Конічна зубчаста передача зовнішнього зачеплення підвищеної міцності

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в силовых зубчатых передачах. Известны конические эвольвентные зубчатые передачи внешнего зацепления (Дмитриев В.А. Детали машин. - Л.: Судостроение, 1970. - 792с., с.329), содержащие зубчатые колеса, боковые профили зубьев которых теоретически представляют эвольвенты, а практически кривые, близкие к теоретическим. Они предназначаются для передачи вращательного движения между пересекающимися валами. Основными недостатками этих передач являются следующие: нагрузочная способность составляет лишь около 0,85 по сравнению с цилиндрической, эквивалентной ей (Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высш. шк., 1976. - 336с., с.192); неравнопрочность зубьев колес на изгиб из-за разной хордовой толщины зуба в расчетном сечении. По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близкой к предложенной передаче является коническая зубчатая передача, содержащая колеса с зацеплением Новикова (А.с. СССР №154460, кл. F16H1/14, 1961, прототип). В этой передаче профили зубьев очерчиваются дугами окружностей и достигается контакт выпуклого профиля с вогнутым, т.е. передача с точечным зацеплением. В такой передаче повышена контактная выносливость, но не повышена изгибная выносливость и не устранена неравнопрочность зубьев колес. Кроме этого, добавился по сравнению с коническими эвольвентными передачами, серьезный недостаток: невозможность создания передач с прямыми зубьями. В основу изобретения поставлена задача создания конической зубчатой передачи с прямыми, косыми, криволинейными зубьями внешнего зацепления, в которой путем иного выполнения профиля ножки зубьев меньшего колеса и сопряженного с ним профиля головки зубьев большего колеса получить увеличение хордовой толщины в расчетном сечении на изгиб зуба меньшего колеса без изменения хордовой толщины большего колеса; снижение скорости скольжения в наиболее опасной зоне контакта на ножке зуба меньшего колеса; снижение коэффициента удельного давления в наиболее опасной зоне контакта зубьев колес; снижение коэффициента формы зуба меньшего из зубчатых колес; более простой исходный контур инструмента для нарезания колес и за счет этого обеспечить: повышение изгибной выносливости зубьев меньшего из зубчатых колес; равнопрочность зубьев шестерни и колеса без увеличения их металлоемкости; возможность создания конической прямозубой передачи повышенной прочности. Поставленная задача решается тем, что для профилирования зубьев конических колес используются профили эквивалентной ей цилиндрической передачи в виде разверток наружных дополнительных конусов. В этой цилиндрической зубчатой передаче внешнего зацепления, содержащей колеса, боковые профили зубьев которых выполнены в виде участков сопряженных кривых, образованных на базе эвольвент, согласно изобретению, профиль ножки зубьев меньшего колеса выполнен по кривой, симметричной эвольвенте головки этих зубьев с точкой симметрии в полюсе, а профиль головки зубьев большего колеса выполнен сопряженным с профилем ножки зубьев меньшего колеса. Сравнительный анализ с известными из уровня техники аналогичными зубчатыми передачами, в частности, с прототипом, показывает, что заявляемое изобретение обладает отличительными признаками и, следовательно, соответствует критерию "новизна". По сравнению с известными из уровня техники зубчатыми передачами аналогичного назначения, в частности, с прототипом, характеризующимся тем, что боковые профили зубьев образованы радиусными, т.е. несопряженными кривыми, что вызывает высокую чувствительность к изменению межосевого расстояния, а для нарезания этих профилей требуется инструмент сложного профиля, предлагаемая зубчатая передача позволяет: обеспечить равнопрочность зубьев колес без увеличения их размеров и металлоемкости; уменьшить чувствительность к нарушению контакта в полюсе, т.к. в зоне полюса линией заземления является прямая, а контактируемые профили - эвольвентные; улучшить качественные показатели зацепления; уменьшить коэффициент удельного давления в опасной зоне контакта зубьев а сравнении с прототипом за счет уменьшения приведенной кривизны где приведенный радиус кривизны; где и - радиусы кривизны в точке контакта зубьев, они большей величины, чем у прототипа; уменьшить коэффициент формы зуба меньшего из зубчатых колес за счет увеличения хордовой толщины в предложенном профиле в его расчетном сечении (у ножки зуба); использовать для нарезания зубчатых колес более простой исходный контур (прямая и кривая), который определяется только величиной модуля создавать конические зубчатые передачи с прямыми зубьями повышенной прочности. На основании изложенного можно сделать следующие выводы: предлагаемая коническая зубчатая передача является передачей повышенной прочности и долговечности, проще в изготовлении и эксплуатации; заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Сущность предлагаемого технического решения поясняется представленным рисунком (фиг.), на котором показана схема зацепления цилиндрической зубчатой передачи, эквивалентной конической, геометрические размеры колес которого получены на развертке наружного дополнительного конуса. Эквивалентная (приведенная) цилиндрическая передача внешнего зацепления содержит колеса 1 и 2, зубья 3 и 4 которых находятся в зацеплении. Боковые профили зубьев 3 и 4 выполнены в виде участков сопряженных кривых, образованных на базе эвольвент. Профиль головки зуба 3 меньшего колеса 1 (шестерни) образован эвольвентой основной окружности радиуса Профиль ножки зуба 3 колеса 1 образован эвольвентой с радиусом основной окружности т.е. симметричной эвольвенте с точкой симметрии в полюсе Профиль ножки зуба 4 большего колеса 2 образован эвольвентой основной окружности радиуса и профиль головки зуба 4 образован кривой сопряженной с эвольвентой ножки зуба 3. Зубчатая передача работает следующим образом. При вращении колеса 1 боковой профиль зуба 3 начинает контакт в точке с боковым профилем зуба 4 колеса 2. Контакт происходит по линии зацепления являющейся кривой. За полюсом контакт профилей зубьев по прямой линии зацепления, т.к. контактируемые профили эвольвентные, таким образом обеспечивается профильное перекрытие зубьев и непрерывная передача вращательного движения. Передача может быть прямозубой или косозубой в зависимости от условий эксплуатации (передаваемых нагрузок, коэффициента перекрытия и др. факторов). В предложенной передаче зубья зубчатых колес изготовляются существующими методами по типовым технологиям для конических зубчатых колес. Отличительной особенностью профиля исходного контура является прямая, сопряженная с эвольвентой; т.е. он проще профиля прототипа, который очерчивается кривыми. Таким образом предложенная коническая зубчатая передача повышенной прочности осуществима и не сложнее в производстве и эксплуатации прототипа.