RU2547201C1

RU2547201C1 - Tooth-wheel

Info

Publication number: RU2547201C1
Application number: RU2013156215/11A
Authority: RU
Inventors: Елена Николаевна Мендрух; Николай Викторович Мендрух; Наталья Сергеевна Терзиева
Original assignee: Елена Николаевна Мендрух; Николай Викторович Мендрух; Наталья Сергеевна Терзиева
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: tooth-wheel consists of a body and toothed rim with teeth. At sections of tooth tips width of their side surfaces is made stepped vary and inversely proportional to ratio of engagement pairing. Border of width change is displaced towards tooth tips by value of radial clearance of the gearing.

EFFECT: reduced materials consumption.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.The invention relates to mechanical engineering, namely to machine parts, and can be used in gears.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. - М.: Высш. шк., 1984. - 336 с., ил.», стр.44.A gear wheel is known that contains a body and a ring gear with teeth - see, for example, “Dunaev PF, Lelikov OP Machine parts. Course design: Textbook. allowance for machine building. specialist. technical schools. - M .: Higher. school, 1984. - 336 p., ill. ”, p. 44.

Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что конструкция зубьев его зубчатого венца не учитывает величину парности зацепления с сопряженным зубчатым колесом в передаче. При вращении колеса линия контакта зубьев перемещается в поле зацепления, у которого одна сторона равна ширине зубчатого венца, а вторая равна длине активной линии зацепления - на боковых поверхностях зубьев. На участке поля зацепления, расположенного в зоне колеса зацепления - на линии полюса зацепления и прилегающих к ней зонах (со стороны вершины и со стороны корня зуба) имеет место однопарное зацепление. На остальных участках поля зацепления - в сторону вершины корня зуба - имеет место двухпарное зацепление. При однопарном зацеплении зуб воспринимает (передает) нагрузку в два раза больше, чем при двухпарном. Контактная прочность зубьев рассчитывается исходя из величины нагрузок, воспринимаемых (передаваемых) зубьями. Исходя из величины контактной прочности зубьев рассчитывается ширина зубьев. Из этого следует, что величина парности зацепления влияет на необходимую ширину зубьев, и для обеспечения требуемой контактной прочности зубьев ширина зубьев (ширина их боковых поверхностей - ширина поля зацепления) в зонах, прилегающих к полюсу зацепления - на участках однопарного зацепления - должна быть вдвое больше, чем на остальных участках поля зацепления, т.е. ширина парности зацепления: выполнение ширины зубьев в зависимости от парности зацепления способно оптимизировать конструкцию зубьев зубчатого колеса, снизить потребное количество материала, идущего на их изготовление, и снизить издержки на изготовление колеса в целом. Выполнение зубьев равной ширины - по всей их высоте - приводит к перерасходу материала, идущего на изготовление зубьев, и повышению издержек на изготовление колеса в целом.The disadvantage of this gear wheel is that the design of the teeth of its gear ring does not take into account the magnitude of the pairing of gearing with the mating gear in the gear. When the wheel rotates, the line of contact of the teeth moves in the engagement field, in which one side is equal to the width of the ring gear, and the second is equal to the length of the active line of engagement - on the side surfaces of the teeth. On the site of the engagement field located in the area of the engagement wheel — on the line of the engagement pole and adjacent zones (from the apex side and from the tooth root side) there is a single-pair engagement. In other parts of the engagement field - towards the top of the tooth root - there is a two-pair engagement. With single-pair engagement, the tooth perceives (transfers) the load twice as much as with double-pair engagement. The contact strength of the teeth is calculated based on the magnitude of the loads perceived (transmitted) by the teeth. Based on the magnitude of the contact strength of the teeth, the width of the teeth is calculated. From this it follows that the magnitude of the pairing of the engagement affects the necessary width of the teeth, and to ensure the required contact strength of the teeth, the width of the teeth (the width of their lateral surfaces is the width of the field of engagement) in areas adjacent to the pole of engagement - in areas of unipair engagement - should be twice as large than in other parts of the engagement field, i.e. width of the gearing pair: the width of the teeth depending on the gearing pair can optimize the design of the gear teeth, reduce the amount of material required for their manufacture, and reduce the cost of manufacturing the wheel as a whole. The implementation of the teeth of equal width - over their entire height - leads to an overspending of the material used to manufacture the teeth, and increase the cost of manufacturing the wheel as a whole.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего тело и зубчатый венец с зубьями - см. «Производство зубчатых колес: Справочник / С.Н. Калашников, А.С. Калашников, Г.И. Коган и др.; Под общ. ред. Б.А. Тайца. - 3-е изд., перераб. и допол. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с.: ил.», стр.33.The design of the gear wheel containing the body and the ring gear with teeth was taken as a prototype - see. “Production of gears: Reference book / S.N. Kalashnikov, A.S. Kalashnikov, G.I. Kogan et al .; Under the total. ed. B.A. Thai. - 3rd ed., Revised. and extra. - M.: Mechanical Engineering, 1990. - 464 p.: Ill. ", P. 33.

Недостатки прототипа те же, что и у аналога.The disadvantages of the prototype are the same as that of the analogue.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.The invention solves the problem of optimizing the design of the gear wheel and reducing the cost of its manufacture.

Для этого зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, причем на участках головок зубьев ширина их боковых поверхностей выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину радиального зазора зубчатой передачи.To this end, the gear wheel contains a body and a ring gear with teeth, and in the areas of the tooth heads the width of their side surfaces is made stepwise varying and inversely proportional to the gearing ratio, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth by the value of the radial clearance of the gear transmission.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: зуб зубчатого колеса - вид с его торца (фиг.1) и тот же зуб - вид в сечении сбоку (фиг.2).The invention is illustrated by drawings, which depict: a gear tooth - view from its end (Fig. 1) and the same tooth - side view in cross section (Fig. 2).

На чертежах показаны: тело 1 зубчатого колеса, зуб 2 зубчатого венца, окружность 3 впадин зубчатого венца, начальная окружность 4, высота h зуба, высота головки (h_г) зуба, высота ножки (h_н) зуба, высота корня (h_к) зуба, полюс P зуба, линия полюса (P-P) зуба, величина нагрузки при однопарном зацеплении (F_п), величина нагрузки при двухпарном зацеплении (F_п/2), участок однопарного зацепления (2-3, длиной l₃), участки двухпарного зацепления (1-2 и 3-4, длиной соответственно l₁ и l₂), ширина зуба (B) при однопарном зацеплении, ширина зуба (B/2) при двухпарном зацеплении, величина радиального зазора (C) зубчатой передачи, величина участка головки зуба (H) с двухпарным зацеплением и шириной B/2.The drawings show: the body 1 of the gear, the tooth 2 of the gear, the circumference of 3 depressions of the gear, the initial circumference 4, the height of the tooth h, the height of the head (h _g ) of the tooth, the height of the legs (h _n ) of the tooth, the height of the root (h _to ) tooth, pole P of the tooth, pole line (PP) of the tooth, the load value with unipair gearing (F _p ), the load value with two-pair gearing (F _p / 2), the area of unipair gearing (2-3, length l ₃ ), the sections of the two-pair gearing (1-2 and 3-4, with a length of l ₁ and l ₂ , respectively), tooth width (B) with single-pair gearing, tooth width (B / 2) with two-pair gearing and, the value of the radial clearance (C) of the gear, the size of the portion of the tooth head (H) with two-pair engagement and a width of B / 2.

Ширина боковых (рабочих) поверхностей зубьев - вдоль их высоты (h) - выполнена неодинаковой, на участках головок зубьев (h_г), с двухпарным зацеплением - на участках 3-4, со смещением в сторону вершин зубьев на величину радиального зазора (C) передачи, ширина зубьев выполнена вдвое меньше, чем по остальной величине зубьев (двухпарность зацепления на ножках зубьев не учитывается, и ширина боковых поверхностей зубьев в этих зонах равна ширине B при однопарном зацеплении и действии на зуб нагрузки F_п - из соображения прочности зубьев в зоне их ножек).The width of the lateral (working) tooth surfaces - along their height (h) - is made unequal, in the areas of the tooth heads (h _g ), with two-pair engagement - in sections 3-4, with a shift towards the tops of the teeth by the value of the radial clearance (C) gears, the width of the teeth is half as much as the rest of the teeth (two-pair engagement on the tooth legs is not taken into account, and the width of the tooth flanks in these zones is equal to the width B with single-pair engagement and the load acting on the tooth F _p - for reasons of tooth strength in the zone their legs).

При работе колеса зубья по своей высоте имеют участки однопарного и двухпарного зацепления. При однопарном зацеплении на зуб действует полная нагрузка (F_п), а при двухпарном зацеплении - половина полной нагрузки (F_п/2), этот фактор и учитывается изменением ширины боковых поверхностей зубьев. Смещение границы изменения ширины рабочих поверхностей зубьев на величину радиального зазора передачи (C) учитывает возможные неточности сборки колес в передаче и погрешности в их работе.During operation of the wheel, the teeth have sections of single-pair and two-pair gearing in their height. With a single-pair gearing, a full load (F _p ) acts on the tooth, and with a two-pair gearing, half the full load (F _p / 2) acts, this factor is taken into account by changing the width of the side surfaces of the teeth. The shift of the boundary for changing the width of the working surfaces of the teeth by the value of the radial clearance of the gear (C) takes into account possible inaccuracies in the assembly of the wheels in the gear and errors in their operation.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса имеет меньшую материалоемкость за счет уменьшения материала, идущего на изготовление зубьев зубчатого венца (особенно у крупномодульных широких колес). Это снижает издержки на изготовление зубчатого венца колеса и зубчатого колеса в целом.Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel has a lower material consumption by reducing the material used to manufacture the gear teeth (especially for large-modular wide wheels). This reduces the cost of manufacturing the gear ring of the wheel and the gear wheel as a whole.

Claims

A gear wheel, mainly of a large-modular gear train, comprising a body and a gear ring with teeth, characterized in that the width of their lateral surfaces is made stepwise changing in sections of the tooth heads and is inversely proportional to the multiplicity of gearing, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth by gear radial clearance value.