Зубчатое соединение

(51)5 Р 16 8 ЗОБРЕТЕНИЯ ЛИС ДЕТЕЛЪСТВУ ТОР СКОМ(71) Проектно-конструкторскийческий институт Всесоюзного иного объединения Союзуглемаш(56) Авторское свидетельство ССМ 1209955, кл, Е 16 О 1/06, 1982(57) Изобретение относится к манию и может быть использовано дл технологи ромышлен В.А. Финииностроея соединеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1618910 А 1 ния валов тяжелонагруженных высокоскоростных механизмов, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности муфты. Зубчатое соединение содержит охватываемый и охватывающий зубчатые элементы в виде втулки 1 и обоймы 2, Зубья 3 обоймы 2 описаны дугами окружностей радиусом г, Боковая поверхность 5 и/или поверхность вершин 6 зубьев 4 втулки 1 обеспечивают линейный их контакт с зубьями 3 обоймы 2. Эти поверхности описываются уравнениями линиии контакта на зубе 3 обоймы 2, представляют собой плавные кривые, 2 ил, 2 табл,10 15 20 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения валов тяжелонагруженных высокоскоростных механизмов,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности.На фиг. 1 изобрджено зубчатое соединение, общий вид при перекосе осей зубчатых элементов; нэ фиг, 2- модифицированный эуб охватываемого элемента,Зубчатое соединение содержит охватываемый и охватывающий зубчатые элементы в виде втулки 1 и обоймы 2. Зубья 3 одного из элементов, например обоймы 2, описаны дугами окружностей радиуса г. Координать центра окружности боковой поверхности зубье 3 определяются из вы- раженияХо = г соз у - В з 1 п к/27, ( Уо = К созт 2"- г з 1 п у,где Хо, Уо - координаты центра окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев 3 одного из элементов, например, обоймы (для поверхности вершин Хо = Уо = О);г- радиус окружности боковой поверхности зубьев 3 обоймы 2 соединения,7 - угол контакта зубьев 3 обоймы 2 и зубьев 4 втулки 1 на делительной окружности;й - радиус делительного цилиндра, При этом боковые 5 и/или поверхности вершин 6 зубьев 4 другого элемента, например втулки 1, выполнены в соответствии с уравнениями Хг = г соз а+Хо - А соз ф; Уг = г з 1 п а + Уо - А з 1 п ф; Ег =В созе - Сз 1 пв.здесь А =( г з 1 п 2 (-а) +-Е ) з 1 пг о/2 з 1 п (ф - а)Уо соз а - Хо з 1 п а з 1 п (ф - а)С = г соз (ф - а) + Хо соз ф+ Уо 31 п ф;О = Хоз 1 п (2 ф-а) - Зз 1 п а);Е = Уо соз (2 ф- а) - Зсоз а ,где Хг, Уг, Ег - координаты точки на боковой поверхности 5 и/или поверхности вершины 6 зуба 4 втулки 1;а - полярный угол окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев 3 обоймы 2 (для поверхности вершин зубьев 3 а =а 1);ф - фиксированное значение угла поворота соединения; 35 40 45 50 55 в - угол перекоса продольных осей Уг и 71 втулки 1 относительно обоймы 2,Поперечное сечение 7 плоскостью Ег = =- О зуба 4 втулки 1 показано на фиг, 2,Зубчатое соединение работает следующим образом,При повороте соединения с условияхперекоса осей Е 1 и Ег под улом й) втулка 1 и обойма 2 поворачиваются вокруг своих продольных осей. При этом зуб 4 втулки 1 совершает пространственное движение отйосительно зуба 3 обоймы 2, система координат Х 1 УЕ 1 зуба 3 обоймы 2 относительно системы координат ХгУгЕг зуба 4 втулки 1 с единым началом в точке 0 каординируется тремя углами Эйлера.При этом предлагаемая в соответствии с выражением (2) боковая поверхность 5 и/или поверхность вершин 6 зубьев 4 втулки 1 постоянно обеспечиваю линейный контакт их с зубьями 3 обоймы 2. Ливии контакта на зубе 3 обоймы 2 представляютсобой плавные кривые, их положение длякаждого значения угла поворота соединения описывается уравнениями Х 1 = г соз а+ Хо;У 1 = гз 1 п а + Уд; (3)Уо соз а - Хо з 1 п аз 1 п (ф - а) Для определения геометрических параметров зубьев 4 втулки 1, например, в поперечном сечении 7 с параметрами Ег =,0 необходимо подставить это значение параметра в левую часть третьего уравнения системы (2) и найти связь параметров в виде зависимостиб 1 (а,ф) =О.Рассматривая совместно зависимость 3, первое и вто рое ура в не ни я системы (2), необходимо, задаваясь значением а в ураснении (4), определить значение ф, а затем, используя первое и третье уравнения системы (2), вычислять координаты Хг и Уг боковой поверхности 5 и/или поверхности вершин 6 зубьев 4 втулки 1,Математические выражения получены кинематическим методом по теории пространственных зацеплений,Данное соединение с описанной формой зубьев может быть изготовлено методом обкатки или копирования на зубообрабатывающих станках с применением спсциальных приспособлений, обеспечивающих идентичность относительных движений элементов зацепления при обработке с эксплуатационными, Для нарезаная зубьев втулки и обоймы достаточно1618910 Таблица 1 иметь специальный зубообрабатывающийинструмент,П р и м е р, Основные геометрическиепараметры зубчатого соединения: радиусделительного цилиндра Я = 80 мм; радиус 5зуба обоймы г = 60 мм; число зубьев 2 = 30;угол контакта зубьев на делительном цилиндре 7= 15; угол перекоса осей в = 6,По формуле (1) определяем значенияХоУ 0, при заданных геометрических параметрах они будут следующие: Хо == 53,769 мм, Уо = 64,361 мм.Далее определим, например, геометрические параметры зубьев втулки поуравнениям (2) в поперечном сечении 7 с 15параметрами 2 г = О. Используя выражение (4), определяем связь параметров аиф, затем определяем по выражению (2) значения координат Хг, Уг, 2 г.Результаты расчетов представлены в 20табл. 1,Линии контакта на зубе 3 обоймы 2представляют собой плавные кривые, их положения для каждого. значения угла поворота соединения определяются из системы 25уравнений(3).Результаты расчетов представлены втабл. 2.Благодаря выполнению боковых и/илиповерхностей вершин 6 зубьев втулки в соответствии с выражением (2) расширяютсяфункциональные возможности и повышается надежность соединения за счет обеспечения его компенсирующей способностипри линейном контакте зубьев. 35 Формула изобретенияЗубчатое соединение, содержащее охватывающий и охватываемый зубчатые40 элементы, зубья одного из которых описаны дугами окружности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, боковые поверхности и/или поверхности вершин зубьев другого элемента описаны уравнениями Хг = г соз а+Хо - А соз ф; Уг = гзи а+Уо - А з 1 п ; 2 г =В созв - С зив.здесь А =гз 1 п 2 (ф - а)+О-Е Уо соз а - Хо з 1 п а тц в/2; з 1 п (ф - а)С = г соз (ф - а ) + Хо соз ф + Уо з 1 п ф;О =Хоз 1 п (2 ф-а) - Зз 1 п а;Е = Уо соз (2 ф - а) - Зсоз а; где Хг, Уг, 2 г - координаты точки на боковой поверхности зуба второго элемента;г - радиус окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев первого элемента соединения (для поверхности вершин зубьев г= г 1);Хо, Уо - координаты центра окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев первого элемента соединения (для поверхности вершин Хо = Уо = О);а - полярный угол окружности боковой и/или поверхности вершин зубьев первого элемента соединения (для поверхности вершин зубьев а = а);ф - фиксированное значение угла поворота соединения;в - угол перекоса продольных осей одного элемента относительно другого.,г ад г.2 Составитель Г, АбрамоваТехред М,Моргентал Корректор Н. Ревская Редактор иц аказ 30 , Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 475 енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Прои 0 10 20 30 40 50 60 70 80 41,363 13,928 8,530 6,285 5,098 4,401 3,977 3,732 3618 21,946 11,142 7,622 5,928 4,975 4,400 4,055 3,869 3,811 15,404 9,434 6,951 5,638 4,867 4,399 4,127 4,002 4,002 12,084 8,266 7,206 5,395 4;772 4,398 4,196 4,133 4,196 10,051 7;406 6,007 5,185 4,687 4,397 4,264 4,264 4,392