (1) JP5542822B2 (ru)
KR (1) KR101679632B1 (ru)
CN (1) CN101868656B (ru)
AT (1) ATE516458T1 (ru)
AU (1) AU2009289878B8 (ru)
DE (1) DE102008045318B3 (ru)
RU (1) RU2491458C2 (ru)
WO (1) WO2010025791A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658574C2 (ru) * 2013-08-02 2018-06-21 Тойо Денки Сейзо Кабусики Кайся Зубчатая передача железнодорожного транспортного средства с системой параллельного карданного привода
RU2713537C1 (ru) * 2019-02-20 2020-02-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО УГТУ) Зубчатое соединение с внешним зацеплением зубьев

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009032690A1 (de) 2009-07-09 2011-01-13 Voith Patent Gmbh Elastische Kupplung
JP5520374B2 (ja) * 2010-06-21 2014-06-11 大岡技研株式会社 自由曲面歯車
US9267594B2 (en) * 2010-08-24 2016-02-23 American Axle & Manufacturing, Inc. Controlled relative radius of curvature forged bevel gears with involute section
CN103671820B (zh) * 2012-09-21 2017-12-12 恩普乐股份有限公司 齿轮及其制造方法
JP6113452B2 (ja) * 2012-10-04 2017-04-12 株式会社エンプラス 歯車及びその製造方法
DE102013004861B3 (de) 2013-03-21 2014-02-27 Voith Patent Gmbh Verzahnung eines Zahnrads
CN103267108B (zh) * 2013-05-13 2015-08-12 浙江大学 具有巴都万螺旋线齿形的斜齿圆柱齿轮
JP6188131B2 (ja) * 2013-06-14 2017-08-30 株式会社エンプラス 歯車
CN103742625B (zh) * 2013-12-31 2016-09-07 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 一种渐开线齿轮
CN106958643B (zh) * 2017-05-11 2019-04-02 河南科技大学 齿轮轮齿接触性能分析方法
CN107525485B (zh) * 2017-08-08 2020-05-29 重庆清平机械有限责任公司 内斜齿轮棒间距测量方法
AT521968B1 (de) * 2019-02-19 2020-07-15 Miba Sinter Austria Gmbh Sinterzahnrad
EP3745222A1 (de) * 2019-05-28 2020-12-02 Flender GmbH Herstellungsverfahren für eine verzahnung, werkzeug und maschinenkomponente
DE102020114275A1 (de) * 2020-05-28 2021-12-02 Voith Patent Gmbh Hirth-Verzahnung mit Sekundärprofilwinkel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6342023B1 (en) * 1997-07-15 2002-01-29 Aimbridge Pty Ltd. Gear profile for orbital gear transmissions, and orbital gear transmission and winches utilizing orbital gear transmissions
RU2191304C2 (ru) * 2000-06-26 2002-10-20 Волгоградский государственный технический университет Цилиндрическая зубчатая передача
DE102006015521B3 (de) * 2006-03-31 2007-04-12 ThyssenKrupp Präzisionsschmiede GmbH Verzahnung eines evolventisch wälzverzahnten Zahnrades

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4108017A (en) * 1977-03-16 1978-08-22 Rouverol W S Standard-pitch gearing
US4589300A (en) * 1984-08-17 1986-05-20 Rouverol William S Low transmission error gearing
US4644814A (en) * 1985-07-22 1987-02-24 Rouverol William S Wide-angle gearing
US4651588A (en) * 1986-03-03 1987-03-24 Rouverol William S Low-excitation gearing
DE19501016A1 (de) * 1995-01-14 1996-07-18 Zahnradfabrik Friedrichshafen Evolventenverzahnung
CN1154796C (zh) * 1997-07-15 2004-06-23 艾姆博里治有限公司 轨道齿轮传动齿形、轨道齿轮传动及利用轨道齿轮传动的绞盘
US6837123B2 (en) * 2001-03-23 2005-01-04 Hawkins Richard M Non-involute gears with conformal contact
WO2006038901A1 (en) * 2004-10-04 2006-04-13 Lykhovyd Yuriy M Planetary gear transmission
EP1908992B1 (de) * 2005-07-05 2010-05-05 German Alexandrovich Zhuravlev Zahnradantrieb
CN201090709Y (zh) * 2007-09-29 2008-07-23 大连创新齿轮箱制造有限公司 新型高精度齿轮
CN101191547B (zh) * 2007-12-14 2010-04-14 中冶长天国际工程有限责任公司 一种星轮齿板齿弧曲线的修正方法
JP5391396B2 (ja) * 2008-11-28 2014-01-15 株式会社エンプラス 歯車
US8051738B2 (en) * 2009-05-06 2011-11-08 Hamilton Sundstrand Corporation Rotor gear for a generator
US8132480B2 (en) * 2009-05-06 2012-03-13 Hamilton Sundstrand Corporation Pump gear and pump assembly for a generator
US7926381B2 (en) * 2009-06-30 2011-04-19 Hamilton Sundstrand Corporation Idler gear for a generator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6342023B1 (en) * 1997-07-15 2002-01-29 Aimbridge Pty Ltd. Gear profile for orbital gear transmissions, and orbital gear transmission and winches utilizing orbital gear transmissions
RU2191304C2 (ru) * 2000-06-26 2002-10-20 Волгоградский государственный технический университет Цилиндрическая зубчатая передача
DE102006015521B3 (de) * 2006-03-31 2007-04-12 ThyssenKrupp Präzisionsschmiede GmbH Verzahnung eines evolventisch wälzverzahnten Zahnrades

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658574C2 (ru) * 2013-08-02 2018-06-21 Тойо Денки Сейзо Кабусики Кайся Зубчатая передача железнодорожного транспортного средства с системой параллельного карданного привода
RU2713537C1 (ru) * 2019-02-20 2020-02-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО УГТУ) Зубчатое соединение с внешним зацеплением зубьев

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110068945A (ko) 2011-06-22
US20110113911A1 (en) 2011-05-19
US8424408B2 (en) 2013-04-23
ATE516458T1 (de) 2011-07-15
AU2009289878A1 (en) 2010-03-11
AU2009289878B8 (en) 2013-05-16
AU2009289878A8 (en) 2013-05-16
WO2010025791A8 (de) 2010-08-05
WO2010025791A1 (de) 2010-03-11
RU2010148371A (ru) 2012-10-10
EP2181277A1 (de) 2010-05-05
EP2181277B1 (de) 2011-07-13
CN101868656A (zh) 2010-10-20
JP5542822B2 (ja) 2014-07-09
AU2009289878B2 (en) 2013-05-02
DE102008045318B3 (de) 2009-10-08
CN101868656B (zh) 2013-10-30
JP2012501411A (ja) 2012-01-19
KR101679632B1 (ko) 2016-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2491458C2 (ru) Зубчатое колесо
JP4918588B2 (ja) インボリュート転造歯切りされた歯車の歯構成
Costopoulos et al. Reduction of gear fillet stresses by using one-sided involute asymmetric teeth
JP4376938B2 (ja) コルヌ螺旋歯形歯車
EP1497572B1 (en) Gear tooth profile
US20130118282A1 (en) Load rating optimized bevel gear toothing
US20170284529A1 (en) Toothing of a gearwheel
JP2002514291A (ja) 歯車形状構成
JP2003503649A (ja) 二重クラウニング付きピニオン歯面および共役歯車歯面を有するはすばおよび平歯車ドライブ
CN111322373B (zh) 一种基于羊角螺旋线齿条刀的齿轮副设计方法
JP3543431B2 (ja) 傘歯車の歯形の設計方法
AU2006210084B2 (en) Method for establishing the gearing geometries of a gear pairing of two gears with intersecting axes
JPH1194052A (ja) 歯 車
EP2440811A1 (en) Toothed gears with tooth profile having different profile angles and differential with these toothed gears
JP6205600B2 (ja) 曲線状に歯形修正されたインボリュート平歯車
JP4474250B2 (ja) 円錐形インボリュート歯車対の設計方法及び円錐形インボリュート歯車対
JPH0215743B2 (ru)
US1876795A (en) Steering gear
US2866354A (en) Gearing with tapered pinion
CN110686064A (zh) 螺线齿形齿轮的结构
JP2002147573A (ja) 円筒ウォーム、ウォームホィール、及びウォームギヤ
CN117006230A (zh) 一种恒定啮合特性对构齿轮齿条副
JPS59180158A (ja) 修整インボリユ−ト系歯車
CN116857338A (zh) 一种恒定啮合特性对构人字齿轮副