RU2595056C1

RU2595056C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2595056C1
Application number: RU2015125943/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2016-08-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in tooth gears. Gear wheel includes body, gear rim with teeth and a pair of ring pads fixed on the teeth ends and sections of the ends of the body adjacent to the rim. Teeth are made symmetrical, forming U-shape in their main cross section. Width of the heads of teeth is made stepped vary and inversely proportional to independent of engagement pairing. Boundary change of width heads is shifted towards the tops of teeth on half the value of axial clearance transmission.

EFFECT: result is higher strength of the gear teeth.

1 cl, 2 dwg

Description

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

Известна конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца колеса - см., например, патент на изобретение РФ №2488725, кл. F16H 55/12, опубл. 27.07.2013 г., бюл. №21.A known design of a gear wheel containing a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear; moreover, the outer diameter of the linings is equal to the diameter of the circumference of the tops of the gear rim of the wheel - see, for example, patent for the invention of the Russian Federation No. 2488725, class. F16H 55/12, publ. 07/27/2013, bull. No. 21.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья его зубчатого венца имеют одинаковую ширину боковых (рабочих) поверхностей, участвующих в зацеплении с парным зубчатым колесом, по всей высоте зубьев. Это не учитывает того, что парность зацепления зубьев сопряженных зубчатых колес в передаче не одинакова по высоте зубьев: в районе полюса зацепления зубьев имеет место однопарное зацепление; на участках зубьев, прилегающих к их вершинам и основаниям, имеет место двухпарное зацепление. Прямопропорциональна величине зацепления, соответственно, и величина нагружения соответствующих участков боковых поверхностей зубьев - в районе полюса зацепления величина нагружения зубьев вдвое больше, чем на участках боковых поверхностей, прилегающих к вершинам и основаниям зубьев. А ширина боковых (рабочих) поверхностей зубьев, выполненная одинаковой по всей высоте зубьев, этой разности в нагружении по высоте зубьев не учитывает и задана с учетом максимального нагружения зубьев (в районе их полюсов). Это приводит к перерасходу материала, идущего на изготовление зубчатого венца и колеса в целом.The disadvantage of this design of the gear wheel is that the teeth of its gear rim have the same width of the side (working) surfaces involved in engagement with the pair of gears over the entire height of the teeth. This does not take into account the fact that the pairing of the teeth of the mating gears in the gear is not identical in height of the teeth: in the region of the pole of gearing of the teeth there is a single-pair gearing; in the areas of the teeth adjacent to their tops and bases, there is a two-pair engagement. Directly proportional to the magnitude of the engagement, respectively, and the magnitude of the loading of the corresponding sections of the tooth flanks — in the region of the meshing pole, the magnitude of the loading of the teeth is twice as large as in the areas of the lateral surfaces adjacent to the tops and bases of the teeth. And the width of the lateral (working) surfaces of the teeth, made identical over the entire height of the teeth, does not take into account this difference in loading along the height of the teeth and is set taking into account the maximum loading of the teeth (in the vicinity of their poles). This leads to an overspending of the material going to the manufacture of the ring gear and the wheel as a whole.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2547201, кл. F16H 55/08, опубл. 10.04.2015 г., бюл. №10. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, причем на участках головок зубьев ширина зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорциональна зависящей от кратности парности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину осевого зазора зубчатой передачи.As a prototype taken gear design according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2547201, class. F16H 55/08, publ. 04/10/2015, bull. No. 10. Its essence lies in the fact that the gear wheel contains a body and a gear ring with teeth, moreover, in the areas of the tooth heads the width of the teeth is made stepwise varying and inversely proportional to the gearing pairing, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth by the value of the axial clearance of the gear transmission.

Недостаток прототипа состоит в том, что кратность парности зацепления зубьев учтена только для их головок (ширина зубьев на участках головок с двухпарным зацеплением уменьшена вдвое - кратно парности зацепления на этих участках); а для участков ножек с такой же парностью зацепления такого учета нет, и ножки по всей своей высоте выполнены с номинальной шириной, такой же, как для участков зубьев по их высоте с однопарным зацеплением. Выполнение ширины участков ножек с двухпарным зацеплением номинальной (полной) величины приводит к неоправданному расходу материала, идущего на изготовление этих ножек, что нерационально и способствует увеличению издержек на изготовление зубчатого венца и колеса в целом.The disadvantage of the prototype is that the multiplicity of the pair of gearing of the teeth is taken into account only for their heads (the width of the teeth in the areas of the heads with two-pair gearing is reduced by half - a multiple of the pairing of gearing in these areas); and for sections of legs with the same pair of engagement there is no such accounting, and legs along their entire height are made with a nominal width, the same as for sections of teeth along their height with single-pair engagement. The implementation of the width of the sections of the legs with two-pair engagement of the nominal (full) value leads to an unjustified consumption of material going to the manufacture of these legs, which is irrational and contributes to an increase in the cost of manufacturing the ring gear and the wheel as a whole.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса - снижение издержек на его изготовление и повышение прочности зубьев его зубчатого венца.The invention solves the problem of optimizing the design of the gear wheel - reducing the cost of its manufacture and increasing the strength of the teeth of its gear rim.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и частях торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, ширина зубьев которого на участках их головок выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления; граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев; причем зубья выполнены симметричными, имеющими в своем главном поперечном сечении вид перевернутой буквы «П»; а граница изменения ширины головок смещена в сторону вершин зубьев на величину половины осевого зазора передачи.To this end, the gear wheel contains a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, the width of the teeth of which on the sections of their heads is made stepwise varying and inversely proportional to the multiplicity of gearing; the border of the width change is shifted towards the tops of the teeth; moreover, the teeth are made symmetrical, having in their main cross section the appearance of an inverted letter "P"; and the boundary for changing the width of the heads is shifted towards the tops of the teeth by half the axial clearance of the gear.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса (вид с торца) - фиг. 1, то же (вид сбоку) - фиг. 2.The invention is illustrated in the drawing, which shows: a fragment of the gear wheel (end view) - Fig. 1, the same (side view) - FIG. 2.

На чертеже показаны: тело 1, зуб 2, кольцевые накладки 3 и 4; окружность вершин 5 зубчатого венца, окружность впадин 6, начальная окружность 7, внутренние окружности 8 кольцевых накладок (3 и 4), наружные окружности 9 кольцевых накладок (3 и 4), плоскость симметрии 10 зуба; полюсная линия p-p зуба, осевой зазор с передачи, высота h зубчатого венца, размер l рабочего участка боковой поверхности зуба, участки с двухпарным зацеплением а-b и c-d (размерами l₁ и l₂), участок с однопарным зацеплением b-с (размером l₃), ширина В зубчатого венца.The drawing shows: body 1, tooth 2, ring pads 3 and 4; the circumference of the tops 5 of the ring gear, the circumference of the depressions 6, the initial circumference 7, the inner circles of the 8 ring plates (3 and 4), the outer circles of the 9 ring plates (3 and 4), the plane of symmetry of the 10 tooth; pole line pp of the tooth, axial clearance from the gear, height h of the tooth gear, size l of the working section of the tooth lateral surface, sections with two-pair gearing a-b and cd (sizes l ₁ and l ₂ ), section with single-pair gearing b-s (size l ₃ ), the width of the gear ring.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и пару кольцевых накладок 3 и 4, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Зубья 2 выполнены симметричными относительно центральной плоскости вращения 10 колеса и в своем главном поперечном сечении имеют вид перевернутой буквы «П». Участки головок зубьев с двухпарным зацеплением (участки c-d, смещенные в стороны вершин зубьев на величину с/2, выполнены из двух равных частей шириной В/4.The gear wheel contains a body 1, a ring gear with teeth 2 and a pair of annular linings 3 and 4, mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear. The teeth 2 are made symmetrical with respect to the central plane of rotation of the wheel 10 and in their main cross section are inverted “P”. The sections of the tooth heads with double pair engagement (the sections c-d shifted to the sides of the tooth tips by a value of s / 2, are made of two equal parts with a width of B / 4.

При работе зубчатое колесо участвует как в однопарном зацеплении (участок b-с размером l₃), так и в двухпарном зацеплении (участки а-b и c-d размерами l₁ и l₂). При двухпарном зацеплении зуб воспринимает половину нагрузки, воспринимаемой колесом. Это учитывается уменьшением ширины головок зубьев вдвое.During operation, the gear wheel participates both in single-pair gearing (section b-with size l ₃ ) and in two-pair gearing (sections a-b and cd in sizes l ₁ and l ₂ ). With two-pair engagement, the tooth perceives half the load perceived by the wheel. This is taken into account by halving the width of the tooth heads.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет повысить прочность зубьев колеса (в частности - их головок), за счет скрепления части головок зубьев с уменьшенной шириной (суммарно для обеих половин головок - вдвое) торцевыми накладками. Это позволяет обеспечить прочность головок зубьев с уменьшенной шириной и одновременно - снизить материалоемкость зубьев.Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel allows you to increase the strength of the teeth of the wheel (in particular - their heads), due to the fastening of the part of the heads of the teeth with a reduced width (total for both halves of the heads - twice) with end plates. This allows you to ensure the strength of the tooth heads with a reduced width and at the same time to reduce the material consumption of the teeth.

Claims

A gear wheel containing a body, a ring gear with teeth, and a pair of ring linings mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, the width of the teeth of which on the sections of their heads is stepwise varying and inversely proportional to the multiplicity of gearing, and the boundary changes in the width of the heads is shifted towards the tops of the teeth, characterized in that the teeth are symmetrical, having in their main cross section a look of an inverted letter “P”; and the boundary for changing the width of the heads is shifted towards the tops of the teeth by half the axial clearance of the gear.