UA10470U - Зубчаста передача з профільно модифікованими зубами - Google Patents

Abstract

Зубчаста передача складається з ведучого і веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться між собою в зачепленні. На ділянках, які розташовані від торців зубів веденого зубчастого колеса на відстані , зуби виконані скошеними під кутом відносно твірної їх бічних поверхонь, в зв'язку із чим товщина зубів в торцевих перерізах зменшена на величину . Параметри профільної модифікації зубів , , визначають формулами.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до галузі машинобудування. 2 Відома зубчаста передача, яка складається з ведучого та веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які шляхом взаємодії одне з одним здійснюють передачу обертання і навантаження від одних валів іншим валам машин і механізмів (1): Осецкий Н.С., Моисеенко Е.Н., Мясников Г.В. и др. Прикладная механика. М.: Машиностроение, 1977. - 488с.

Недоліком відомої зубчастої передачі являється обмежена навантажувальна здатність по контактним напруженням, яка обумовлюється впливом конструктивних, технологічних і експлуатаційних факторів, які приводять до перекосів зубчастих коліс відносно одне одного.

Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого рішення являється прийнята за прототип зубчаста передача з прокольною корекцією зубів |2): Кудрявцев В.Н., Державець Ю.А., Глухарев Е.Г.

Конструкция и расчет зубчатьїх передач редукторов. - Л.: Машиностроение, 1971. - 328с. 12 Недоліком вказаної зубчастої передачі являється мала ефективність при експлуатації і відсутність розрахункових залежностей для виявлення впливу прокольного коригування зубів на навантажувальну здатність передачі при перекосах зубчастих коліс відносно одне одного.

Задача корисної моделі - підвищення навантажувальної здатності зубчастої передачі і встановлення впливу параметрів профільної модифікації зубів на ефективність праці передачі.

Для рішення задачі в зубчастій передачі, яка складається із ведучого і веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться між собою в зачепленні, згідно корисної моделі, на ділянках, які розташовані від торців зубів веденого зубчастого колеса на відстані 5.4 зуби виконані скошеними під кутом р відносно твірної їх бічних поверхонь, в зв'язку із чим товщина зубів в торцевих перерізах зменшена на величину 24 5, при цьому параметри профільної модифікації зубів Бі, ВД, А З знаходяться із виразів: - щ- м Зу/2 р хау вер Ві,

Те де р хріро(рожрі) - наведений радіус кривизни зубів в полюсі зачеплення; р 4-т8віпо д/2, р о-тловіпо мі? - радіуси кривизни зубів ведучого і веденого зубчастих коліс в полюсі зачеплення; 74, 72 - кількість зубів ча ведучого і веденого зубчастих коліс; о У - кут зачеплення; знак "-" для зовнішнього, а знак "-" для внутрішнього зачеплення зубів; Е 4 - нормальна сила, діюча на спряжену пару зубів; Е - модуль пружності - матеріалів зубчастих коліс; лу - кут перекосу зубчастих коліс відносно одне одного; о к - коефіцієнт, що су характеризує відношення півдовжини Б, - площадки контакту до її півширини Бо, який знаходиться шляхом 3о рішення рівняння -- пли НИ оц Мов! «

Зіставлювальний аналіз з прототипом показує, що зубчаста передача, яка заявляється, відрізняється тим, що ва ділянках, які знаходяться від торців зубів веденого зубчастого колеса на відстані 5 4 зуби виконані скошеними но) с під кутом р відносно твірної їх бічних поверхонь, в зв'язку із чим товщина зубів в торцевих перерізах "з зменшена на величину 24 5, при цьому параметри профільної модифікації зубів Б, ВД, А З знаходяться по вперше приведеним нижче залежностям.

На фіг.1 зображена одноступінчата зубчаста передача внутрішнього зачеплення; на фіг.2 - профільно - 15 модифікований зуб веденого зубчастого колеса; на фіг.3 і 4 - розрахункові моделі контакту зубів в двох взаємно перпендикулярних площинах 20ОХ і 20у; на фіг.5 - графічне знаходження коефіцієнта о, к. (ав) У відповідності з фіг.1-5 маємо: су 4, Ф о - Кутові швидкості ведучого і веденого зубчастих коліс; Б. - довжина їз ділянки, в межах якої зуби виконані скошеними; Б, - довжина зубів; р - кут скосу торцевих ділянок зубів; А 5 - 5р Величина зменшення товщини зуба з однієї сторони в торцевому перерізі; бо, Б; - півширина і півдовжина

Ш- ділянки контакту; р 4, р » - радіуси кривизни бокових поверхонь евольвентних зубів в полюсі зачеплення; зу - кут о перекосу зубчастих коліс відносно одне одного, причому Ослу «х 0,001рад. о; К-Бб/Бо - коефіцієнт: ф (ок) - функція коефіцієнта о, к.

Зубчаста передача складається з ведучого 1 і веденого 2 зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами З і 4. При цьому зуби 4 веденого зубчастого колеса 2 на ділянках 5 і 6, прилягаючих до торців, мають скоси 7 і 8, які з твірною 9 зіставляють кут Д.. с Скоси зубів 4 виконані на ділянках 5 і 6 в межах довжини Б. Середня частина 10 зубів 4 в межах довжини Бу, - 25, не має скосів. Бічні профілі зубів, в рівній степені сказане відноситься і к бічним профілям зубів, окреслені евольвентними кривими 11 і 12. 60 При відсутності загрузки зуби З і 4 в площині 2Ох (фіг.3) мають контакт в точці О, яка співпадає з полюсом зачеплення. В площині 20у (фіг.4), де зуб 4 перекошений по відношенню до зуба З на кут у , заключний між твірними 9 і 13, вказані зуби також контактують в точці О, яка співпадає з полюсом зачеплення.

Таким чином, при перекосі зубчастих коліс відносно одне одного має місце на лінія контакту, яка відповідає куту лу 0, а точка. В зв'язку з цим при наявності перекосу зубчастих коліс зубчасте зачеплення із бо плоского переходить в просторове зачеплення з точеним контактом.

Лінії 14 ї 15 (фіг.4) характеризують осі симетрії перерізу профільно модифікованого зуба 4 веденого зубчастого колеса 2.

Для оцінки ефективності пропонованої зубчастої передачі виконано рішення двох просторових контактних задач. Перша задача обумовлює знаходження максимальних контактних напружень с її при перекосі зубчастих

Коліс відносно одне одного з урахуванням профільної модифікації зубів, а саме: зи 50213 (екв о гі де с к - коефіцієнт, який враховує відношення півдовжини Б, площадки контакту до її півширини Бо, який 70 знаходиться із виразу тва вбуц вою Е ро Уріро(роїрі) - наведений радіус кривизни зубів в полюсі зачеплення; р 4-т248іпо;м/2, р 2-тл»овіпо; мі/2 - 75 радіуси кривизни зубів ведучого і веденого зубчастих коліс в полюсі зачеплення; т - модуль зачеплення; 724, 22 - кількість зубів ведучого і веденого зубчастих коліс; о у - кут зачеплення; знак "ч-" для зовнішнього, а знак "-" для внутрішнього зачеплення зубів; Е , - нормальна сила, діюча на спряжену пару зубів; Е - модуль пружності матеріалів зубчастих коліс; лу - кут перекосу зубчастих коліс відносно одне одного.

Для знаходження максимальних контактних напружень с, в традиційній зубчастій передачі при перекосі зубчастих коліс, зуби яких не мають профільної модифікації, розв'язана також просторова контактна задача, в зв'язку із чим маємо сна У пз, Ото Ета | 8) соец р де о; с - коефіцієнт, що характеризує відношення довжини Бут площадки контакту до її півширини Бо, який в знаходиться із виразу пава т спеці МеВ о

Позначимо ліві частини рівностей (2) і (4) відповідно через фр (о; к) і ф (о; с), У зв'язку з чим рівності (2) і ч- (4) представимо так: ф (о к)-1 і ф (о; с)-1.

Для порівняння ефективності пропонованої і традиційної зубчастих передач виконаємо розрахунки т одноступінчатої зубчастої передачі зовнішнього зачеплення з профільно модифікованими і немодифікованими ав! прямими зубами, виходячи із даних: 7 1250; 72100; тебмм; -

Б,-125мм; о 209; щф 0,15. 10Зрад; В 2 0,3. 10Зрад; Еп-4. 109Н; Е-2,1. 10?МПа.

Задавшись значеннями о к-о,с-20; 60; 70; 80; 90 і 100, знайдемо за формулами (2) і (4) значення функцій ф (о. кю) і Ф (о с) які відповідають прийнятим значенням ок ос: ф (о к)-1,694; 1,332; 1,084; 0,907; 0,776; 0,674 «

Ї ф(осс)2,121; 1,666; 1,359; 1,139; 0,974; 0,847.

Потім в системі координат сф (о; к)-о. к і ф (о; с)-о; с По знайденим значенням функцій сф (о к) і Ф (ос) побудуємо ші с криві 16 і 17 (фіг.5), виходячи з яких знайдені коефіцієнти о; к-74 і о 0-84. з» По формулам (1) і (3) при о К-74 і о 0-84 знайдемо с, -849МПа і с,7-1033МПа. Таким чином, контактні напруження внаслідок профільної модифікації зубів знизились в 1033/849-1,217 рази, що еквівалентно підвищенню навантажувальної здатності пропонованої зубчастої передачі в 1,2173-1,8 рази. -з 75 Треба відмітити, що при Д «2у ефективність пропонованої зубчастої передачі нижче чим при Зу /2« р «ду.

Якщо взяти кут ДВ -Зу /2-0,225. 10Зрад, то в цьому випадку напруження с нуі-772МПа, в зв'язку із чим о напруження сут зменшується в 1033/772-1,338 рази, а навантажувальна здатність при цьому пропонованої т» зубчастої передачі, у порівнянні з прототипом, підвищується в 1,3383-2,396 рази.

Із приведених розрахунків очевидно, що за рахунок профільної модифікації ділянок зубів, прилягаючих до їх торців, навантажувальна здатність пропонованої зубчастої передачі по контактним напруженням підвищується 2 до двох і більше разів, що підкреслює її ефективність у порівнянні з зубчастою передачею, яка не має профільної модифікації зубів.

Зубчаста передача працює наступним чином.

При передачі двигуном крутячого моменту і частоти обертання на ведуче зубчасте колесо 1, воно приймає кутову швидкість о 4. Зуб З ведучого зубчастого колеса 1, діючи на зуб 4 веденого зубчастого колеса 2, с приводить його до обертання з кутовою швидкістю о». При цьому евольвентні зуби З і 4, маючі бічні профілі в площині 20ОХх (фіг.3) в вигляді евольвентних кривих 11 і 12, обкатуються одне об одне зі сковзанням з моменту їх входу і до моменту виходу із зачеплення. бо В площині 20у (фіг.4) спряжена пара зубів З і 4, маюча контакт в точці О, переміщується в межах взаємодії одне з одним евольвентних кривих 11 і 12 під кутом м відносно твірних бокових поверхонь 9 і 13.

При навантаженні спряженої пари зубів З і 4 силою Е,, в площині 2Ох точка контакту О перетворюється в ширину площадки контакту 250, а в площині 2О0у точка контакту О переростає в довжину площадки контакту 2Б,. У відповідності зі сказаним в полюсі зачеплення має місце площадка контакту розміром 4БоБ,. б5 В момент виходу із зачеплення пари зубів З і 4 в зачеплення почергово втягуються слідуючі пари зубів, які забезпечують непереривність обертання навантаженого крутячим моментом ведучого зубчастого колеса.

Економічний ефект від впровадження пропонованого технічного рішення слід очікувати за рахунок підвищення навантажувальної здатності і ефективності роботи зубчастого зачеплення.

Суспільна користь технічного рішення, що заявляється, полягає в покращенні віброакустичних характеристик передачі за рахунок зниження вібрації і гаму (промсанітарія), викликано більш благоприємними умовами контактної взаємодії профільно модифікованих зубів веденого зубчастого колеса.

Claims (1)

1. Формула винаходу й й Зубчаста передача, яка складається з ведучого і веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться між собою в зачепленні, яка відрізняється тим, що на ділянках, які розташовані від торців зубів веденого зубчастого колеса на відстані в, , зуби виконані скошеними під кутом Р відносно твірної їх бічних поверхонь, в зв'язку із чим товщина зубів в торцевих перерізах зменшена на /5 Величину 245, при цьому параметри профільної модифікації зубів в, в, 45 визначають із виразів: ОЕ ТІК с АВ- ДЬ, в - 1528І---- : ОО кає 2 де д- дра ді - наведений радіус кривизни зубів в полюсі зачеплення; Дт НЕ вій а, /2, дата в су у 2 - радіуси кривизни зубів ведучого і веденого зубчастих коліс в полюсі зачеплення; хр. 22 - кількість зубів ведучого і веденого зубчастих коліс; й» - кут зачеплення; знак " ж " для зовнішнього, а знак "-" Ж для внутрішнього зачеплення зубів; й. - нормальна сила, діюча на спряжену пару зубів; А - модуль пружності з галі но матеріалів зубчастих коліс; "К - кут перекосу зубчастих коліс відносно одне одного; ау коефіцієнт, що характеризує відношення півдовжини Б, площадки контакту до її півширини Б. , який знаходять шляхом рішення рівняння: «в) зо ц,764 В --52ЗБ- и Шин їч- о варю ву « «в) ьо

   - . и? - («в) щ» -і (42) 60 б5