Зубчатый венец

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве зубчатых венцов с модифицированными зубьями, преимущественно зубчатых втулок зубчатых муфт.Цель изобретения - повышение долговечности за счет стабилизации условий зацепления и центрирования зубчатой втулки в зубчатой обойме,На фиг. 1 изображен зубчатый венец, общий вид (цетрируюшая поверхность при пространственной модификации зубьев); на фиг. 2 - графическое построение преобразования систем координат при переходе от уравнения производящей плоскости в ее собственной системе координат к уравнению этой плоскости в системе координат заготовки; на фиг. 3 - зубчатая втулка с модифицированными зубьями в зацеплении с зубчатой обоймой; на фиг. 4 - процесс обработки зубчатого венца при модификации зубьев; на фиг. 5 - зубчатый венец, вид с торца; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг. 5; на фиг. 9 - сечение Г-Г на фиг. 5,Зубчатый венец имеет внешние эвольвентные зубья, рабочая боковая поверхность 1 которых модифицирована в сечении плоскостью, касательной к делитель ному цилиндру. Поверхности выступов 2 и впадин 3 зубьев модифицированы по модификации рабочих поверхностей 1 зубьев.При этом центрирующая поверхность на выступах зубьев при пространственной модификации зубьев представляет собой огибающую семейства цилиндров, ось которых находится на поверхности конуса, образованного последовательными положениями оси зубчатой втулки, и выполнена в виде поверхности второго порядка - шарового пояса, сопряженного с коническими поверхностямии.Ширина цетрирующей поверхности равна ширине зубчатого венца, ширина шарового пояса В=2 гз 1 пу, где В - ширина шарового пояса; г, - радиус сферической поверхности шарового пояса; у - угол наклона конических образующих центрируюшей поверхности к оси втулок,Шаровой пояс описывается системой уравненийХ- сов-ф+2 ХУ- япфсозф+У-з 1 пф+ +Е соь-усов-ф+Х з 1 пфсозу++Х яп 7 - 2 ХУсозф з 1 пфсоз 2 у+=22 Х созфсозуяпу= О, (1) где у - допустимый угол компенсации зубчатой муфты; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Х, У, Х - текущая система координат зубчатого венца;ф - угол поворота зубчатого венца отусловного начального положения.При передаче крутящего момента между валами со смешениями и перекосами осей при помощи зубчатых венцов возникает необходимость центрирования передающих элементов (например, в зубчатой муфте центрирование втулки и обоймы). Под центрированием понимается работа зубчатой муфты в условиях чистого перекоса, т. е. взаимное смещение осей втулки и обоймы равно нулю. Наличие взаимосвязи между модификациями поверхностей выступов и впадин с модификацией рабочих поверхностей позволяет усранить несовпадение центров центрируюшей поверхности на выступах и боковой поверхности зубьев, чем обеспечивается полное центрирование. Когда угол перекоса осей уь меньше допустимого угла компенсации зубчатой муфты д, центрирование происходит по поверхности выступов, а так как модификация выступов обрабатывалась по модификации боковых поверхностей, то неравномерности нагружения зубьев не будет, что и позволит увеличить срок службы муфт за счет улучшения условий работы зубьев, При равенстве уь и у (предельное состояние) центрирование зубчатой втулки в обойме происходит по боковой поверхности зубьев (при пространственной модификации, а предлагаемая центрирующая поверхность не препятствует этому центрированию).При пространственной модификации боковых поверхностей зубьев центрируюшая поверхность, соответствующая этой модификации, должна быть выполнена в виде огибающей семейства цилиндров, т. е. в виде шарового пояса, сопряженного с коническими поверхностями, Это обеспечит при углах уь(у текущий контакт центрирующей поверхности втулки с обоймой по одной из окружностей, являющихся диаметральными сечениями шарового пояса, т. е. для всякого угла действительного перекоса будет соблюдаться условие центрирования. Таким образом, погрешность установки заготовки при зубообработке не мешает осуществлению центрирования, так как для всякого у(у развернутый относительно обоймы зуб втулки не выходит за пределы впадин на венце обоймы. А при контакт происходит по конической поверхности (т, е. вместо контакта по линии окружности контакт по поверхности в самых неблагоприятных условиях).На фиг. 1 показано сечение центрирующей поверхности зубчатой втулки, которая для пространственной модификации представляет собой шаровой пояс на участке В который плавно переходит в конические поверхности на участке В)В,. Ширина шарового пояса определяется величиной у - уг 1481524лом наклона оси втулки при зубообработке, радиусом сферической поверхности г, и равна В=2 г, з 1 пу,где В, - ширина шарового пояса;5В - ширина центрируюшей поверхности,Шаровой пояс плавно переходит в коническую поверхность, которая при углаху=у касается цилиндра впадин на венцеобоймы, и располагается от крайней точкишарового пояса (А:В) до крайней точки поверхности выступов (Р:С). Таким образом,центрируюшая поверхность представляет собой тело врашения, продольное сечение которого состоит из дуги окружности АВ идвух отрезков АС и ВР, наклоненных коси вращения под углом у. Наличие такой цетрирующей поверхности при пространственной модификации позволяет добитьсяполного центрирования, стабилизации условий зацепления, так как точность и форма центрируюшей поверхности 2 соответствует модификации боковых поверхностейзубьев 1. Это повышает долговечность зацепления зубьев муфт за счет указанногоулучшения условий их эксплуатации. гаУ=созр 40 где- параметр поверхности при угловых перемещениях оси заготовки. Следовательно, 45Огибающая семейства запишется следующей системой уравнений; г,(Х 1 )+(У 1 ):- г,Таким образом, после исклк чения в уравнениях огибающей параметра 1 получается уравнение окружности с радиусом, равным г. В системе координат Х 1, У, 2 это 55 25На фиг. 2 показаны (Х, Ур, Х ) - система координат исходной рейки; (Х, У, Х) - исходная система координат (система координат наблюдателя); Х, У, Х), (Х У, 2), (Х, У, Х) - промежуточные системы координат; у - допустимый угол компенсации З 0 зубчатой муфты (угол накона оси втулки к оси зубообрабатываюшего станка); .Е - смешение системы координат исходной рейки.Преобразование систем координат производят следующим образом.В системе координат рейки уравнение 35 плоскости впадин имеет видУр: гОчевидно, что уравнение описывает вертикальный круглыйцилиндр.Поверхность выступов венца втулки представляет собой огибающую семейства цилиндров, ось которых проходит через поверхность конуса, образованного последовательными положениями оси втулки. Приэтом текущая система координат получается поворотом системы координат цилиндрана угол у вокруг некоторой произвольнойпрямой, лежащей в плоскости У, ОХ 1 и проходящей через начало координат, и поворотом на угол р в плоскости У ОХ 1 от некоторого условного начального положения.Связь между указанными системами координат выражается следующими зависимостями:Х 1 =Х,У 1 = Урсов "+2251 п 1;Х 1 = 72 соз 1 251 П;2=2;Х = Хсоя 1+ Уяпф;У = Усозф - Хяш,где у - допустимый угол компенсациизубчатой муфты;ф - угол поворота зубчатого венцаот условного начального положения;Х, У, 2 - текушая система координат зубчатого венца.Подставив формулы преобразования координат в уравнение вертикального цилиндра, получим уравнение семейства огибаемыхцилиндров+Хзпу) - = г.Огибаюшая семейства определится системой уравнений (1). Подобная центрируюшая поверхность позволяет добиться центрирования зубчатой втулки в обойме прн эксплуатации, стабилизировать условия зацепления, а в результате повысить долговечность эксплуатации. Модификация боковых поверхностей описывается в сечение плоскостью, касательной к делительному, цилиндру, но при обработке эта модификация пересчитывается на модификацию копира, при этом величина бочкообразности на зубе Лв=Л 1 да, где Л - величина бочкообразности на копире, и - угол профиля исходной рейки. Модификация на вершине зуба и на впадине зуба соответствует модификации копираЛввл = Ъв.р = Л (фиг. 4 - 9).Пример выполнения центрируюшей поверхности.Для пространственной модификации согласно указанному выводу центрируюшая поверхность представляет собой шаровой пояс с радиусом гравным расстоянию между осью втулки и впадиной зубчатой рейки, шириной В,=2 г, з 1 пу, где у - угол наклона оси втулки от оси зубообрабатывающего станка при обработке, сопряженныйс двумя встречными конусными поверхностями с углом при вершине конуса 2 у.Для втулки с параметрами: модуль т=З; число зубьев 2=40; ширина зубчатого венца В=20 мм; делительный диаметр йо=-гпХ=З 10=120 мм; диаметр окружности выступов с 1,= (пт(2+2) =3 (40+2) = = 126 мм.Приняв у=у=3, характеристики, описывающие центрирующую поверхность при пространственной модификации, будут следующие; г= гф = - = 64 мм;д 126 В,=2 гз 1 пу=-2 63 з 1 пЗ=6,594 мм;= 3Таким образом, при у(у=у текущий контакт центрирующей поверхности будет проходить по одной из окружностей, являющихся диаметральными сечениями шарового пояса, Т. е. для всякого угла действительного перекоса будет соблюдаться условие центрирования. При у=у=у коническая поверхность касается цилиндра впадин на венце обоймы, также обеспечивая центрирование. Так как при полном центрировании стабилизируются условия зацепления, то долговечность зацепления повышается.формула изобретения1. Зубчатый венец, преимущественно втулки зубчатой муфты, содержащий внешние зубья, эвольвентные в среднем торцоу/ вом сечении, рабочая боковая поверхностькоторых модифицирована в сечении плоскостью, касательной к делительному цилиндру, отличающийся тем, что, с цельюповышения долговечности за счет стабилизации условий зацепления и центрирования зубчатой втулки в зубчатой обойме,поверхности выступов и впадин зубьев модифицированы по модификации рабочих боковых поверхностей зубьев,2. Венец по п. 1, отличающийся тем,что центрирующая поверхность выступовзубьев при пространственной модификациивыполнена в виде огибающей семействацилиндров, ось которых расположена на по 15 верхности конуса, образованного последовательными положениями оси зубчатой втулки,а именно, поверхности второго порядка -шарового пояса, сопряженного с коническими поверхностями.3. Венец по пп, 1 и 2, отличающийся тем,что ширина центрирующей поверхности равна ширине зубчатого венца, а ширина шарового пояса определяется из соотношенияВ,=2 г, з 1 пуьгде В - радиус сферической поверхности25 шарового пояса;у - угол наклона кони где В - ширина центрирующей поверхности;г - радиус сферической поверхностишарового пояса;30 у - угол наклона конических образующих центрирующей поверхности коси втулки.Редактор Г. ГерберЗаказ 2663/38ВНИИПИ Государственного ком3035, МосквПроизводственно-издательский Составитель Г. АбТехред И. ВересТираж 722тета по изобретениямЖ - 35, Раушскаякомбинат Патент, аКорректор Т Подписное НТ СССР и открытиям при ГКнаб., д. 4/5Ужгород, ул. Гагарина, О