Деталь с чередующимися впадинами и выступами

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 868191(3) Приоритет -Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(54) ДЕТАЛЬ С ЧЕРЕДУЮЩИМИСЯ ВПАДИНАМИ И ВЫСТУПАМИ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании нагруженных преимущественно в одном направлении деталей, выступы которых в процессе рабо,ты приобретают продольное перемещение.Известна конструкция переключаемых шестерен коробок передач, в которых зубья шестерен выполнены с закругленными торцами выступов 11.Недостатком этой конструкции яВ- ляется то, что форма поверхности эа- кругленных торцов не учитывает, что зубья таких передач могут быть нагружены преимущественно в одном нап равлении и что поверхности торцов после соударения имеют вполне определенное относительное движение В результате, при переключениях возрастают динамические нагрузки, увели чивается путь трения контактирующих поверхностей, которые вначале изиа шиваются до состояния, соответствующего несопряженности торцов, вдоль поверхности трения, которая находится преимущественно на стороне, Противоположной соударению. Так как в торцах, обычно подвергаемых цементации и термообработке, поверхность естественного износа от повторяю-. З 0 шихся включений, соответ ствующих примерно 40-80 ф. ктического ресурса включений, со стороны, противоположной соударению, значительно отличается от первоначальной поверхности торцов, то дальнейший износ торцов, лишенных цементованного слоя, протекает катастрофически быстро, что приводит к разрушению передачи.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является деталь с чередующимися впадинами и выступами, у которой суммарная высота каждого выступа и тела детали под выступом меньше, или равна полной высоте выступа и больше или равна рабочей высоте выступа и плавно увеличивается по мере удаления от торцов, имеющая плавно сужающиеся продольные канавки во впадинах, выполненные на всю высоту тела детали под впадинами 23 .Недостатком описанной детали является то, что в случае нагружения преимущественно в одном направлении при значительных ударных нагрузках может сохраняться опасность излома зуба с торца у.скругленного дна канавки. Кроме того, для укаэанного случая нагружения необходимо учитыватьнесимметричность поверхности зубьев, получаемых в результате их износа при повторных включениях.Цель изобретения - повышение нагрузочной способности при нагружении преимущественно в одном направленииукаэанная цель достигается тем, что продольные канавки выполнены несимметричными относительно продольных осей впадин;. угол сужения края канавки со стороны соударения ур меньше угла сужения канавки с противоположной стороны р, и величины этих углов выбраны в пределах: 868191 0 с У с 0,15 Ь, где Ь - высота выс-тупа (Фиг. 2).Каждая линия 1. (фиг. 2) пересе-чения продольной средней плоскостивыступа П (фиг.1) и скошенной торцо вой поверхности выступа расположенав торцовой плоскости Т (фиг. 2) уоснования выступа под углом у, находящимся в пределах 5 рс 50 р, акаждая линия(фиг, 1) йересеченияскошенных торцовых поверхностей выступов плоскостью, перпендикулярной ксредней плоскости выступа со стороны,противоположной соударению, расположена к торцовой плоскости Тподуглом г 1, находящимся в пределах2 6 Ф с 20 (фиг. 1)На фиг. 3, соответствующей увеличению торцовой части фиг.1, дано симметричное (конструкция К, показанная пунктиром) и соответствующее20 изобретению (конструкция К ) выполнение канавки а, а 0, а и схеманагружения торца в момент удара (линейная скорость торцов имеет направление Ч (фиг.1).2 Возможны 3 случая приложения силыа в точке 8 торца, когда линия действия Я: 1) проходит ниже дна канавкиа, а, а - сила Ц. 2) пересекаетточку а 1 - сила 5; 3) проходит вышеа 0 (сила Яз),Задача определения напряженно-деФормированного состояния носит существенно пространственный характер,к тому.же она динамическая.Рассмотрим ее в первом приближении как плоскую статическую, причемна развертке обода, соответствующейфиг. 3, где штрихом отмечены буквенные обозначения, относящиеся к конструкции К.40 В случаях 1, 2, 3 опасные растяги"вающие напряжения возникают в точке,близкой к С. В случае 1 ширина опасного сечения 1. соизмерима с длинойобода, поэтому растягивающие напря 4 жения незначительны, в случае 3 эташирина равна Р, а случай 2 являетсяпредельным, при переходе от которогок случаю 3 резко возрастают растягивающие напряжения.На фиг. 3 видно, что случай 3 скорее наступит у конструкции К (егопредельное положение 4 ), при большемугле Г 1, чем у конструкции К, Длябольших углов у, соответствующихслучаю 3, силуможно разложить подвум направлениям: совпадающеМу с 4(или Т для конструкции К 1) и взаимноперпендикулярному Р (или,Р).Иэ фиг. 3 видно, что ФЗ СР, а.также:их проекции, создающие изгйбаю 60 щий момент, Йс В , Осталось показать, что для плеча Н, на которомприложена сила 1(или % и Н ) выполняется условие Н 4 Н . Последнее поЛучается из того известного условия,65 что точка Й, приложения изгибающегомомента от 8лежит на пересечении линии действия ч, и оси симметрии 7-1 выступа, имеющего два концентратора напряжений в районе точек С и а, которую можно рассмат ривать лежащей примерно посере" динеа 1 С.Для конструкции Кось симметрии 11- Й и видно, что Н 4 Н.Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения определяется увеличением долговечности переключаемых деталей с впадинами и выступами примерно в 3-4 раза,Формула изобретенияДеталь с чередующимися впадинами и выступами, у которой суммарная высота каждого выступа и тела детали под выступом меньше или равна полной высоте выступа и больше или равна рабочей высоте выступа и плавно увеличивается по мере удаления. от торцов, имеющая плавно сужающиеся продольнйе канавки во впади нах, выполненные на всю высоту тела детали под впадинами, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности при нагружении преимущественно.в одном, направлении, продольные каНавки выполнены несимметричными относительно продольных осей впадин, угол суже,ния края канавки со стороны соударения ф меньше угла сужения канавки с противоположной стороны, и величины этих углов выбраны в пределах:0 4 р с 0,4 К 0,4 К С 9;,р 40,8 Е.,где К " з 9 Ь - ЬЬфЬ - ширина впадины по нижнейгранице активной части выступа;Ь- расстояние от торцов до тор.ца тела ободами1 О Ь-. глубина продольной канавкиот торцов,а торцовые поверхности выступов состороны включения выполнены скошенными и расположены от поверхностиестественного износа на РассТояниивыбранном в диапазоне 0 с Фс О, 15 Ь,где Ь - высота выступа, каждая линия пересечения продольной среднейплоскости выступа и скошеннойторцовой поверхности выступа расположена к торцовой плоскости у основания выевтупа под углом ф,находящимся в пределах 5"1,а 53 , а каждая линия пересения скошенных торцовых поверхностей выступов плоскостью, перпен 25 дикулярной к средней плоскости выступа со стороны, противоположной со-,ударению, расположена к торцовойплоскости под углом T , находящимсяв пределах 2 с 7120 .ЗО Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Азаревич Г.М. Выбор рациональной формы закругления торцов зубьевзубчатых колес. - "Стаями и инструмен 35 ты", 1956, 9 10, с. 1 с,2. Авторокое свидетельство СССР